CN109007807A - 一种微胶囊水果酵素粉及其制备方法 - Google Patents
一种微胶囊水果酵素粉及其制备方法 Download PDFInfo
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Abstract
本发明公开一种微胶囊水果酵素粉及制备方法。首先利用植物乳杆菌的纯种发酵方式进行水果酵素液发酵,所得发酵液离心分别得到上清液和菌泥。以菌泥作为芯材,以海藻酸钠为壁材进行第一次包埋,然后以壳聚糖和三聚磷酸钠为壁材对其进行第二次包埋,得到植物乳杆菌微胶囊,最后将植物乳杆菌微胶囊和上清液混匀并添加冻干保护剂后进行冷冻干燥,即得微胶囊水果酵素粉,植物乳杆菌活菌数可达2.9~5.3×1010CFU/g,其抗氧化活性VC当量为0.357~0.385mg/g。所得的植物乳杆菌微胶囊包埋率≥60%,在模拟胃液中活菌的存活率为52.12~90.9%,经人工肠液处理2h后微胶囊的释放率≥90%。
Description
技术领域
本发明涉及一种微胶囊水果酵素粉及其制备方法,属于水果酵素领域。
背景技术
根据中国生物发酵产业协会的定义,酵素是指以果蔬或其他动、植物等为原料,采用自然或人工接种微生物发酵工艺,后经提取所制得的具有某些特定功能的发酵制品。酵素不仅保存了发酵原料中原有的营养物质,如多酚类、黄酮类、花青素等,而且通过有益菌的发酵代谢产生了一些新的生物活性成分,如有机酸,氨基酸等。与发酵前相比,微生物的转化使得这些小分子物质更易于人体吸收,此外产品中还含有活性益生菌,这些活性物质的有机组合,使得酵素具有抗氧化、抑制致病菌等多种功能,有利于促进正常细胞的增殖及受损细胞再生,进而调节人体新陈代谢过程,增强免疫力,因而酵素产品对人体具有非常好的保健效果。
现有酵素的生产技术一般都有多种水果、谷物或者菌类等混合自然发酵而成,发酵所需时间过长,且发酵得到的酵素产品中有益菌含量较低,菌活性更是不高,保健功效不够显著。
在产品形式方面,目前市场上销售的酵素食品主要可以分为液体状、膏状、粉剂、片剂四种。从功效和吸收来看,液态酵素优势明显,其次膏状。但从保存、运输和稳定性这个角度看,粉状酵素和片状酵素相对来说比较好,另由于粉剂表面积增大,便于其中的活性成份在人体内的溶解、吸收,更符合产品保存和市场推广的需求,故酵素粉是酵素生产企业重点开发的产品,其应用前景非常广阔。但目前市面上的粉状酵素产品,大都经喷雾干燥而成,产品中不含有或含有数量较低的益生菌,与液体产品相比,难以全面发挥酵素的生物活性,也不满足益生菌产品对于活菌数106CFU/g或106CFU/mL的要求[参考文献(耿铁柱.低聚糖对益生菌饮料活菌数量的影响[D].西南大学,2016.)]
由于含有益生菌产品在加工、存贮、运输中还受到温度、水分、压力、氧气等环境因素的胁迫;在人体消化过程中受到胆盐、胃酸等消化液的处理;同时为了发挥其益生作用,还需要它可以在到达肠道后定点释放。因此,如何保持高活性的益生菌,并使其到达肠道并发挥有益身体的作用也成为研究者的工作重点和难点。微胶囊技术凭借其粒径小,分散性和保护性佳及可控释放等性能,成为重点研究的方向。微胶囊是一种能包埋和保护某些物质的微粒或微滴,使得具有聚合物壁壳的半透性或密封性的微型“容器”或“包装物”。微胶囊能够将微胶囊内的物质与外界环境相隔离免受环境的影响,从而保持稳定,而在适当条件下,被包埋的物质又可以释放出来。微胶囊技术能够在很大程度上增加益生菌产品的贮藏时间和忍受人体极端胃肠道环境的能力,提高口服时的活性菌靶向释放,显著增强菌体对人体及其他动物的益生功能。微胶囊的制备方法众多,包括:挤压法、喷雾干燥法、喷雾冷凝法、乳化法、凝聚法等。根据酵素粉的特点及比较不同方法等优缺点,本研究最终采用内源乳化法进行微胶囊等制备,其克服了外源乳化法制备的微胶囊易簇集、易破裂、颗粒大小不均一等缺点。此外,微胶囊的制备材料——壁材,在很大程度上决定着微胶囊产品的理化性质,因此如何正确选择壁材是制备微胶囊的一大关键点。
发明内容
本发明的目的之一是为了解决现有技术中的酵素活性不高的技术问题而提供了一种微胶囊水果酵素粉的制备方法,该制备方法首先采用两次包埋方法对植物乳杆菌菌悬液进行包埋,所得的植物乳杆菌微胶囊,其植物乳杆菌的包埋率≥60%,然后将所得的植物乳杆菌微胶囊与水果发酵液发酵后分离出的上清液及冷冻干燥剂进行混合冻干,即得微胶囊水果酵素粉。在模拟胃液中两次包埋所得的植物乳杆菌微胶囊中的植物乳杆菌Lactobacillus plantarum SITCC No.10011活菌的存活率为52.12%~90.9%,经人工肠液处理2h后植物乳杆菌微胶囊中的植物乳杆菌Lactobacillus plantarum SITCCNo.10011的释放率≥90%。
本发明的目的之二是提供上述的制备方法所得的微胶囊水果酵素粉,按每克微胶囊水果酵素粉计算,其植物乳杆菌Lactobacillus plantarum SITCC No.10011的活菌数为2.9~5.3×1010CFU(CFU为菌落形成单位(CFU,Colony-Forming Units),指单位体积中的细菌群落总数),其抗氧化活性VC当量为0.357~0.385mg。
本发明的技术方案
一种微胶囊水果酵素粉的制备方法,具体包括如下步骤:
(1)、种子液的培养
将冻存的植物乳杆菌Lactobacillus plantarum SITCC No.10011菌液解冻,吸取300uL植物乳杆菌Lactobacillus plantarum SITCC No.10011菌液加入30mL MRS肉汤培养基中,进行转培活化培养12-18h后,得到菌种活化液,然后再控制转速为8000-10000r/min进行离心,所得沉淀用蒸馏水洗涤2次后再加入蒸馏水,最终得到种子液;
上述再加入的蒸馏水的量,按最终所得的每uL种子液中含有2.3×106~2.6×106个植物乳杆菌Lactobacillus plantarum SITCC No.10011为准;
所述的植物乳杆菌Lactobacillus plantarum SITCC No.10011,于2017年6月23日保藏于中国典型培养物保藏中心,其保藏编号为CCTCC NO:M 2017366,保藏机构地址:湖北省武汉市武昌珞珈山.武汉大学.保藏中心,邮编:430072;
(2)、水果培养液的制备
将纯果汁用蒸馏水进行稀释至糖度为11.5BRIX,得到纯果汁稀释液,然后在得到的纯果汁稀释液中加入为纯果汁稀释液体积2%的果糖,然后用食用级碳酸钠调pH至7.0,然后控制温度为95℃进行灭菌20min,然后自然冷却至室温,得到水果培养液;
(3)、植物乳杆菌Lactobacillus plantarum SITCC No.10011的发酵培养
按体积百分比为1.5%,在步骤(2)所得的水果培养液中接入步骤(1)所得的种子液,然后控制温度为37℃进行恒温发酵培养,当水果培养液中pH达到4.6时终止发酵,得到发酵液;
(4)、发酵液后处理
将步骤(3)所得的发酵液控制转速为3500r/min离心15min,分别收集离心所得的沉淀和上清液;
上述所得的沉淀即为菌泥;
(5)、菌悬液的制备
按体积比计算,即步骤(4)所得的菌泥:无菌生理盐水为1:10的比例,将步骤(4)所得的菌泥加入到无菌生理盐水中,控制转速为3500r/min进行离心洗涤15min;
重复上述无菌生理盐水进行离心洗涤两次后,将洗涤后的菌泥重悬于无菌生理盐水中,得到菌悬液;
上述重悬洗涤后的菌泥所用的无菌生理盐水的量,按每毫升菌悬液中植物乳杆菌Lactobacillus plantarum SITCC No.10011的细胞个数约为108CFU的比例计算;
(6)、菌悬液的第一次包埋
通过内源乳化法采用第一包埋壁材对步骤(5)所得的菌悬液进行第一次包埋,得到第一包埋物,所述第一包埋壁材为海藻酸钠,第一次包埋的具体过程如下:
①、乳化过程:
