乳酸菌發(fā)酵超微骨泥生物特性與增強(qiáng)骨密度功能研究.pdf

1、鈣是人體健康和長(zhǎng)壽的不可缺少的重要金屬元素,在人體中約占總體重的1.5％～2.0％.它在人體神經(jīng)、肌肉應(yīng)激、神經(jīng)沖動(dòng)傳導(dǎo)、心臟節(jié)律維持、血液凝固、細(xì)胞粘著等生理過(guò)程中發(fā)揮著極其重要的作用。因此,補(bǔ)鈣食品的研制具有十分重要的意義。
　　 骨骼在動(dòng)物體中約占體重的20％～30％,是一種營(yíng)養(yǎng)價(jià)值非常高的肉類加工副產(chǎn)物,含有大量的蛋白質(zhì)、脂質(zhì)、礦物質(zhì)等營(yíng)養(yǎng)成分,特別是含鈣豐富。動(dòng)物骨骼中的鈣是以羥磷灰石晶體[Ca10(Po4)6(OH)

2、2]和無(wú)定型磷酸氫鈣(CaHPO4)的形式存在。羥磷灰石晶體[Ca10(PO4)6(OH)2]和無(wú)定型磷酸氫鈣(CaHPO4)被大量的膠原纖維緊密包裹,形成致密的組織。人體要以動(dòng)物骨頭為鈣源,就必須將這種致密的組織破壞。
　　 微生物在生長(zhǎng)繁殖過(guò)程中,不斷進(jìn)行著能量和物質(zhì)的交換。金屬離子既是其生長(zhǎng)所需的生長(zhǎng)因子,也可能是生長(zhǎng)干擾因素。盡管單個(gè)菌體吸收的金屬量?jī)H占菌體干物質(zhì)的0.5％～1.0％左右,但是微生物繁殖量大,生長(zhǎng)速度快,

3、而且可以通過(guò)自身代謝的高分子物質(zhì)結(jié)合金屬。利用這種特性,工業(yè)上首先在污水處理上出現(xiàn)了利用微生物富集重金屬,進(jìn)而在食品領(lǐng)域也出現(xiàn)了利用菌體富集人體所需的離子態(tài)金屬元素。研究表明,改變?nèi)玷F、鋅、硒等微量元素的化合態(tài)形式更利于吸收和利用,而且食用安全性也提高了。
　　 乳酸菌是對(duì)人體有益的腸道菌群,可以防止和阻礙其他腸道的腐敗菌產(chǎn)生對(duì)人體有害的物質(zhì):能刺激巨噬細(xì)胞的吞噬能力,提高人體免疫能力和具有降低血脂和膽固醇的功能。此外,研究發(fā)現(xiàn)

4、乳酸菌對(duì)一些金屬元素(如:鐵)具有一定的富集作用。
　　 目前,國(guó)內(nèi)外將動(dòng)物骨泥(粉)加工成食品的研究逐漸增多,但成功開(kāi)發(fā)出保健食品的報(bào)道較少。而利用乳酸菌發(fā)酵骨泥開(kāi)發(fā)增強(qiáng)骨密度保健食品并對(duì)其功能性的研究尚未見(jiàn)報(bào)道。
　　 目前,國(guó)內(nèi)外大多將其用于餐飲業(yè)和大量用于飼料工業(yè)或工業(yè)燃料,不能有效地利用好骨泥(粉)這一寶貴資源,造成大量蛋白質(zhì)及鈣磷營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)的浪費(fèi)。
　　 本論文系統(tǒng)地研究了以動(dòng)物骨骼為主要原料.應(yīng)用超微

5、粉碎、乳酸菌發(fā)酵、酶處理等技術(shù)相結(jié)合,開(kāi)發(fā)具有增強(qiáng)骨密度功能的新型乳酸菌發(fā)酵骨泥保健食品.研究?jī)?nèi)容主要包括三個(gè)方面:一、篩選出鈣富集量較高的乳酸菌菌株,探討乳酸菌對(duì)鈣的富集作用,莫定其發(fā)酵骨泥的可行性；二、研究超微粉碎骨泥的加工特性、乳酸菌發(fā)酵骨泥的工藝條件優(yōu)化和發(fā)酵骨泥的保健功能,為進(jìn)一步開(kāi)發(fā)生物態(tài)保健食品提供實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)和理論依據(jù)；三、以發(fā)酵骨泥為主要原料開(kāi)發(fā)高鈣保健食品,研究其衛(wèi)生學(xué)、穩(wěn)定性、毒理學(xué)和功能試驗(yàn),探明骨泥食品的安全性和功

