利用喷雾干燥法制备干酪乳杆菌微胶囊菌粉的方法

摘要

本发明公开了一种利用喷雾干燥法制备干酪乳杆菌微胶囊菌粉的方法，旨在提供一种通过多种活性保护技术的结合提高干酪乳杆菌的抗干燥能力和产品活菌数，能够实现规模化生产的方法。将高密度培养得到的干酪乳杆菌活菌培养物采用预培养或热激处理作为代谢调节手段，所述保护剂由海藻糖、蔗糖、硼酸钠、谷氨酸钠或谷胱甘肽、维生素C组成；选用脱脂奶粉和β-环糊精的混合物作为壁材，含有保护剂的干酪乳杆菌菌体悬浮液作为芯材，通过喷雾干燥得到干酪乳杆菌微胶囊菌粉。喷雾干燥进料温度为25℃，进风温度130℃，雾化器压力为150kPa。所得菌粉的存活率在60％以上，活菌数在1010个/g以上。

说明书

技术领域

本发明涉及一种利用喷雾干燥法制备干酪乳杆菌微胶囊菌粉的方法。

背景技术

喷雾干燥技术具有设备简单、成本低、易于推广、有利于大规模连续生产等优点，在商业领域特别是药品、食品工业被广泛应用。喷雾干燥技术利于益生菌大规模生产、运输和储存。但是，喷雾干燥过程中，微生物要经历高温和干燥的压力，细胞损伤主要是由于高温和干燥脱水。温度对微生物存活影响最大，特别是高温，高温能破坏微生物维系生命活动的酶系，使其活性降低或者丧失。由于蛋白质、核酸与酶系统等重要生物高分子的氢键受到破坏，导致菌体蛋白质凝固变性，核酸发生降解变性失活，从而破坏细胞的组成；热溶解细胞膜上类脂质成分形成极小的孔，使细胞内容物泄漏，还对细胞膜、细胞壁、细胞质和核酸造成损害，从而导致死亡。喷雾干燥过程引起细胞逐渐失去水分，而细胞失水可能引起细胞膜、蛋白质结构和功能完整性的不可逆变化，这些都使得通过喷雾干燥方法得到的益生菌菌粉的存活率和活菌数收到一定的影响，因此，保护这些基本的功能和结构对于细胞存活和保持其功能性至关重要。

发明内容

本发明是为了克服现有技术中的不足之处，提供一种通过多种活性保护技术的结合来提高干酪乳杆菌的抗干燥能力，提高产品活菌数，而且，操作简单、连续、快速，能够实现规模化生产的制备干酪乳杆菌微胶囊菌粉的方法。

本发明通过下述技术方案实现：

一种利用喷雾干燥法制备干酪乳杆菌微胶囊菌粉的方法，其特征在于，包括下述步骤：

(1)高浓度培养：将活化后的干酪乳杆菌菌体培养物以体积分数为1％接种量接种至MRS液体培养基，在37℃下培养24小时，使最大培养活菌数达10¹⁰个/ml以上；

(2)采用预培养或热激处理作为代谢调节手段：

所述预培养方法为：将步骤(1)高密度培养得到的干酪乳杆菌活菌培养物于4℃水浴冷却10-20分钟，离心收集干酪乳杆菌菌体沉淀物，之后将保护剂添加液通过无菌操作加入到收集的干酪乳杆菌离心后的菌体沉淀物中，震荡5分钟使悬浮均匀，4℃静置1h，之后，于37℃下继续培养2小时，得到含有保护剂的干酪乳杆菌菌体悬浮液；

所述热激处理方法为：将步骤(1)高密度培养得到的干酪乳杆菌活菌培养物在热激温度为50℃的水浴中加热45min，之后，在37℃下培养1h，离心收集干酪乳杆菌菌体沉淀物；将保护剂添加液通过无菌操作加入到收集的干酪乳杆菌离心后的菌体沉淀物中，震荡5分钟使悬浮均匀，4℃静置1h，得到含有保护剂的干酪乳杆菌菌体悬浮液；

其中，所述保护剂由海藻糖、蔗糖、硼酸钠、谷氨酸钠或谷胱甘肽、维生素C组成，按照收集得到的干酪乳杆菌离心后的菌体沉淀物重量的百分比计的加入量为：0.6-1.2％海藻糖，2-8％蔗糖，0.01-0.03％硼酸钠，0.8-1.5％谷氨酸钠或0.8-1.6％谷胱甘肽，0.02-1.0％维生素C，并通过下述方法得到：先将硼酸钠、谷氨酸钠或谷胱甘肽混合，加入与收集的干酪乳杆菌离心后的菌体沉淀物相同重量的水溶解，最后加入海藻糖、蔗糖和维生素C，混合均匀，之后121℃灭菌15分钟，制成保护剂添加液；