将海藻酸钠加入到去离子水中,常温溶胀24h后再加入乙二胺四乙酸钙(以下简称CA-EDTA)并搅拌均匀,得到混合溶液;
上述混合液中,海藻酸钠、去离子水和CA-EDTA的用量,按海藻酸钠:去离子水:CA-EDTA为2-4g:100ml:0.28g的比例计算;
将上述所得的混合溶液与步骤(5)所得的菌悬液,进行混合均匀,得到菌悬液溶液,然后将得到的菌悬液溶液加入到含span80的体积百分比浓度为1%的大豆油中,然后控制转速为300rpm进行搅拌15min,得到悬浊液A;
上述悬浊液A中,混合溶液、步骤(5)所得的菌悬液和含span80的体积百分比浓度为1%的大豆油的用量,按体积比计算,即混合溶液:步骤(5)所得的菌悬液:含span80的体积百分比浓度为1%的大豆油为2:1:7的比例计算;
②、酸化过程:
在上述步骤①所得悬浊液A中控制滴加速率为1.5ml/min的速率加入含有冰醋酸的大豆油,然后控制转速为100rpm进行搅拌30min,得到悬浊液B;
所述的含有冰醋酸的大豆油,其中冰醋酸和大豆油的用量,按冰醋酸:大豆油为18.0-32.5g:1L的比例计算;
上述含有冰醋酸的大豆油的用量,按体积比计算,步骤①所得的悬浊液A:含有冰醋酸的大豆油为1:0.2;
③、收集过程:
在步骤②所得的悬浊液B中加入浓度为0.1M、pH7.0的含0.9%NaCl的磷酸盐缓冲液,静置1-2h,弃去油层后控制温度为4℃、转速为10000rpm进行离心20min,得到第一次包埋物,即为海藻酸钠包埋的菌悬液微胶囊;
上述浓度为0.1M、pH7.0的含0.9%NaCl的磷酸盐缓冲液的加入量,按悬浊液B:浓度为0.1M、pH7.0的含0.9%NaCl的磷酸盐缓冲液的体积比为120ml:200ml的比例计算;
(7)、第二次包埋
采用第二包埋壁材对步骤(6)所得的第一次包埋物进行第二次包埋,得到第二次包埋物,即为植物乳杆菌Lactobacillus plantarum SITCC No.10011微胶囊,所述第二包埋壁材为壳聚糖和三聚磷酸钠复合而成;
第二次包埋的具体过程如下:
①、将壳聚糖溶于体积百分比浓度为1%的醋酸水溶液中,均匀搅拌并溶胀1h,得到壳聚糖酸溶液;
上述壳聚糖酸溶液中,壳聚糖和体积百分比浓度为1%的醋酸水溶液的用量,按壳聚糖:体积百分比浓度为1%的醋酸水溶液为0.1-0.3g:100ml的比例计算;
②、将三聚磷酸钠用去离子水完全溶解,得到三聚磷酸钠水溶液;
上述三聚磷酸钠水溶液中,三聚磷酸钠和去离子水的用量,按三聚磷酸钠:去离子水为0.01-0.03g:10ml的比例计算;
③、将步骤(5)所得的第一次包埋物加入到上述①所得的壳聚糖酸溶液中,然后再加入②所得的三聚磷酸钠水溶液,然后控制转速为100rpm机械搅拌20min,然后控制温度为4℃、转速为10000rpm进行离心20min,所得的沉淀用无菌生理盐水进行洗涤至流出液为中性,即得到第二次包埋物,即植物乳杆菌Lactobacillus plantarum SITCC No.10011微胶囊;
上述第一次包埋物、壳聚糖酸溶液和三聚磷酸钠溶液的用量,按质量比计算,即第一次包埋物:壳聚糖酸溶液中壳聚糖:三聚磷酸钠溶液中的三聚磷酸钠为30:1:1的比例计算;
(8)、冷冻干燥处理
将步骤(7)所得的第二次包埋物,即植物乳杆菌Lactobacillus plantarum SITCCNo.10011微胶囊与步骤(4)所得发酵液上清液均匀混合,然后加入冻干保护剂进行冷冻干燥;
上述第二次包埋物、步骤(4)所得发酵液上清液和冻干保护剂的量,按第二次包埋的物:步骤(4)所得发酵液上清液:冻干保护剂为1g:10ml:10g的比例计算;
所述的冻干保护剂由脱脂乳粉、乳糖、抗坏血酸钠和谷氨酸钠组成,按质量比计算,脱脂乳粉:乳糖:抗坏血酸钠:谷氨酸钠为100:80:10:10;
上述冷冻干燥过程中首先控制温度为-80℃进行预冷冻24h,然后再控制温度为-80℃、压力0.02Mpa进行真空冷冻干燥48h,得到微胶囊水果酵素粉。
上述制备方法步骤(7)所得的植物乳杆菌Lactobacillus plantarum SITCCNo.10011微胶囊的包埋率≥60%,在人工模拟胃液中,植物乳杆菌Lactobacillusplantarum SITCC No.10011微胶囊中的植物乳杆菌Lactobacillus plantarum SITCCNo.10011活菌的存活率为52.12%~90.9%,经人工肠液处理2h后植物乳杆菌Lactobacillus plantarum SITCC No.10011微胶囊中的植物乳杆菌Lactobacillusplantarum SITCC No.10011的释放率≥90%。
上述的制备方法所得的微胶囊水果酵素粉,按每克微胶囊水果酵素粉计算,其植物乳杆菌Lactobacillus plantarum SITCC No.10011的活菌数为2.9~5.3×1010CFU(CFU为菌落形成单位(CFU,Colony-Forming Units),指单位体积中的细菌群落总数),其抗氧化活性VC当量为0.357~0.385mg。
上述微胶囊水果酵素粉制备过程中,仅以植物乳杆菌Lactobacillus plantarumSITCC No.10011进行举例说明,但不限定其他乳酸杆菌在本发明中的应用。
本发明的有益技术效果
本发明的一种微胶囊水果酵素粉的制备方法,即利用植物乳杆菌Lactobacillusplantarum SITCC No.10011水果酵素的纯种发酵方式,所得的发酵液通过离心得到上清液和菌泥,以菌泥作为微胶囊芯材,进行微胶囊包埋,该微胶囊化方法包括:通过内源乳化法采用第一包埋壁材对微胶囊进行第一次包埋,得到第一包埋物;采用第二包埋壁材对第一包埋物进行第二次包埋,得到植物乳杆菌微胶囊化产品即植物乳杆菌Lactobacillusplantarum SITCC No.10011微胶囊,从而在很大程度上增加植物乳杆菌Lactobacillusplantarum SITCC No.10011的贮藏时间和忍受人体极端胃肠道环境的能力,提高口服时的活性菌靶向释放,显著增强高活性微胶囊水果酵素有效功能。最后将上清液和微胶囊化的菌泥均匀混合并添加冻干保护剂后进行冷冻干燥,即得到微胶囊水果酵素粉,从而也进一步保证了所得的高活性的微胶囊水果酵素的功能性稳定有效。
进一步,本发明的一种微胶囊水果酵素粉的制备方法所得的植物乳杆菌微胶囊包埋率≥60%,在模拟胃液中植物乳杆菌Lactobacillus plantarum SITCC No.10011微胶囊活菌的存活率为52.12%~90.9%,经人工肠液处理2h后植物乳杆菌Lactobacillusplantarum SITCC No.10011微胶囊的释放率≥90%,最终所得的微胶囊水果酵素粉中,植物乳杆菌Lactobacillus plantarum SITCC No.10011微胶囊的活菌数可达2.9~5.3×1010CFU/g,其抗氧化活性VC当量为0.357~0.385mg/g。
附图说明
图1、未微胶囊化菌体、壳聚糖二次包埋与壳聚糖+三聚磷酸钠体系二次包埋后微胶囊在模拟胃液SGJ中随着时间变化的存活率对比;
图2、壳聚糖二次包埋与壳聚糖+三聚磷酸钠体系二次包埋后微胶囊在模拟胰液SIJ中随着时间变化的释放率;
图3、在517nm波长下检测的不同浓度的VC标准溶液的DPPH自由基清除率情况。
具体实施方式
下面通过具体的实施例并结合附图对本发明进一步阐述,但并不限制本发明。
本发明的各实施例中所用的植物乳杆菌Lactobacillus plantarum SITCCNo.10011,于2017年6月23日保藏于中国典型培养物保藏中心,其保藏编号为CCTCC NO:M2017366,保藏机构地址:湖北省武汉市武昌珞珈山.武汉大学.保藏中心,邮编:430072。