6、能性。具體研究?jī)?nèi)容和結(jié)果如下:
　　 1、乳酸菌與鈣的富集作用研究通過(guò)研究保加利亞乳桿菌(LactobacillusBulgariaLB)、干酪乳桿菌干酪亞種LactobacilluscaseiLC)、短乳桿菌(LactobacillusbrevisLb)、乳酸乳桿菌(LactobacilluslacticLL)、嗜酸乳桿菌(LactobacillusacidophilusLA)、植物乳桿菌(LactobacillusPlant

7、arumLP)6種乳酸菌的生長(zhǎng)性能、產(chǎn)酸性能以及對(duì)鈣的富集能力,發(fā)現(xiàn)LC菌株效果相對(duì)較好。以LC為實(shí)驗(yàn)菌株研究發(fā)現(xiàn),在含鈣1.2mg/mL(以氯化鈣為鈣源)的MRS培養(yǎng)基中,鈣富集量達(dá)1.01μg/mg濕菌體。乳酸菌富集鈣的主要時(shí)期是在其細(xì)胞大量增殖的對(duì)數(shù)生長(zhǎng)期,此期間富集鈣的量達(dá)到整個(gè)富集量的78％；高濃度鈣離子(12mg/mL)對(duì)乳酸菌生長(zhǎng)有一定的延遲和抑制作用。鈣離子濃度從1mg/mL增加到8mg/mL,鈣富集量從0.98μg/m

8、g增加到1.37μg/mg,乳酸菌富集鈣的量隨培養(yǎng)基中鈣離子濃度的增加而增加,但增加趨勢(shì)逐漸減緩:鈣離子濃度為3mg/mL時(shí),以氯化鈣為鈣源,乳酸菌鈣富集量為1.2μg/mg濕菌體,分別比以碳酸鈣和磷酸鈣為鈣源高0.3μg/mg和0.22μg/mg;乳酸菌在42℃時(shí)培養(yǎng)時(shí),鈣富集量高于37℃；乳酸菌菌體細(xì)胞富集的鈣58％分布在細(xì)胞壁,42％分布在細(xì)胞質(zhì)；富集鈣乳酸菌在模擬胃環(huán)境中能逐漸釋放出富集的鈣,并顯示出一定的緩釋效應(yīng)。
　　

9、 2、超微豬骨泥的加工及理化特性研究通過(guò)研究得到,選擇2次添加-4℃的冰水,添水量為“骨:水=1:1”,鋼磨間隙為“粗磨2圈+細(xì)磨1圈”,進(jìn)行二次細(xì)粉碎,可以使大部分骨粒的大小從一次細(xì)粉碎后的90μm減小到55μm。超微鮮骨泥中水分含量與牛肉水分含量相近,約為75％:蛋白質(zhì)含量較高,達(dá)12.3g/100g:脂肪含量為5.2％,相對(duì)較低:鈣含量在金屬元素中含量最高,達(dá)783.5mg/100g(牛奶含鈣約120mg/100g),除去水和脂

10、肪,鈣含量達(dá)3917.5mg/100g.通過(guò)對(duì)影響骨泥粘度因素的研究,發(fā)現(xiàn)不同添水量、溫度、不同添加物、不同pH、高溫高壓處理、酶處理都在不同程度上影響骨泥的粘度。其中,高溫高壓處理、酶處理在降低骨泥粘度上有顯著效果。木瓜蛋白酶水解和高溫高壓共同作用,使骨泥氨基酸態(tài)氰顯著提高.從52.65mg/100g提高到123.4mg/100g:游離鈣含量增加,占總鈣(783.5mg/100g)的1.3％,提高了一倍；但對(duì)骨泥pH影響相對(duì)不大.

11、r>　　 3.乳酸菌發(fā)酵超微豬骨泥的工藝及功能研究乳酸菌發(fā)酵超微豬骨泥的最優(yōu)發(fā)酵工藝為:添加0.03％的木瓜蛋白酶在65℃下保溫1h,并冷卻去脂肪,添加5％的碳源(葡萄糖:蔗糖=3:7),15％超微粉碎西紅柿泥,滅菌后,接種乳酸乳桿菌與植物乳桿菌(1:1)雙菌株發(fā)酵,接種量為4％,在37℃振蕩培養(yǎng)20h后,42℃下再靜止發(fā)酵16h。
　　 通過(guò)乳酸菌發(fā)酵木瓜蛋白酶水解過(guò)的超微骨泥,氨基酸態(tài)氮先降低,后期略有提高(發(fā)酵前:123

