益生菌LGG微膠囊化及對提高其存活性的機(jī)制研究.pdf

1、益生菌是活的微生物，當(dāng)人或動物攝入足夠數(shù)量的活菌之后，將對其健康產(chǎn)生有益的影響。然而益生菌卻非常脆弱，容易受到保存環(huán)境影響而失去活性。在益生菌制品的加工處理、運(yùn)輸和銷售期如何保持益生菌活性是制約該產(chǎn)業(yè)發(fā)展的瓶頸。本研究以典型的益生菌鼠李糖乳桿菌LactobacillusrhamnosusGG(LGG)為研究對象，開發(fā)了2種新型微膠囊包埋工藝，顯著提高了該菌的保存活性，并對微膠囊提高益生菌保存活性的機(jī)理進(jìn)行了研究，主要研究成果如下:

2、>　　 (1)開發(fā)了以脫脂乳-蟲膠-脂質(zhì)為壁材的3殼層包覆LGG微膠囊化工藝。菌體先以脫脂乳包埋，再擠壓成細(xì)線狀。將其在20Pa、-40℃真空冷凍干燥48h后，擠壓成0.5-1mm顆粒，然后再經(jīng)過流化床依次包覆蟲膠和脂質(zhì)獲得3殼層微膠囊化的LGG。蟲膠包覆采用底部噴灑法，噴灑速率4ml/min;脂質(zhì)包覆采用項部噴灑法，融化脂質(zhì)噴灑速率2ml/min。流化床氣速110m3/h，進(jìn)氣溫度45℃。微膠囊化的LGG樣品在25℃、相對濕度70％

3、條件下保存56天后，該3殼層微膠囊化的菌活性為4.3log10(cfu/g)，比單純用脫脂乳包埋的菌活性提高了1.3個log值。
　　 (2)開發(fā)了以乳清分離蛋白+麥芽糊精+葡萄糖(1∶1∶1)為壁材的LGG的復(fù)合微膠囊包覆工藝。在90℃下，將乳清分離蛋白熱處理變性，加入麥芽糊精和葡萄糖制成壁材溶液，將2％的新鮮菌體加入壁材溶液中混勻，將其在20Pa、-40℃真空冷凍干燥48h后，得到微膠囊化的LGG。將該樣品在25℃、33％相

4、對濕度下保存35天，其活性仍保持在8.75log10(cfu/g)，與不含葡萄糖的普通微膠囊壁材(乳清分離蛋白+麥芽糊精(1∶2))相比，存活性提高了3.7個log值。然而這種保存活性被顯著提高的現(xiàn)象并沒有在70％相對濕度保存條件下觀察到。
　　 (3)研究了葡萄糖提高LGG保存活性的作用機(jī)制。L-葡萄糖與D-葡萄糖為對映異構(gòu)體，二者理化性質(zhì)高度相似，實驗證明LGG與多數(shù)生物一樣，不能代謝L-葡萄糖。制備了3種微膠囊壁材即乳清分

5、離蛋白+麥芽糊精+L-葡萄糖;乳清分離蛋白+麥芽糊精+D-葡萄糖和乳清分離蛋白+麥芽糊精（空白）。用這3種壁材微膠囊化的LGG樣品在25℃、相對濕度33％條件下保存35天?；钚詸z測結(jié)果表明，L-或D-葡萄糖均能提高LGG的保存活性，且兩者效果相同。由此推論:盡管L-葡萄糖不能被LGG代謝，但仍然起到提高LGG保存活性的作用，因此，葡萄糖提高LGG保存活性并不是由于它的營養(yǎng)作用，而是由于其物理或化學(xué)性質(zhì)作用;
　　 (4)建立了一

6、種檢測細(xì)胞膜完整性的方法，并用該方法研究了葡萄糖對LGG細(xì)胞膜的保護(hù)作用。結(jié)果顯示，在微膠囊壁材中加入葡萄糖成分可有效地提高LGG在真空冷凍干燥過程及在25℃、相對濕度33％保存條件下細(xì)胞膜的完整性，此時菌體保存活性也大幅提高。而當(dāng)樣品在相對濕度70％、25℃條件下保存時，葡萄糖的加入并不能有效地保護(hù)LGG的細(xì)胞膜或提高它的保存活性。數(shù)據(jù)顯示，益生菌細(xì)胞膜的完整性與它的干燥保存活性密切相關(guān)。表明葡萄糖對益生菌細(xì)胞膜具有保護(hù)作用，從而提高

7、其保存活性。微膠囊壁材中添加葡萄糖成分后降低了微膠囊壁材的玻璃態(tài)轉(zhuǎn)化溫度（一般認(rèn)為不利于益生菌的保存），但葡萄糖對細(xì)胞膜的保護(hù)作用對益生菌保存活性影響更顯著，因此提高了LGG的保存活性
　　 (5)采用時間域1H核磁共振譜法對冷凍干燥的微膠囊壁材組分的分子流動性進(jìn)行了研究，將該數(shù)據(jù)與LGG保存活性數(shù)據(jù)相比較，發(fā)現(xiàn)微膠囊壁材的分子流動性與微膠囊化的LGG的失活速率呈顯著線性相關(guān)。核磁共振譜的馳豫時間T2short％所占比例越高，益

8、生菌的保存失活速率越低。樣品的水分吸收量與核磁共振譜的馳豫時間T2long％呈線性相關(guān)，較大的T2long％伴隨著LGG較快的失活速率。在微膠囊壁材原料遴選過程中，應(yīng)選取分子流動性較低、吸水性較低的原料以提高益生菌的保存活性。通過測量樣品水分吸收量可以簡單地預(yù)測微膠囊化益生菌在干燥保存期間的失活速率。這一發(fā)現(xiàn)對益生菌微膠囊壁材遴選及其微膠囊化工藝設(shè)計有一定的指導(dǎo)意義。
　　 綜上，本課題開發(fā)了2種微膠囊工藝，分別將LGG在特定條

9、件下的保存活性提高了1.3和3.7個log值。研究了葡萄糖提高LGG保存活性的作用機(jī)制、葡萄糖對LGG細(xì)胞膜的保護(hù)作用、以及微膠囊壁材組分的分子流動性與益生菌LGG失活速率的關(guān)系，研究發(fā)現(xiàn):a.L-葡萄糖（非代謝糖）的加入可以大幅提高LGG的干燥保存活性，與D-葡萄糖（可代謝糖）具有相同的作用。b.葡萄糖對細(xì)胞膜具有保護(hù)作用。將葡萄糖加入微膠囊壁材，可提高益生菌在脫水干燥過程及干燥保存期間的細(xì)胞膜完整性，進(jìn)而提高益生菌的保存活性;c.微