本发明的各实施例中所用的MRS肉汤培养基,按每升计算,含10.0g蛋白胨、10.0g牛肉粉、5.0g酵母粉、20.0g葡萄糖、0.1g硫酸镁、5.0g醋酸钠、2.0g柠檬酸铵、2.0g磷酸氢二钠、0.05g硫酸锰、1.0g吐温80,余量为水。
本发明各实施例中果汁糖度采用手持折光仪(糖度计)来测定[参考文献(刘燕德,应义斌.水蜜桃糖度和有效酸度的近红外光谱测定法[J].营养学报,2004,26(5):400-402.)]。
本发明各实施例中所用的溶液(试剂)的规格及生产厂家信息如下:
95%乙醇溶液,规格为5L/桶,上海泰坦科技股份有限公司生产;
DPPH(2,2-二苯基-1-苦基肼),规格1g/瓶,国药集团化学试剂有限公司生产;
海藻酸钠,规格为100g/瓶,国药集团化学试剂有限公司生产;
壳聚糖,规格为25g/瓶,阿达玛斯试剂有限公司生产;
乙二胺四乙酸钙,规格为500g/瓶,生工生物工程(上海)股份有限公司生产;
Span80,规格为500g/瓶,国药集团化学试剂有限公司生产;
冰醋酸,规格500g/瓶,国药集团化学试剂有限公司生产;
十二水合磷酸二氢钠,规格500g/瓶,国药集团化学试剂有限公司生产;
磷酸氢二钾,规格500g/瓶,国药集团化学试剂有限公司生产;
氯化钠,规格500g/瓶,国药集团化学试剂有限公司生产;
胃蛋白酶酶,规格50g/瓶,Biosharp试剂有限公司生产;
胰蛋白酶,规格50g/瓶,Biosharp试剂有限公司生产。
本发明的各实施例中所用的浓度为0.1M、pH7.0的含0.9%NaCl的磷酸盐缓冲液的配制过程如下:分别称取13.61克磷酸氢二钾和35.81克十二水合磷酸二氢钠,分别加入含0.9%NaCl的去离子水、搅拌、定容至1升。混合上述溶液,测试pH值,调至7.0即可,直至得到浓度为0.1M、pH7.0的含0.9%NaCl的磷酸盐缓冲液。
除上述特殊说明为,本发明各实施例中所用的纯果汁即苹果汁、果糖、脱脂乳粉、乳糖、大豆油、抗坏血酸钠、谷氨酸钠、碳酸钠是本领域常规使用的原料,为市售产品。
实施例1
一种微胶囊水果酵素粉的制备方法,具体包括如下步骤:
(1)、种子液的培养
将冻存的植物乳杆菌Lactobacillus plantarum SITCC No.10011菌液解冻,吸取300uL植物乳杆菌Lactobacillus plantarum SITCC No.10011菌液加入30mL MRS肉汤培养基中,进行转培活化,培养12-18h后,得到菌种活化液,然后再控制转速为8000-10000r/min进行离心,所得沉淀用蒸馏水洗涤2次后再加入蒸馏水,最终得到种子液;
上述再加入的蒸馏水的量,按最终所得的每uL种子液中含有2.6×106个植物乳杆菌Lactobacillus plantarum SITCC No.10011为准;
(2)、水果培养液的制备
将纯果汁用蒸馏水进行稀释至糖度为11.5BRIX,得到纯果汁稀释液,然后在得到的纯果汁稀释液中加入为纯果汁稀释液体积2%的果糖,然后用食用级碳酸钠调pH至7.0,然后控制温度为95℃进行灭菌20min,然后自然冷却至室温,得到水果培养液;
(3)、植物乳杆菌Lactobacillus plantarum SITCC No.10011的发酵培养
按体积百分比为1.5%,在步骤(2)所得的水果培养液中接入步骤(1)所得的种子液,然后控制温度为37℃进行恒温发酵培养,当水果培养液中pH达到4.6时终止发酵,得到发酵液;
(4)、发酵液后处理
将步骤(3)所得的发酵液控制转速为3500r/min离心15min,分别收集离心所得的沉淀和上清液;
所得的沉淀即为菌泥;
(5)、菌悬液的制备
按体积比计算,即步骤(4)所得的菌泥:无菌生理盐水为1:10的比例,将步骤(4)所得的菌泥加入到无菌生理盐水中,控制转速为3500r/min进行离心洗涤15min;
重复上述无菌生理盐水进行离心洗涤两次后,将洗涤后的菌泥重悬于无菌生理盐水中,得到菌悬液;
上述重悬洗涤后的菌泥所用的无菌生理盐水的量,按每毫升菌悬液中植物乳杆菌Lactobacillus plantarum SITCC No.10011的细胞个数约为108CFU的比例计算;
(6)、菌悬液的第一次包埋
通过内源乳化法采用第一包埋壁材对菌悬液进行第一次包埋,得到第一包埋物,所述第一包埋壁材为海藻酸钠,第一次包埋的具体过程如下:
①、乳化过程:
将3g海藻酸钠加入到100g去离子水中,常温溶胀24h后再加入0.28g CA-EDTA并搅拌均匀,得到混合溶液;
上述混合液中,海藻酸钠、去离子水和CA-EDTA的用量,按海藻酸钠:去离子水:CA-EDTA为3g:100ml:0.28g的比例计算;
将20ml上述所得的混合溶液与10ml步骤(5)所得的菌悬液,进行混合均匀,得到菌悬液溶液,然后将得到的菌悬液溶液加入到70ml的含span80的体积百分比浓度为1%的大豆油中,然后控制转速为300rpm进行搅拌15min,得到悬浊液A;
上述悬浊液A中,混合溶液、步骤(5)所得的菌悬液和含span80的体积百分比浓度为1%的大豆油的用量,按体积比计算,即混合溶液:步骤(5)所得的菌悬液:含span80的体积百分比浓度为1%的大豆油为2:1:7的比例计算;
②、酸化过程:
在100ml上述步骤①所得悬浊液A中控制滴加速率为1.5ml/min的速率加入20ml含有冰醋酸的大豆油,然后控制转速为100rpm进行搅拌30min,得到悬浊液B;
所述的含有冰醋酸的大豆油,其中冰醋酸和大豆油的用量,按冰醋酸:大豆油为27.0g:1L的比例计算;
上述含有冰醋酸的大豆油的用量,按体积比计算,步骤①所得的悬浊液A:含有冰醋酸的大豆油为1:0.2;
③、收集过程:
在120ml的步骤②所得的悬浊液B中加入200ml浓度为0.1M、pH7.0的含0.9%NaCl的磷酸盐缓冲液,静置1-2h,弃去油层后控制温度为4℃、转速为10000rpm进行离心20min,得到第一次包埋物,即海藻酸钠包埋的菌悬液微胶囊;
上述浓度为0.1M、pH7.0的含0.9%NaCl的磷酸盐缓冲液的加入量,按悬浊液B:浓度为0.1M、pH7.0的含0.9%NaCl的磷酸盐缓冲液的体积比为120ml:200ml的比例计算;
(7)、第二次包埋
采用第二包埋壁材对步骤(6)所得的第一次包埋物进行第二次包埋,得到第二次包埋物,即植物乳杆菌Lactobacillus plantarum SITCC No.10011微胶囊,所述第二包埋壁材为壳聚糖和三聚磷酸钠复合而成;
第二次包埋的具体过程如下:
①、将壳聚糖溶于体积百分比浓度为1%的醋酸水溶液中,均匀搅拌并溶胀1h,得到壳聚糖酸溶液;
上述壳聚糖酸溶液中,壳聚糖和体积百分比浓度为1%的醋酸水溶液的用量,按壳聚糖:体积百分比浓度为1%的醋酸水溶液为0.3g:100ml的比例计算;
②、将三聚磷酸钠用去离子水完全溶解,得到三聚磷酸钠水溶液;
上述三聚磷酸钠水溶液中,三聚磷酸钠和去离子水的用量,按三聚磷酸钠:去离子水为0.03g:10ml的比例计算;
③、将步骤(5)所得的第一次包埋物加入到上述①所得的壳聚糖酸溶液中,然后再加入②所得的三聚磷酸钠水溶液,然后控制转速为100rpm机械搅拌20min,然后控制温度为4℃、转速为10000rpm进行离心20min,所得的沉淀用无菌生理盐水进行洗涤至流出液为中性,即得到第二次包埋物,即为植物乳杆菌Lactobacillus plantarum SITCC No.10011微胶囊;
上述第一次包埋物、壳聚糖酸溶液和三聚磷酸钠溶液的用量,按质量比计算,即第一次包埋物:壳聚糖酸溶液中壳聚糖:三聚磷酸钠溶液中的三聚磷酸钠为30:1:1的比例计算;
(8)、冷冻干燥处理
将步骤(7)所得的第二次包埋物与步骤(4)所得发酵液上清液均匀混合,然后加入冻干保护剂进行冷冻干燥;
上述第二次包埋物、步骤(4)所得发酵液上清液和冻干保护剂的量,按第二次包埋物:步骤(4)所得发酵液上清液:冻干保护剂为1g:10ml:10g;