12、.4mg/100g,發(fā)酵32h:58.67mg/100g,發(fā)酵48h:66.8mg/100g)。顯微鏡觀察鮮骨泥和發(fā)酵骨泥粒度變化,發(fā)現(xiàn)骨泥發(fā)酵后粒度明顯減小。通過(guò)0.45μm微孔濾膜過(guò)濾和LSA-10吸附樹(shù)脂分析乳酸菌發(fā)酵超微骨泥前后,鈣初級(jí)形態(tài)變化,發(fā)現(xiàn)乳酸菌發(fā)酵有利于可溶性鈣顯著提高?？扇苄遭}從12.6mg/100g提高到138.8mg/100g,鈣溶出率達(dá)17.6％；其中有機(jī)態(tài)鈣含量從5.6mg/100g提高113.1mg/10

13、0g,占可溶性鈣的81.5％。
　　 通過(guò)對(duì)Wistar雄性大鼠飼喂未發(fā)酵鮮骨泥和發(fā)酵超微骨泥,結(jié)果顯示,發(fā)酵超微骨泥在增強(qiáng)大鼠股骨密度功能上顯著高于未發(fā)酵鮮骨泥(P<0.05)。從而,為應(yīng)用發(fā)酵超微骨泥開(kāi)發(fā)保健食品奠定了可行性和必要性。
　　 4.生物骨鈣膠囊保健食品研究利用乳酸菌發(fā)酵骨泥為主要原料,采用噴霧造粒技術(shù),加工生物骨鈣膠囊保健食品.確定了加工工藝及配方。
　　 2.8kg發(fā)酵骨泥中添加0.6mg維生

14、素D3,溶解后作為噴霧液,母核為1.4kg食品級(jí)碳酸鈣和60g酪蛋白磷酸肽混合物。母核置流化床內(nèi)預(yù)先流化干燥30min后,進(jìn)行噴霧造粒。噴霧造粒進(jìn)風(fēng)溫度和進(jìn)料頻率分別選擇80℃和60Hz。膠囊充填參數(shù)選擇0.6MPa,充填量為0.25g/粒。膠囊單瓶裝量為100粒/瓶。裝瓶速度為50瓶/min,封口溫度為180℃。
　　 生物骨鈣膠囊保健食品中發(fā)酵骨泥干物質(zhì)含量為30％以上,其中15％以上為骨蛋白(包括氨基酸和多肽);鈣含量約2

15、80mg/g,其中含來(lái)源于發(fā)酵骨泥的高活性鈣約12mg/g；維生素D3含量約為3μg/g,酪蛋白磷酸肽含量約為30mg/g。推薦每人每日3次,每次2-3粒。
　　 5.生物骨鈣膠囊保健食品衛(wèi)生學(xué)及穩(wěn)定性試驗(yàn)研究生物骨鈣膠囊經(jīng)衛(wèi)生學(xué)檢驗(yàn),鈣含量達(dá)27.5g/100g,維生素D含量為2.9μg/g,產(chǎn)品中蛋白質(zhì)含量較高,達(dá)17％.砷<1mg/kg、汞<0.1mg/kg、鉛<1.5mg/kg,菌落總數(shù)<180cfu/g,酵母菌<5cf

16、u/g、霉菌<5cfu/g、大腸菌群<30MPN/100g。致病菌(沙門氏菌、致賀氏菌、金黃色葡萄球菌、溶血性鏈球菌)未檢出。達(dá)到《保健食品管理辦法》要求蛋白質(zhì)高于4％的膠囊類保健食品理化指標(biāo)和微生物指標(biāo)要求。37℃,75％相對(duì)濕度下進(jìn)行三個(gè)月保溫試驗(yàn),結(jié)果顯示各指標(biāo)均保持穩(wěn)定.
　　 6.生物骨鈣膠囊保健食品毒理學(xué)試驗(yàn)研究生物骨鈣膠囊做毒理學(xué)試驗(yàn)包括急性毒理學(xué)試驗(yàn)、三項(xiàng)致突變?cè)囼?yàn)(Ames試驗(yàn)、小鼠骨髓嗜多染紅細(xì)胞微核試驗(yàn)、小

17、鼠精子畸形試驗(yàn))和30天喂養(yǎng)試驗(yàn)。結(jié)果顯示:生物骨鈣膠囊對(duì)兩種性別的大、小鼠的MTD均大于15000mg/kg.bw,說(shuō)明該產(chǎn)品屬無(wú)毒物；三項(xiàng)致突變?cè)囼?yàn)結(jié)果陰性；大鼠30天喂養(yǎng)試驗(yàn)各項(xiàng)指標(biāo)均未見(jiàn)異常。
　　 7.生物骨鈣膠囊保健食品功能試驗(yàn)研究生物骨鈣膠囊增強(qiáng)骨密度的功能試驗(yàn)研究結(jié)果得到:生物骨鈣膠囊對(duì)大鼠體重沒(méi)有顯著影響(P>0.05)。給予375mg/kg.bw、1125mg/kg.bw的生物骨鈣膠囊可使大鼠的股骨鈣含量、股