在需要较大增效作用时还需要加入甘露醇和大豆卵磷脂，按照收集得到的干酪乳杆菌离心后的菌体沉淀物重量的百分比计的加入量为：1-4％甘露醇，4-8％大豆卵磷脂，保护剂通过下述方法得到：先将硼酸钠、谷氨酸钠或谷胱甘肽、甘露醇和大豆卵磷脂混合，加入与收集的干酪乳杆菌离心后的菌体沉淀物相同重量的水溶解，最后加入海藻糖、蔗糖和维生素C，混合均匀，之后121℃灭菌15分钟，制成保护剂添加液。

保护剂中的各个组分按照收集得到的干酪乳杆菌离心后的菌体沉淀物重量的百分比计的加入量为：0.6-1.2％海藻糖，2-8％蔗糖，0.01-0.03％硼酸钠，0.8-1.5％谷氨酸钠，1-4％甘露醇，0.8-1.6％谷胱甘肽，4-8％大豆卵磷脂和0.02-1.0％维生素C，并通过下述方法得到：先将硼酸钠、谷氨酸钠、甘露醇、谷胱甘肽和大豆卵磷脂混合，加入与收集的干酪乳杆菌离心后的菌体沉淀物相同重量的水溶解，最后加入海藻糖、蔗糖和维生素C，混合均匀，之后121℃灭菌15分钟，制成保护剂添加液。

(3)制备干酪乳杆菌微胶囊：

选用脱脂奶粉和β-环糊精的混合物、脱脂奶粉和明胶的混合物、脱脂奶粉和阿拉伯胶的混合物中的任一种作为壁材，含有保护剂的干酪乳杆菌菌体悬浮液作为芯材；

在壁材中加入壁材重量3倍的水溶解，之后8000r/min均质5分钟，121℃灭菌15分钟，冷却到40℃；再加入含有保护剂的干酪乳杆菌菌体悬浮液和壁材溶液重量0.1％的Tween 80，5000r/min二次均质10分钟，之后喷雾干燥，得到干酪乳杆菌微胶囊菌粉；其中，进料温度为25℃，进风温度130℃，雾化器压力为150kPa。

其中，脱脂奶粉与β-环糊精的重量比为7∶3。脱脂奶粉与明胶的重量比为7∶3。脱脂奶粉与阿拉伯胶的重量比为6∶4。壁材与收集的干酪乳杆菌离心后的菌体沉淀物的重量比为5∶1。

本发明具有下述技术效果：

本发明的方法通过采用多种活性保护技术的结合来提高干酪乳杆菌的抗干燥能力，提高产品的活菌数，其中，采用预培养代谢调节手段能够修复受损伤的干酪乳杆菌，提高喷雾干燥前的活菌数；采用热激能促使干酪乳杆菌产生某些热激蛋白提高其抗干燥能力；采用经过筛选和优化的复合保护剂能够保护干酪乳杆菌耐受喷雾干燥过程中高温和脱水作用；通过选择适宜的壁材和微胶囊制备工艺能将干酪乳杆菌包埋，降低在喷雾干燥过程中热损伤和脱水损伤。采用本发明的方法制得的干酪乳杆菌菌粉的存活率都在60％以上，活菌数都在10¹⁰个/g以上。

本发明的方法操作简单、连续、快速，能够实现规模化生产，而且，能耗低。所得产品贮存期长，包装方便。

具体实施方式

以下结合具体实施例对本发明进行详细说明。

实施例1

(1)高密度培养：将活化后的干酪乳杆菌菌体培养物10ml无菌操作接种至10升MRS液体培养基，在37℃下培养24小时，其培养活菌数达1.04×10¹²/ml。

(2)将步骤(1)高密度培养得到的干酪乳杆菌活菌培养物于4℃水浴冷却20分钟，离心收集干酪乳杆菌菌体沉淀物，得到的干酪乳杆菌离心后的菌体沉淀物重量为68g。

(3)制备保护剂：将0.0136g硼酸钠、0.68g谷胱甘肽混合，加入68ml水溶解，最后加入4.08g海藻糖、2.72g蔗糖和0.0272g维生素C，混合均匀。121℃灭菌15分钟，制成保护剂添加液。

(4)将步骤(3)得到的保护剂添加液通过无菌操作加入到步骤(2)收集的干酪乳杆菌离心后的菌体沉淀物中，震荡5分钟使悬浮均匀，4℃静置1h，之后，于37℃下继续培养2小时，得到含有保护剂的干酪乳杆菌菌体悬浮液。