所述的冻干保护剂由脱脂乳粉、乳糖、抗坏血酸钠和谷氨酸钠组成,按质量比计算,脱脂乳粉:乳糖:抗坏血酸钠:谷氨酸钠为100:80:10:10;
上述冷冻干燥过程中首先控制温度为-80℃进行预冷冻24h,然后再控制温度为-80℃、压力0.02Mpa进行真空冷冻干燥48h,得到微胶囊水果酵素粉。
实施例2
一种微胶囊水果酵素粉的制备方法,具体包括如下步骤:
(1)、种子液的培养
将冻存的植物乳杆菌Lactobacillus plantarum SITCC No.10011菌液解冻,吸取300uL植物乳杆菌Lactobacillus plantarum SITCC No.10011菌液加入30mL MRS肉汤培养基中,进行转培活化,培养12-18h后,得到菌种活化液,然后再控制转速为8000-10000r/min进行离心,所得沉淀用蒸馏水洗涤2次后再加入蒸馏水,最终得到种子液;
上述再加入的蒸馏水的量,按最终所得的每uL种子液中含有2.3×106个植物乳杆菌Lactobacillus plantarum SITCC No.10011为准;
(2)、水果培养液的制备,同实施例1的步骤(2);
(3)、植物乳杆菌Lactobacillus plantarum SITCC No.10011的发酵培养,同实施例1的步骤(3);
(4)、发酵液后处理,同实施例1的步骤(4);
(5)、菌悬液的制备,同实施例1的步骤(5);
(6)、菌悬液的第一次包埋
通过内源乳化法采用第一包埋壁材对步骤(5)所得的菌悬液进行第一次包埋,得到第一包埋物,所述第一包埋壁材为海藻酸钠,第一次包埋的具体过程如下:
①、乳化过程:
将2g海藻酸钠加入到100g去离子水中,常温溶胀24h后再加入0.28g CA-EDTA并搅拌均匀,得到混合溶液;
上述混合液中,海藻酸钠、去离子水和CA-EDTA的用量,按海藻酸钠:去离子水:CA-EDTA为2g:100g:0.28g的比例计算;
将20ml上述所得的混合溶液与10ml步骤(5)所得的菌悬液,进行混合均匀,得到菌悬液溶液,然后将得到的菌悬液溶液加入到70ml的含span80的体积百分比浓度为1%的大豆油中,然后控制转速为300rpm进行搅拌15min,得到悬浊液A;
上述悬浊液A中,混合溶液、步骤(5)所得的菌悬液和含span80的体积百分比浓度为1%的大豆油的用量,按体积比计算,即混合溶液:步骤(5)所得的菌悬液:含span80的体积百分比浓度为1%的大豆油为2:1:7的比例计算;
②、酸化过程:
在100ml上述步骤①所得悬浊液A中控制滴加速率为1.5ml/min的速率加入20ml含有冰醋酸的大豆油,然后控制转速为100rpm进行搅拌30min,得到悬浊液B;
所述的含有冰醋酸的大豆油,其中冰醋酸和大豆油的用量,按冰醋酸:大豆油为18.0g:1L的比例计算;
上述含有冰醋酸的大豆油的用量,按体积比计算,步骤①所得的悬浊液A:含有冰醋酸的大豆油为1:0.2;
③、收集过程:
在120ml的步骤②所得的悬浊液B中加入200ml浓度为0.1M、pH7.0的含0.9%NaCl的磷酸盐缓冲液,静置1-2h,弃去油层后控制温度为4℃、转速为10000rpm进行离心20min,得到第一次包埋物,即海藻酸钠包埋的菌悬液微胶囊;
上述浓度为0.1M、pH7.0的含0.9%NaCl的磷酸盐缓冲液的加入量,按悬浊液B:浓度为0.1M、pH7.0的含0.9%NaCl的磷酸盐缓冲液的体积比为120ml:200ml的比例计算;
(7)、第二次包埋
采用第二包埋壁材对步骤(6)所得的第一次包埋物,即海藻酸钠包埋的菌悬液微胶囊进行第二次包埋,得到第二次包埋物,即植物乳杆菌Lactobacillus plantarum SITCCNo.10011微胶囊,所述第二包埋壁材为壳聚糖和三聚磷酸钠复合而成;
第二次包埋的具体过程如下:
①、将壳聚糖溶于体积百分比浓度为1%的醋酸水溶液中,均匀搅拌并溶胀1h,得到壳聚糖酸溶液;
上述壳聚糖酸溶液中,壳聚糖和体积百分比浓度为1%的醋酸水溶液的用量,按壳聚糖:体积百分比浓度为1%的醋酸水溶液为0.1g:100ml的比例计算;
②、将三聚磷酸钠用去离子水完全溶解,得到三聚磷酸钠水溶液;
上述三聚磷酸钠水溶液中,三聚磷酸钠和去离子水的用量,按三聚磷酸钠:去离子水为0.01g:10ml的比例计算;
③、将步骤(5)所得的第一次包埋物加入到上述①所得的壳聚糖酸溶液中,然后再加入②所得的三聚磷酸钠水溶液,然后控制转速为100rpm机械搅拌20min,然后控制温度为4℃、转速为10000rpm进行离心20min,所得的沉淀用无菌生理盐水进行洗涤至流出液为中性,即得到第二次包埋物,即植物乳杆菌Lactobacillus plantarum SITCC No.10011微胶囊;
上述第一次包埋物、壳聚糖酸溶液和三聚磷酸钠溶液的用量,按质量比计算,即第一次包埋物:壳聚糖酸溶液中壳聚糖:三聚磷酸钠溶液中的三聚磷酸钠为30:1:1的比例计算;
(8)、冷冻干燥处理,同实施例1的步骤(8),最终得到微胶囊水果酵素粉。
实施例3
一种微胶囊水果酵素粉的制备方法,具体包括如下步骤:
(1)、种子液的培养
将冻存的植物乳杆菌Lactobacillus plantarum SITCC No.10011菌液解冻,吸取300uL植物乳杆菌Lactobacillus plantarum SITCC No.10011菌液加入30mL MRS肉汤培养基中,进行转培活化,培养12-18h后,得到菌种活化液,然后再控制转速为8000-10000r/min进行离心,所得沉淀用蒸馏水洗涤2次后再加入蒸馏水,最终得到种子液;
上述再加入的蒸馏水的量,按最终所得的每uL种子液中含有2.4×106个植物乳杆菌Lactobacillus plantarum SITCC No.10011为准;
(2)、水果培养液的制备,同实施例1的步骤(2);
(3)、植物乳杆菌Lactobacillus plantarum SITCC No.10011的发酵培养,同实施例1的步骤(3);
(4)、发酵液后处理,同实施例1的步骤(4);
(5)、菌悬液的制备,同实施例1的步骤(5);
(6)、菌悬液的第一次包埋
通过内源乳化法采用第一包埋壁材对步骤(5)所得的菌悬液进行第一次包埋,得到第一包埋物,所述第一包埋壁材为海藻酸钠,第一次包埋的具体过程如下:
①、乳化过程:
将4g海藻酸钠加入到100g去离子水中,常温溶胀24h后再加入0.28g CA-EDTA并搅拌均匀,得到混合溶液;
上述混合液中,海藻酸钠、去离子水和CA-EDTA的用量,按海藻酸钠:去离子水:CA-EDTA为4g:100g:0.28g的比例计算;
将20ml上述所得的混合溶液与10ml步骤(5)所得的菌悬液,进行混合均匀,得到菌悬液溶液,然后将得到的菌悬液溶液加入到70ml的含span的体积百分比浓度为1%的大豆油中,然后控制转速为300rpm进行搅拌15min,得到悬浊液A;
上述悬浊液A中,混合溶液、步骤(5)所得的菌悬液和含span的体积百分比浓度为1%的大豆油的用量,按体积比计算,即混合溶液:步骤(5)所得的菌悬液:含span的体积百分比浓度为1%的大豆油为2:1:7的比例计算;
②、酸化过程:
在100ml上述步骤①所得悬浊液A中控制滴加速率为1.5ml/min的速率加入20ml含有冰醋酸的大豆油,然后控制转速为100rpm进行搅拌30min,得到悬浊液B;
所述的含有冰醋酸的大豆油,其中冰醋酸和大豆油的用量,按冰醋酸:大豆油为22.5g:1L的比例计算;
上述含有冰醋酸的大豆油的用量,按体积比计算,步骤①所得的悬浊液A:含有冰醋酸的大豆油为1:0.2;
③、收集过程:
在120ml的步骤②所得的悬浊液B中加入200ml浓度为0.1M、pH7.0的含0.9%NaCl的磷酸盐缓冲液,静置1-2h,弃去油层后控制温度为4℃、转速为10000rpm进行离心20min,得到第一次包埋物,即海藻酸钠包埋的菌悬液微胶囊;
