基于静电喷涂的益生菌包埋体系的构建及其性能研究

来源 :华南理工大学 | 被引量 : 0次 | 上传用户:yfg1243
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益生菌是对宿主的健康有益处的非致病性微生物。为了发挥健康作用,口服摄入的益生菌到达结肠的数量应大于7 log CFU/m L。然而,益生菌在加工和胃肠道递送过程中活力下降很快,因此开发高效的微囊化体系对提高益生菌抵抗不利环境条件的能力具有重要意义。研究证明,多层微胶囊在不利环境中比单层微胶囊具有更好的保护作用。然而,现有的制备多层微胶囊的逐层封装过程非常繁琐,需要加以简化,还有些包埋技术的操作条件较苛刻。静电喷涂技术可以在温和的条件下实现一步法制备多层微胶囊,研究表明同轴静电喷涂技术比单轴静电喷涂技术制备的微胶囊包埋效果更好。目前关于同轴静电喷涂技术包封益生菌的研究较少,而所得益生菌微胶囊对胃肠道耐受性的研究更少,有鉴于此,本课题采用同轴静电喷涂法制备新型多层益生菌微胶囊,并对微胶囊进行结构表征和性能分析。益生元不仅有助于提高益生菌活力,还有利于机体健康,而关于静电喷涂技术将益生菌和益生元共包埋的研究鲜见报道,因此本课题将鱼油和低聚果糖等益生因子加入益生菌微胶囊内,进一步提高益生菌的包埋效率和存活率,并将所得到的微胶囊应用于实际食品样品。本论文的主要研究结果如下:1.负载植物乳杆菌微胶囊的制备及其性能研究以植物乳杆菌为模型益生菌,采用同轴静电喷涂技术制备负载植物乳杆菌的多层微胶囊(SPI-L-P)。以微胶囊包埋率(EE)和经过连续模拟胃肠液处理后益生菌的存活率(SR)为指标,确定了适宜的制备条件为:大豆分离蛋白(SPI)、海藻酸钠(SA)和果胶(PEC)的浓度分别为3%、2.5%和2%,电压12 k V。此时,所得SPI-L-P的EE和SR分别为89.4%和90.7%,超过90%的益生菌可以实现结肠定向释放。扫描电镜(SEM)结果证实益生菌已成功包埋于SPI-L-P中,但微胶囊表面有破损;傅里叶变换红外光谱(FTIR)和X射线衍射(XRD)分析结果表明微胶囊的SPI、SA和PEC之间发生了相互作用;热重分析(TGA)结果表明SPI-L-P具有良好的热稳定性;SPI-L-P提高了益生菌热稳定性,在70oC处理30 min后益生菌的存活率较游离益生菌提高了32.7%;与25oC相比,4oC更适合微胶囊储藏,SPI-L-P在4oC时具有良好的储藏稳定性。2.负载益生元/植物乳杆菌微胶囊的制备及其性能研究为进一步提高微胶囊的性能,在上述负载植物乳杆菌微胶囊的核层中分别加入低聚果糖、鱼油及低聚果糖/鱼油,制备了负载低聚果糖/植物乳杆菌微胶囊(SPI-F-L-P)、负载鱼油/植物乳杆菌微胶囊(SPI-O-L-P)和负载鱼油/低聚果糖/植物乳杆菌微胶囊(SPI-O-F-L-P)。结果发现,三组合生元微胶囊的EE和SR都高于SPI-L-P,其中SPI-O-F-L-P效果最好,EE和SR分别为95.9%和95.5%。SEM结果显示SPI-O-F-L-P内部益生菌分布最密集,而且表面光滑致密;FTIR和XRD分析结果表明三组合生元微胶囊壁材间亦形成了相互作用;TGA结果表明,三组合生元微胶囊的热稳定性均高于SPI-L-P的对应值。同样地,三组合生元微胶囊亦提高了益生菌的热稳定性,70oC加热处理30 min后,益生菌活力均高于SPI-L-P的对应值,其中SPI-O-F-L-P中的益生菌活力最高(7.36 log CFU/m L);冻干的三组合生元微胶囊均具有较好的胃肠道耐受性,经过模拟胃肠液处理后益生菌的存活率为80-85%,高于SPI-L-P的77%,而冻干的游离益生菌此时已完全失活;同样地,4oC比25oC更适合合生元微胶囊储藏,其在4oC时具有较好的储藏稳定性,并且高于SPI-L-P的对应值。3.益生菌微胶囊的应用研究将上述四组微胶囊置于4oC梨汁中,考察其在梨汁中的储藏稳定性以及梨汁的p H变化。储藏42天后,微胶囊中益生菌的存活率显著高于游离菌(75-82%vs.27.2%),而添加益生元的三组微胶囊中益生菌的活力也高于未添加益生元的对应值,其中SPI-O-F-L-P中益生菌活力最高(7.6 log CFU/m L),结果表明微胶囊对益生菌有良好的保护作用,而益生元的添加可以进一步增强该作用。此外,添加微胶囊的梨汁p H变化远远低于添加游离益生菌的对应值,而含SPI-O-F-L-P的梨汁p H变化最小,表明微胶囊化可以对益生菌起到缓释作用,从而提高了益生产品在储藏过程中的品质。本研究为基于静电喷涂技术构建具有高包埋率和高稳定性的益生菌多层微胶囊体系提供了理论依据,并将推动静电喷涂技术在功能性食品领域中的应用。
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