(5)称取脱脂奶粉238g，β-环糊精102g，加入1020ml水溶解。之后8000r/min均质5分钟，121℃灭菌15分钟，冷却到40℃。加入步骤(4)得到的含有保护剂的干酪乳杆菌菌体悬浮液和1.36g Tween 80，之后5000r/min均质10分钟。之后，采用10L的小型喷雾干燥机(日本理化EYELA)进行喷雾干燥得到干酪乳杆菌微胶囊菌粉，其中，喷雾干燥的进料浓度为25％，进料流量为20ml/min，进料温度为25℃，进风温度130℃，雾化器压力150kPa。

采用上述方法制得的干酪乳杆菌微胶囊菌粉的存活率为67.2％，活菌数为1.84×10¹⁰个/g。

实施例2

(1)活化后的干酪乳杆菌菌体培养物10ml无菌操作接种至10升MRS液体培养基，在37℃下培养24小时，其培养活菌数达1.26×10¹²/ml。

(2)将步骤(1)高密度培养得到的干酪乳杆菌活菌培养物在热激温度50℃的水浴中加热45min，然后在37℃下培养1h。离心收集干酪乳杆菌菌体沉淀物，得到干酪乳杆菌离心后的菌体沉淀物重量为71g。

(3)制备保护剂：将硼酸钠0.0142g、谷氨酸钠0.568g、甘露醇1.42g和大豆卵磷脂3.55g混合，加入71ml水溶解，最后加入海藻糖0.568g、蔗糖2.84g和0.0284g维生素C，混合均匀。121℃灭菌15分钟，制成保护剂添加液备用。

(4)将步骤(3)得到的保护剂添加液通过无菌操作加入到步骤(2)收集的干酪乳杆菌离心后的菌体沉淀物中，震荡5分钟使悬浮均匀，4℃静置1h，之后，于37℃下继续培养2小时，得到含有保护剂的干酪乳杆菌菌体悬浮液。

(5)称取脱脂奶粉248.5g，明胶106.5g，加入1065ml水溶解。之后8000r/min均质5分钟。121℃灭菌15分钟，冷却到40℃。加入步骤(4)得到的含有保护剂的干酪乳杆菌菌体悬浮液和1.42g Tween 80，之后5000r/min均质10分钟。之后采用10L的小型喷雾干燥机(日本理化EYELA)。进行喷雾干燥得到干酪乳杆菌微胶囊菌粉，其中，进料浓度为25％，进料流量20ml/min，进料温度为25℃，进风温度130℃，雾化器压力150kPa。

采用上述方法制得的干酪乳杆菌菌粉的存活率为69.8％，活菌数为1.94×10¹⁰个/g。

实施例3

(1)活化后的干酪乳杆菌菌体培养物10ml无菌操作接种至10升MRS液体培养基，在37℃下培养24小时，其培养活菌数达1.35×10¹²个/ml。

(2)将步骤(1)高密度培养得到的干酪乳杆菌活菌培养物在热激温度50℃的水浴中加热45min，然后在37℃下培养1h。离心收集干酪乳杆菌菌体沉淀物，得到干酪乳杆菌离心后的菌体沉淀物重量为75g。

(3)制备保护剂：将硼酸钠0.0075g、谷胱甘肽1.2g、大豆卵磷脂3.0g混合，加入75ml水溶解，最后加入海藻糖0.9g、蔗糖1.5g和0.015g维生素C，混合均匀。121℃灭菌15分钟，制成保护剂添加液备用。

(4)将步骤(3)得到的保护剂添加液通过无菌操作加入到步骤(2)收集的干酪乳杆菌离心后的菌体沉淀物中，震荡5分钟使悬浮均匀，4℃静置1h，之后，于37℃下继续培养2小时，得到含有保护剂的干酪乳杆菌菌体悬浮液。

(5)称取脱脂奶粉225g，阿拉伯胶150g，加入1125ml水溶解。之后8000r/min均质5分钟。121℃灭菌15分钟，冷却到40℃。加入步骤(4)得到的含有保护剂的干酪乳杆菌菌体悬浮液和1.50g Tween 80，之后5000r/min均质10分钟。之后采用10L的小型喷雾干燥机(日本理化EYELA)。进行喷雾干燥得到干酪乳杆菌微胶囊菌粉，其中，进料浓度为25％，进料流量20ml/min，进料温度为25℃，进风温度130℃，雾化器压力150kPa。

采用上述方法制得的干酪乳杆菌菌粉的存活率为72.7％，活菌数为1.99×10¹⁰个/g。