上述浓度为0.1M、pH7.0的含0.9%NaCl的磷酸盐缓冲液的加入量,按悬浊液B:浓度为0.1M、pH7.0的含0.9%NaCl的磷酸盐缓冲液的体积比为120ml:200ml的比例计算;
(7)、第二次包埋
采用第二包埋壁材对步骤(6)所得的第一次包埋物,即海藻酸钠包埋的菌悬液微胶囊进行第二次包埋,得到第二次包埋物,所述第二包埋壁材为壳聚糖和三聚磷酸钠复合而成;
第二次包埋的具体过程如下:
①、将壳聚糖溶于体积百分比浓度为1%的醋酸水溶液中,均匀搅拌并溶胀1h,得到壳聚糖酸溶液;
上述壳聚糖酸溶液中,壳聚糖和体积百分比浓度为1%的醋酸水溶液的用量,按壳聚糖:体积百分比浓度为1%的醋酸水溶液为0.2g:100ml的比例计算;
②、将三聚磷酸钠用去离子水完全溶解,得到三聚磷酸钠水溶液;
上述三聚磷酸钠水溶液中,三聚磷酸钠和去离子水的用量,按三聚磷酸钠:去离子水为0.02g:10ml的比例计算;
③、将步骤(5)所得的第一次包埋物加入到上述①所得的壳聚糖酸溶液中,然后再加入②所得的三聚磷酸钠水溶液,然后控制转速为100rpm机械搅拌20min,然后控制温度为4℃、转速为10000rpm进行离心20min,所得的沉淀用无菌生理盐水进行洗涤至流出液为中性,即得到第二次包埋物,即植物乳杆菌Lactobacillus plantarum SITCC No.10011微胶囊;
上述第一包埋物、壳聚糖酸溶液和三聚磷酸钠溶液的用量,按质量比计算,即第一包埋物:壳聚糖酸溶液中壳聚糖:三聚磷酸钠溶液中的三聚磷酸钠为30:1:1的比例计算;
(8)、冷冻干燥处理,同实施例1的步骤(8),最终得到微胶囊水果酵素粉。
对照实施例1
一种自然发酵的水果酵素粉的制备方法,具体步骤如下:
(1)、水果培养液的制备
纯果汁用蒸馏水进行适当稀释,糖度为11.5BRIX,得到的稀释液中再加入为稀释液体积2%的果糖、得到的混合液用食用级碳酸钠调节pH至7.0,然后自然冷却至室温得到水果培养液;
所述的纯果汁为纯苹果汁;
(2)、自然发酵培养
步骤(1)所得的水果培养液,分装到玻璃瓶中,加上专用盖子,室温发酵培养至pH4.6,得到发酵液;
(3)、干燥处理
将步骤(2)所得的发酵液进行冷冻干燥,控制温度为-80℃进行预冷冻24h,然后再控制温度为-80℃,压力0.02Mpa进行真空冷冻干燥48h,得到自然发酵的水果酵素粉。
对照实施例2
一种微胶囊水果酵素粉的制备方法,即第二次包埋的壁材仅采用壳聚糖,其他与实施例1相同,具体包括如下步骤:
(1)、种子液的培养
将冻存的植物乳杆菌Lactobacillus plantarumSITCC No.10011菌液解冻,吸取300uL植物乳杆菌Lactobacillus plantarum SITCC No.10011菌液加入30mL MRS肉汤培养基中,进行转培活化,培养12-18h后,得到菌种活化液,然后再控制转速为8000-10000r/min进行离心,所得沉淀用蒸馏水洗涤2次后再加入蒸馏水,最终得到种子液;
上述再加入的蒸馏水的量,按最终所得的每uL种子液中含有2.3×106~2.6×106个植物乳杆菌Lactobacillus plantarum SITCC No.10011为准;
(2)、水果培养液的制备
将纯果汁用蒸馏水进行稀释至糖度为11.5BRIX,得到纯果汁稀释液,然后在得到的纯果汁稀释液中加入为纯果汁稀释液体积2%的果糖,然后用食用级碳酸钠调pH至7.0,然后控制温度为95℃进行灭菌20min,然后自然冷却至室温,得到水果培养液;
(3)、植物乳杆菌Lactobacillus plantarum SITCC No.10011的发酵培养
按体积百分比为1.5%,在步骤(2)所得的水果培养液中接入步骤(1)所得的种子液,然后控制温度为37℃进行恒温发酵培养,当水果培养液中pH达到4.6时终止发酵,得到发酵液;
(4)、发酵液后处理
将步骤(3)所得的发酵液控制转速为3500r/min离心15min,分别收集离心所得的沉淀和上清液;
所得的沉淀即为菌泥;
(5)、菌悬液的制备
按体积比计算,即步骤(4)所得的菌泥:无菌生理盐水为1:10的比例,将步骤(4)所得的菌泥加入到无菌生理盐水中,控制转速为3500r/min进行离心洗涤15min;
重复上述无菌生理盐水进行离心洗涤两次后,将洗涤后的菌泥重悬于无菌生理盐水中,得到菌悬液;
上述重悬洗涤后的菌泥所用的无菌生理盐水的量,按每毫升菌悬液中植物乳杆菌Lactobacillus plantarum SITCC No.10011的细胞个数约为108CFU的比例计算;
(6)、菌悬液的第一次包埋
通过内源乳化法采用第一包埋壁材对菌悬液进行第一次包埋,得到第一包埋物,所述第一包埋壁材为海藻酸钠,第一次包埋的具体过程如下:
①、乳化过程:
将3g海藻酸钠加入到100g去离子水中,常温溶胀24h后再加入0.28g CA-EDTA并搅拌均匀,得到混合溶液;
上述混合液中,海藻酸钠、去离子水和CA-EDTA的用量,按海藻酸钠:去离子水:CA-EDTA为3g:100g:0.28g的比例计算;
将20ml上述所得的混合溶液与10ml步骤(5)所得的菌悬液,进行混合均匀,得到菌悬液溶液,然后将得到的菌悬液溶液加入到70ml的含span的体积百分比浓度为1%的大豆油中,然后控制转速为300rpm进行搅拌15min,得到悬浊液A;
上述悬浊液A中,混合溶液、步骤(5)所得的菌悬液和含span的体积百分比浓度为1%的大豆油的用量,按体积比计算,即混合溶液:步骤(5)所得的菌悬液:含span的体积百分比浓度为1%的大豆油为2:1:7的比例计算;
②、酸化过程:
在100ml上述步骤①所得悬浊液A中控制滴加速率为1.5ml/min的速率加入20ml含有冰醋酸的大豆油,然后控制转速为100rpm进行搅拌30min,得到悬浊液B;
所述的含有冰醋酸的大豆油,其中冰醋酸和大豆油的用量,按冰醋酸:大豆油为27.0g:1L的比例计算;
上述含有冰醋酸的大豆油的用量,按体积比计算,步骤①所得的悬浊液A:含有冰醋酸的大豆油为1:0.2;
③、收集过程:
在120ml的步骤②所得的悬浊液B中加入200ml浓度为0.1M、pH7.0的含0.9%NaCl的磷酸盐缓冲液,静置1-2h,弃去油层后控制温度为4℃、转速为10000rpm进行离心20min,得到第一次包埋物,即为海藻酸钠包埋的菌悬液微胶囊;
上述浓度为0.1M、pH7.0的含0.9%NaCl的磷酸盐缓冲液的加入量,按悬浊液B:浓度为0.1M、pH7.0的含0.9%NaCl的磷酸盐缓冲液的体积比为120ml:200ml的比例计算;
(7)、第二次包埋
采用第二包埋壁材对步骤(6)所得的第一次包埋物,即海藻酸钠包埋的菌悬液微胶囊进行第二次包埋,得到第二次包埋物,所述第二包埋壁材仅为壳聚糖;
第二次包埋的具体过程如下:
①、将壳聚糖溶于体积百分比为1%的醋酸水溶液中,均匀搅拌并溶胀1h,得到壳聚糖酸溶液;
上述壳聚糖酸溶液中,壳聚糖和体积百分比为1%的醋酸水溶液的用量,按壳聚糖:体积百分比为1%的醋酸水溶液为0.3g:100ml的比例计算;
②、将步骤(5)所得的第一次包埋物加入到上述①所得的壳聚糖酸溶液中,然后控制转速为100rpm机械搅拌20min,然后控制温度为4℃、转速为10000rpm进行离心20min,所得的沉淀用无菌生理盐水进行洗涤至流出液为中性,即得到第二次包埋物,即为植物乳杆菌Lactobacillus plantarum SITCC No.10011微胶囊;
上述第一次包埋物和壳聚糖酸溶液的用量,按质量比计算,即第一次包埋物:壳聚糖酸溶液中壳聚糖为30:1的比例计算;
(8)、冷冻干燥处理
将步骤(7)所得的第二次包埋物与步骤(4)所得发酵液上清液均匀混合,然后加入冻干保护剂进行冷冻干燥;
上述第二次包埋物、步骤(4)所得发酵液上清液和冻干保护剂的量,按第二次包埋物:步骤(4)所得发酵液上清液:冻干保护剂为1g:10ml:10g;
所述的冻干保护剂由脱脂乳粉、乳糖、抗坏血酸钠和谷氨酸钠组成,按质量比计算,脱脂乳粉:乳糖:抗坏血酸钠:谷氨酸钠为100:80:10:10;
上述冷冻干燥过程中首先控制温度为-80℃进行预冷冻24h,然后再控制温度为-80℃、压力0.02Mpa进行真空冷冻干燥48h,得到微胶囊水果酵素粉。
效果例1
酵素粉菌密度实验
将实施例1,2,3所得的微胶囊水果酵素粉复溶破壁后,采用平板计数法,稀释至适合浓度,吸取待测定的菌液1mL,置于一次性平板中,将融化后的MRS培养基倒入平板(温度不可过高),将其与菌液混合均匀,待凝固后倒置,放入37℃恒温培养箱中进行培养48h,菌体密度达如下表1:
表1.菌体密度的测定结果
从上表1中的数据可以看出,通过高密度培养与水果酵素的纯种发酵同时进行的协同作用方式进行的水果酵素的生产,并结合菌泥的两次包埋、及优化冷冻干燥等技术手段大大提高了最终所得的微胶囊水果酵素粉中的活菌密度,菌密度最高可达5.3×1010CFU/g,由此表明了本发明的制备方法所得的微胶囊水果酵素粉中的植物乳杆菌菌体具有较高的活性。
效果例2
微胶囊包埋率
微胶囊的包埋率通过平板计数法来测定,考虑到未被包埋于微胶囊中的菌液与微胶囊无法很好的分离,且微胶囊的收集存在一定的损失,为了更准确的计算器包埋效率,故采用减法计算来测定其包埋效率。
将实施例1,2,3步骤(7)所得的植物乳杆菌Lactobacillus plantarum SITCCNo.10011微胶囊通过过滤,离心收集未被包埋的菌液以及包埋之前用无菌水重悬得到的浓缩菌液中活细胞,取一定的量,经稀释后,涂布于MRS琼脂培养基上,将其与菌液混合均匀,待凝固后倒置,放入37℃恒温培养箱中进行培养,厌氧条件下培养48h后计数,重复三次,然后根据下述的公式计算包埋率(EY):
包埋率(EY)可以表示为:EY=1-N/N0×100%,其中N是指未包埋于微胶囊中的活细胞总数;N0是指包埋之前用无菌水重悬得到的菌悬液中活细胞的总数。
上述实施例1,2,3步骤(7)所得的植物乳杆菌Lactobacillus plantarum SITCCNo.10011微胶囊包埋率的测定结果如下表2:
表2.微胶囊包埋率的测定结果
上表结果表明,本发明的一种微胶囊水果酵素粉的制备方法中,经过两次包埋的植物乳杆菌Lactobacillus plantarum SITCC No.10011微胶囊的包埋率可达62.41-69.06%。
效果例3
微胶囊模拟胃液的存活实验
人体模拟胃液(Simulated gastric juice,SGJ)的配置:用浓盐酸溶液将NaCl溶液(0.2%w/v)的pH值调节到2.0,然后加入一定量的胃蛋白酶并使其终浓度为0.3g/L,最后用0.22μm的膜进行过滤灭菌,即得人体模拟胃液。
分别将1.0g对照实施例2第二次包埋仅采用壳聚糖为壁材时所得的植物乳杆菌Lactobacillus plantarum SITCC No.10011微胶囊、1.0g实施例1第二次包埋采用壳聚糖-三聚磷酸钠为壁材时所得的植物乳杆菌Lactobacillus plantarum SITCC No.10011微胶囊1.0g微胶囊、1.0mL实施例1的步骤(4)所得的菌泥(即未微胶囊化的植物乳杆菌)加入到9.0mL在37℃下预热的人体模拟胃液中,用漩涡振荡器充分震荡10s,然后在37℃,100rpm下温育2h,然后分别在30,60,90和120min时,用高速均质器对待测样品溶液进行破碎,并按照上述方法进行计数;
根据待测样品经人工胃肠液处理前后活菌总数,并计算存活率,计算方法如下:
存活率(%)=A/B×100,式中:A为人工胃液处理前待测样品的活菌数/(CFU/g);B为人工胃液处理后待测样品的活菌数/(CFU/g);
对照实施例2第二次包埋仅采用壳聚糖为壁材时所得的植物乳杆菌Lactobacillus plantarum SITCC No.10011微胶囊、实施例1第二次包埋采用壳聚糖-三聚磷酸钠为壁材时所得的植物乳杆菌Lactobacillus plantarum SITCC No.10011微胶囊、实施例1的步骤(4)所得的菌泥在人工模拟胃液中随着时间变化的存活率情况图见图1所示,从图1中可以看出,随着时间的延长,各待测样品的植物乳杆菌Lactobacillus plantarumSITCC No.10011菌体存活率均有所下降,经人工胃液处理2h后,未微胶囊化的植物乳杆菌Lactobacillus plantarum SITCC No.10011菌体数量快速下降,活菌数明显减少。而对照实施例2第二次包埋仅采用壳聚糖为壁材时所得的植物乳杆菌Lactobacillus plantarumSITCC No.10011微胶囊和实施例1第二次包埋采用壳聚糖-三聚磷酸钠为壁材时所得的植物乳杆菌Lactobacillus plantarum SITCC No.10011微胶囊在人工胃液处理后,植物乳杆菌Lactobacillus plantarum SITCC No.10011的存活率仍保持较高的水平,这说明,微胶囊化能够帮助植物乳杆菌Lactobacillus plantarum SITCC No.10011抵抗胃酸的伤害,有效的保护了植物乳杆菌Lactobacillus plantarum SITCC No.10011抵抗胃部的恶劣条件顺利到达肠道。特别是实施例1第二次包埋采用壳聚糖-三聚磷酸钠为壁材时所得的植物乳杆菌Lactobacillus plantarum SITCC No.10011微胶囊在人工模拟胃液中的存活率普遍较高,显示出了更加耐酸的性质,对微胶囊中的植物乳杆菌菌体保护效果更佳良好。
效果例4
微胶囊肠液释放性实验
人体模拟肠液(Simulated intestinal juice,SIJ)的配置:配置一定体积的浓度为8.5g/L的NaCl溶液,然后用0.1M的NaOH溶液将事先配好的NaCl溶液的pH值调至8.0放入37℃的水浴锅中加热保温,加入猪胰蛋白酶并根据溶液体积调节胰蛋白酶的浓度为1.0g/L,过滤灭菌,即得人体模拟肠液。
将对照实施例2第二次包埋仅采用壳聚糖为壁材时所得的植物乳杆菌Lactobacillus plantarum SITCC No.10011微胶囊1.0g和实施例1第二次包埋采用壳聚糖-三聚磷酸钠为壁材时所得的植物乳杆菌Lactobacillus plantarum SITCC No.10011微胶囊1.0g分别均匀地分散到9.0mL上述的人体模拟肠液中,温度37℃,震荡培养2h,并分别在30mins,60mins,90mins和120mins时取样,按照平板计数法进行稀释梯度计数,重复三次及以上实验,取平均值减少实验误差,根据下述公式分别计算不同时间植物乳杆菌Lactobacillus plantarum SITCC No.10011微胶囊中植物乳杆菌Lactobacillusplantarum SITCC No.10011的释放率;
植物乳杆菌Lactobacillus plantarum SITCC No.10011微胶囊中植物乳杆菌Lactobacillus plantarum SITCC No.10011的释放率(%)=A/B×100,式中:A为人工肠液处理后,1mL植物乳杆菌微胶囊中的活菌总数/(CFU/g);B为人工肠液处理前,1mL植物乳杆菌微胶囊的活菌总数/(CFU/g));
对照实施例2和实施例1所得的第二包埋物即植物乳杆菌Lactobacillusplantarum SITCC No.10011微胶囊在人体模拟肠液中,植物乳杆菌Lactobacillusplantarum SITCC No.10011的释放率随时间的变化情况如图2所示,从图2中可以看出,随着时间的延长,将对照实施例2和实施例1所得的植物乳杆菌Lactobacillus plantarumSITCC No.10011微胶囊在人体模拟肠液处理后,植物乳杆菌Lactobacillus plantarumSITCC No.10011逐渐崩解释放出来,释放率呈上升趋势,整体而言,经人工肠液处理2h后释放率均可达90%以上,但以壳聚糖-三聚磷酸钠为第二次包埋壁材所得的第二包埋物,即植物乳杆菌Lactobacillus plantarum SITCC No.10011微胶囊在刚进入模拟胰液时,释放效果比较缓慢,这说明,以壳聚糖-三聚磷酸钠为第二次包埋壁材的海藻酸钠微胶囊能够帮助植物乳杆菌Lactobacillus plantarum SITCC No.10011抵抗胃酸的伤害后,顺利运送到肠道,并释放出其中芯材即植物乳杆菌Lactobacillus plantarum SITCC No.10011,从而有利于植物乳杆菌Lactobacillus plantarum SITCC No.10011在特定肠道位置发挥其保健功效。
效果例5
抗氧化性实验
分别取实施例1,2,3所得的微胶囊水果酵素粉和对照实施例1经自然发酵所得的水果酵素粉为待测样品,分别按待测样品:蒸馏水为1:7的比例,用蒸馏水将待测样品进行复溶、离心后,分别取其上清液测定各待测样品溶解液的抗氧化性,具体步骤如下:
先进行预实验,取DPPH溶液(0.2mmol/L,溶质为DPPH,溶剂为95%乙醇,下同)2mL,往其中加少量上述待测样品溶解液,加样时,先少后多渐加,边加边混合,并观察DPPH溶液的褪色情况,当DPPH溶液颜色基本褪去时,记下待测样品溶解液的加样量,即为待测样品溶液的最大加样量,取待测样品最大加样量的一半测其抗氧化活性。
分别取待测样品最大加样量的一半的待测样品溶解液于A、B试管中,然后向A中加入6.0mL DPPH溶液,向B中加入6.0mL 95%乙醇溶液,然后分别向A、B试管中加入蒸馏水,使体积补足至12.0mL,然后分别混匀,黑暗环境反应30min。C试管中加入6.0mL DPPH溶液和6.0mL蒸馏水作为空白组,用紫外分光光度计在517nm波长下分别测A、B、C三组的吸光度,重复两次实验,至少做3组平行,取平均值,即可计算不同待测样品的DPPH自由基清除率,其计算方法按以下公式:
A-待测样品吸光度,即待测样品溶解液和DPPH溶液的吸光度;
B-阴性对照吸光度,即待测样品溶解液和95%乙醇溶液的吸光度;
C-空白组吸光度,即等体积蒸馏水和等体积DPPH溶液的吸光度;
同时,在517nm波长下检测的不同浓度的VC标准溶液对DPPH自由基清除率,结果如图3所示,即标准的VC当量与DPPH自由基清除率的关系曲线图,同时拟合得到关系曲线y=1.5594x+1.0867,R2=0.9907,其中x表示横坐标VC浓度(mg/L),y表示纵坐标清除率(%),其中VC当量高的即为高抗氧化性;
根据上述测得的实施例1、2、3、对照实施例1的待测样品溶解液的DPPH自由基清除率,在图3上,通过关系曲线y=1.5594X+1.0867求出VC当量,从而得到实施例1、2、3、对照实施例1对应的各待测样品溶解液的抗氧化性情况,具体结果见下表:
从上表的数据可以得出,实施例1所得微胶囊水果酵素粉与对照实施例1所得的水果酵素粉末相比,其抗氧化活性指标提高21.5%,实施例1的每克微胶囊水果酵素粉抗氧化性的VC当量为0.385mg。
实施例2所得微胶囊水果酵素粉与对照实施例1所得的水果酵素粉末相比,其抗氧化活性指标提高18.6%,实施例2的每克微胶囊水果酵素粉抗氧化性的VC当量为0.357mg。
实施例3所得微胶囊水果酵素粉与对照实施例1所得的水果酵素粉末相比,其抗氧化活性指标提高19.2%,实施例3的每克微胶囊水果酵素粉抗氧化性的VC当量为0.362mg。
综上所述,本发明的一种微胶囊水果酵素粉的制备方法,即利用植物乳杆菌Lactobacillus plantarum SITCC No.10011水果酵素的纯种发酵方式,所得的发酵液通过离心得到上清液和菌泥,以菌泥作为微胶囊芯材,进行微胶囊包埋,该微胶囊化方法包括:通过内源乳化法采用第一包埋壁材对微胶囊进行第一次包埋,得到第一包埋物;采用第二包埋壁材对第一包埋物进行第二次包埋,得到植物乳杆菌微胶囊化产品,从而在很大程度上增加益生菌产品的贮藏时间和忍受人体极端胃肠道环境的能力,提高口服时的活性菌靶向释放,显著增强高活性微胶囊水果酵素有效功能。最后将上清液和微胶囊菌泥均匀混合并添加冻干保护剂后进行冷冻干燥,即得到微胶囊水果酵素粉,从而也进一步保证了所得的高活性的微胶囊水果酵素的功能性稳定有效。
所得的植物乳杆菌微胶囊包埋率≥60%,在模拟胃液中植物乳杆菌微胶囊中植物乳杆菌Lactobacillus plantarum SITCC No.10011活菌的存活率为52.12%~90.9%,经人工肠液处理2h后植物乳杆菌Lactobacillus plantarum SITCC No.10011微胶囊的释放率≥90%,最终所得的微胶囊水果酵素粉中,植物乳杆菌Lactobacillus plantarum SITCCNo.10011的活菌数可达2.9~5.3×1010CFU/g,其抗氧化活性VC当量为0.357~0.385mg/g。
以上所述仅为本发明的较佳实施例而已,并不用以限制本发明,凡在本发明的精神和原则之内,所作的任何修改、等同替换、改进等,均应包含在本发明的保护范围之内。
Claims (7)
1.一种微胶囊水果酵素粉的制备方法,其特征在于具体包括如下步骤:
(1)、种子液的培养
将冻存的植物乳杆菌Lactobacillus plantarum SITCC No.10011菌液解冻,吸取300uL植物乳杆菌Lactobacillus plantarum SITCC No.10011菌液加入30mL MRS肉汤培养基中,进行转培活化培养12-18h后,得到菌种活化液,然后再控制转速为8000-10000r/min进行离心,所得沉淀用蒸馏水洗涤2次后再加入蒸馏水,最终得到种子液;
上述再加入的蒸馏水的量,按最终所得的每uL种子液中含有2.3×106~2.6×106个植物乳杆菌Lactobacillus plantarum SITCC No.10011为准;
所述的植物乳杆菌Lactobacillus plantarum SITCC No.10011,于2017年6月23日保藏于中国典型培养物保藏中心,其保藏编号为CCTCC NO:M 2017366,保藏机构地址:湖北省武汉市武昌珞珈山.武汉大学.保藏中心,邮编:430072;
(2)、水果培养液的制备
将纯果汁用蒸馏水进行稀释至糖度为11.5BRIX,得到纯果汁稀释液,然后在得到的纯果汁稀释液中加入为纯果汁稀释液体积2%的果糖,然后用食用级碳酸钠调pH至7.0,然后控制温度为95℃进行灭菌20min,然后自然冷却至室温,得到水果培养液;
(3)、植物乳杆菌Lactobacillus plantarum SITCC No.10011的发酵培养
按体积百分比为1.5%,在步骤(2)所得的水果培养液中接入步骤(1)所得的种子液,然后控制温度为37℃进行恒温发酵培养,当水果培养液中pH达到4.6时终止发酵,得到发酵液;
(4)、发酵液后处理
将步骤(3)所得的发酵液控制转速为3500r/min离心15min,分别收集离心所得的沉淀和上清液;
上述所得的沉淀即为菌泥;
(5)、菌悬液的制备
按体积比计算,即步骤(4)所得的菌泥:无菌生理盐水为1:10的比例,将步骤(4)所得的菌泥加入到无菌生理盐水中,控制转速为3500r/min进行离心洗涤15min;
重复上述无菌生理盐水进行离心洗涤两次后,将洗涤后的菌泥重悬于无菌生理盐水中,得到菌悬液;
上述重悬洗涤后的菌泥所用的无菌生理盐水的量,按每毫升菌悬液中植物乳杆菌Lactobacillus plantarum SITCC No.10011的细胞个数约为108CFU的比例计算;
(6)、菌悬液的第一次包埋
通过内源乳化法采用第一包埋壁材对微胶囊进行第一次包埋,得到第一包埋物,所述第一包埋壁材为海藻酸钠,第一次包埋的具体过程如下:
①、乳化过程:
将海藻酸钠加入到去离子水中,常温溶胀24h后再加入CA-EDTA并搅拌均匀,得到混合液;
上述混合液中,海藻酸钠、去离子水和CA-EDTA的用量,按海藻酸钠:去离子水:CA-EDTA为2-4g:100ml:0.28g的比例计算;
将上述所得的混合液与步骤(5)所得的菌悬液,进行混合均匀,得到菌悬液溶液,然后将得到的菌悬液溶液加入到含span80的体积百分比浓度为1%的大豆油中,然后控制转速为300rpm进行搅拌15min,得到悬浊液A;
上述悬浊液A中,混合液、步骤(5)所得的菌悬液和含span80的体积百分比浓度为1%的大豆油的用量,按体积比计算,即混合液:步骤(5)所得的菌悬液:含span80的体积百分比浓度为1%的大豆油为2:1:7的比例计算;
②、酸化过程:
在上述步骤①所得悬浊液A中控制滴加速率为1.5ml/min的速率加入含有冰醋酸的大豆油,然后控制转速为100rpm进行搅拌30min,得到悬浊液B;
所述的含有冰醋酸的大豆油,其中冰醋酸和大豆油的用量,按冰醋酸:大豆油为18.0-32.5g:1L的比例计算;
上述含有冰醋酸的大豆油的用量,按体积比计算,步骤①所得的悬浊液A:含有冰醋酸的大豆油为1:0.2;
③、收集过程:
在步骤②所得的悬浊液B中加入浓度为0.1M、pH7.0的含0.9%NaCl的磷酸盐缓冲液,静置1-2h,弃去油层后控制温度为4℃、转速为10000rpm进行离心20min,得到第一次包埋物,即为海藻酸钠包埋的菌悬液微胶囊;
上述浓度为0.1M、pH7.0的含0.9%NaCl的磷酸盐缓冲液的加入量,按悬浊液B:浓度为0.1M、pH7.0的含0.9%NaCl的磷酸盐缓冲液的体积比为120ml:200ml的比例计算;
(7)、第二次包埋
采用第二包埋壁材对步骤(6)所得的第一次包埋物,进行第二次包埋,得到第二次包埋物,所述第二包埋壁材为壳聚糖和三聚磷酸钠复合而成;
第二次包埋的具体过程如下:
①、将壳聚糖溶于体积百分比浓度为1%的醋酸水溶液中,均匀搅拌并溶胀1h,得到壳聚糖酸溶液;
上述壳聚糖酸溶液中,壳聚糖和体积百分比浓度为1%的醋酸水溶液的用量,按壳聚糖:体积百分比浓度为1%的醋酸水溶液为0.1-0.3g:100ml的比例计算;
②、将三聚磷酸钠用去离子水完全溶解,得到三聚磷酸钠水溶液;
上述三聚磷酸钠水溶液中,三聚磷酸钠和去离子水的用量,按三聚磷酸钠:去离子水为0.01-0.03g:10ml的比例计算;
③、将步骤(5)所得的第一次包埋物加入到上述①所得的壳聚糖酸溶液中,然后再加入②所得的三聚磷酸钠水溶液,然后控制转速为100rpm机械搅拌20min,然后控制温度为4℃、转速为10000rpm进行离心20min,所得的沉淀用无菌生理盐水进行洗涤至流出液为中性,即得到第二次包埋物,即为植物乳杆菌Lactobacillus plantarum SITCC No.10011微胶囊;
上述第一次包埋物、壳聚糖酸溶液和三聚磷酸钠溶液的用量,按质量比计算,即第一次包埋物:壳聚糖酸溶液中壳聚糖:三聚磷酸钠溶液中的三聚磷酸钠为30:1:1的比例计算;
(8)、冷冻干燥处理
将步骤(7)所得的第二次包埋物与步骤(4)所得发酵液上清液均匀混合,然后加入冻干保护剂进行冷冻干燥;
上述第二次包埋物、步骤(4)所得发酵液上清液和冻干保护剂的量,按第二次包埋物:步骤(4)所得发酵液上清液:冻干保护剂为1g:10ml:10g的比例计算;
所述的冻干保护剂由脱脂乳粉、乳糖、抗坏血酸钠和谷氨酸钠组成,按质量比计算,脱脂乳粉:乳糖:抗坏血酸钠:谷氨酸钠为100:80:10:10;
上述冷冻干燥过程中首先控制温度为-80℃进行预冷冻24h,然后再控制温度为-80℃、压力0.02Mpa进行真空冷冻干燥48h,得到微胶囊水果酵素粉。
2.如权利要求1所述的一种微胶囊水果酵素粉的制备方法,其特征在于在制备过程中:
步骤(2)中所述的纯果汁为纯苹果汁。
3.如权利要求1所述的一种微胶囊水果酵素粉的制备方法,其特征在于在制备过程中:
步骤(1)中:
最终所得的每uL种子液中含有2.6×106个植物乳杆菌Lactobacillus plantarumSITCC No.10011;
步骤(6)菌悬液的第一次包埋中:
①、乳化过程:混合液中,海藻酸钠、去离子水和CA-EDTA的用量,按海藻酸钠:去离子水:CA-EDTA为3g:100ml:0.28g的比例计算;
②、酸化过程:所述的含有冰醋酸的大豆油,其中冰醋酸和大豆油的用量,按冰醋酸:大豆油为27.0g:1L的比例计算;
步骤(7)第二次包埋中:
①、壳聚糖酸溶液中,壳聚糖和体积百分比浓度为1%的醋酸水溶液的用量,按壳聚糖:体积百分比浓度为1%的醋酸水溶液为0.3g:100ml的比例计算;
②、三聚磷酸钠水溶液中,三聚磷酸钠和去离子水的用量,按三聚磷酸钠:去离子水为0.03g:10ml的比例计算。
4.如权利要求1所述的一种微胶囊水果酵素粉的制备方法,其特征在于在制备过程中:
步骤(1)中:
最终所得的每uL种子液中含有2.3×106个植物乳杆菌Lactobacillus plantarumSITCC No.10011;
步骤(6)菌悬液的第一次包埋中:
①、乳化过程:混合液中,海藻酸钠、去离子水和CA-EDTA的用量,按海藻酸钠:去离子水:CA-EDTA为2g:100ml:0.28g的比例计算;
②、酸化过程:所述的含有冰醋酸的大豆油,其中冰醋酸和大豆油的用量,按冰醋酸:大豆油为18.0g:1L的比例计算;
步骤(7)第二次包埋中:
①、壳聚糖酸溶液中,壳聚糖和体积百分比浓度为1%的醋酸水溶液的用量,按壳聚糖:体积百分比浓度为1%的醋酸水溶液为0.1g:100ml的比例计算;
②、三聚磷酸钠水溶液中,三聚磷酸钠和去离子水的用量,按三聚磷酸钠:去离子水为0.01g:10ml的比例计算。
5.如权利要求1所述的一种微胶囊水果酵素粉的制备方法,其特征在于在制备过程中:
步骤(1)中:
最终所得的每uL种子液中含有2.4×106个植物乳杆菌Lactobacillus plantarumSITCC No.10011;
步骤(6)菌悬液的第一次包埋中:
①、乳化过程:混合液中,海藻酸钠、去离子水和CA-EDTA的用量,按海藻酸钠:去离子水:CA-EDTA为4g:100ml:0.28g的比例计算;
②、酸化过程:所述的含有冰醋酸的大豆油,其中冰醋酸和大豆油的用量,按冰醋酸:大豆油为22.5g:1L的比例计算;
步骤(7)第二次包埋中:
①、壳聚糖酸溶液中,壳聚糖和体积百分比浓度为1%的醋酸水溶液的用量,按壳聚糖:体积百分比浓度为1%的醋酸水溶液为0.2g:100ml的比例计算;
②、三聚磷酸钠水溶液中,三聚磷酸钠和去离子水的用量,按三聚磷酸钠:去离子水为0.02g:10ml的比例计算。
6.如权利要求1所述的制备方法步骤(7)所得的一种植物乳杆菌Lactobacillusplantarum SITCC No.10011微胶囊,其特征在于所得的植物乳杆菌Lactobacillusplantarum SITCC No.10011微胶囊中的植物乳杆菌微胶囊包埋率≥60%,在模拟胃液中微胶囊中的植物乳杆菌Lactobacillus plantarum SITCC No.10011s活菌的存活率为52.12%~90.9%,经人工肠液处理2h后微胶囊的释放率≥90%。
7.如权利要求1-5所述的任一制备方法所得的一种微胶囊水果酵素粉,其特征在于按每克微胶囊水果酵素粉计算,其活植物乳杆菌Lactobacillus plantarum SITCC No.10011的活菌数为2.9~5.3×1010CFU,抗氧化活性VC当量为0.357mg~0.385mg。
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2018
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