乳清蛋白與還原性低聚糖美拉德產(chǎn)物作為微膠囊壁材及包埋益生菌的應(yīng)用
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001] 本發(fā)明屬于微膠囊技術(shù)領(lǐng)域，具體地說(shuō)是蛋白與還原性低聚糖美拉德產(chǎn)物作為微 膠囊壁材及包埋益生菌的應(yīng)用。
【背景技術(shù)】
[0002] 益生菌被食品和農(nóng)業(yè)委員會(huì)（FAO)和世界健康組織（WHO)定義為在人體腸道內(nèi)達(dá) 到一定數(shù)量能對(duì)人體有益的一類(lèi)微生物。在人體消化道條件下如何保護(hù)益生菌保持活力達(dá) 到指定位置發(fā)揮益生作用是食品工業(yè)要解決的問(wèn)題。所以研宄如何保持高數(shù)量的益生菌傳 遞并在目標(biāo)位置釋放以及釋放后定殖是主要要解決的問(wèn)題。
[0003] 目前較多使用的方法是用微膠囊保護(hù)益生菌。常用的單一壁材有海藻酸鈉、殼聚 糖、其他多糖（糊精、纖維素衍生物類(lèi)、變性淀粉等），蛋白類(lèi)（明膠、酪蛋白酸鈉、乳清蛋白、 大豆蛋白等），或?qū)⑵浠旌鲜褂米鳛楸诓模€有使用涂層包埋或多層包埋保護(hù)益生菌活力。
[0004] 但目前所用的壁材以及包埋技術(shù)和方法雖然獲得了較高的包埋率和較好的保護(hù)， 但有單一壁材保護(hù)能力差、混合壁材成本較高，操作復(fù)雜，定點(diǎn)釋放能力不強(qiáng)，釋放后益生 菌營(yíng)養(yǎng)不足等缺點(diǎn)。所以發(fā)明一種成本低、包埋率較好、能保護(hù)益生菌活性且具定點(diǎn)釋放能 力的壁材是需要解決的問(wèn)題。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0005] 針對(duì)以上問(wèn)題，本發(fā)明提出將蛋白與還原性低聚糖美拉德產(chǎn)物作為微膠囊壁材包 埋益生菌，保護(hù)其在胃酸、膽鹽等條件下活性并提高微膠囊定點(diǎn)釋放能力以及提供益生菌 釋放后定殖所需營(yíng)養(yǎng)。
[0006] 由于乳清蛋白具良好緩沖能力可以更好保護(hù)益生菌，另外非乳基壁材微膠囊在嬰 兒配方等食品中應(yīng)用受限，所以本發(fā)明從蛋白中選擇乳清蛋白。低聚異麥芽糖是功能性低 聚糖中一種，可以增殖雙歧桿菌等起到益菌的作用。更重要的是低聚異麥芽糖分子末端有 還原基團(tuán)，可與蛋白質(zhì)或氨基酸共熱發(fā)生美拉德反應(yīng)。由于低聚異麥芽糖還原端在糖鏈末 端，將其接枝到蛋白鏈上，會(huì)增加蛋白的凝膠性、成膜性、乳化性、抗消化性等功能性質(zhì)，這 種接枝產(chǎn)物特別適合作為微膠囊壁材包埋益生菌，由于乳化性較高，通過(guò)乳化法可獲得更 圓滑的外觀形態(tài)，包埋效率更高。壁材抗胃蛋白酶消化能力可以更好地保護(hù)益生菌到達(dá)腸 道，在腸道釋放后，壁材還可以補(bǔ)給益生菌定殖所需的營(yíng)養(yǎng)，避免由于不能定殖而排出體外 造成益生菌浪費(fèi)。
[0007] 本發(fā)明所使用的乳清蛋白是乳清濃縮蛋白WPC-80或乳清分離蛋白；低聚異麥芽 糖為頂0900。
[0008] 乳清蛋白與還原性低聚糖美拉德產(chǎn)物微膠囊壁材其特征在于：乳清蛋白與低聚異 麥芽糖按照質(zhì)量比1:1-10:1配制成蛋白含量為8-12%溶液，調(diào)整pH為7. 6-8. 0,4°C冰箱過(guò) 夜。85-90°C恒溫水浴加熱2-4小時(shí)，冷卻。即為壁材溶液。
[0009] 作為優(yōu)選方案，所述美拉德反應(yīng)接枝產(chǎn)物益生菌微膠囊壁材，是由乳清蛋白與低 聚異麥芽糖按照質(zhì)量比2:1-5:1配制成蛋白含量為10-12%溶液，調(diào)整pH為7. 6-7. 8,4°C冰 箱過(guò)夜。85°C恒溫水浴加熱2-3小時(shí)，冷卻。
[0010] 蛋白與還原性低聚糖美拉德產(chǎn)物微膠囊壁材，壁材原料為蛋白和益生元，具營(yíng)養(yǎng) 特性和功能特性。蛋白與低聚異麥芽糖美拉德產(chǎn)物微膠囊壁材，具有安全性高，無(wú)毒副作 用、乳化性好、成膜性好和經(jīng)濟(jì)實(shí)用等優(yōu)點(diǎn)，可替代常用的壁材應(yīng)用于包埋生物活性物質(zhì)， 如生物活性肽、易氧化油脂等，可替換或部分替換現(xiàn)有壁材。該壁材特別適合包埋益生菌， 因其具有抗氧化性且結(jié)構(gòu)致密能增強(qiáng)保護(hù)能力，在腸道酶和腸道微生物存在條件下定點(diǎn)釋 放能力增強(qiáng)，釋放后壁材材料可為益生菌提供營(yíng)養(yǎng)。
[0011] 本發(fā)明還提供兩種使用上述美拉德接枝產(chǎn)物壁材包埋益生菌的方法，如下： 1.乳化法制作益生菌微膠囊 (1) 芯材菌懸液制備； (2) 壁材溶液與芯材混合，加入凝固劑； (3) 將加入凝固劑的混合溶液倒入混合乳液，恒溫磁力攪拌； (4) 高速冷凍離心機(jī)，離心洗滌。
[0012] 所述步驟（1)中，益生菌活化，離心濃縮使益生菌總含量在KTnCFU/g，益生菌為 具有益生作用的植物乳桿菌、鼠李糖乳桿菌、干酪乳桿菌中的一種或二種以上。
[0013] 所述步驟（2)中，取壁材溶液與（1)中的懸浮菌液10:1-50:1混合，加入3. 5g/L葡 萄糖酸內(nèi)酯（⑶U和0. IM CaCl2凝固劑，快速攪勻。
[0014] 所述步驟（3)中，混合液加入植物油和Span-80或Tween-80中一種按照5:1-10:1 混合，混合液和混合乳液比例為1:10-1 :50,40°C磁力攪拌2h。
[0015] 所述步驟（4)中，將（3)中攪拌2h后的溶液倒入離心管中，在4°C，IOOOg條件下， 離心5 min，棄去上層油相，加入適量的生理鹽水震蕩，再次離心，重復(fù)3次。
[0016] 如想要長(zhǎng)期貯藏，需要把步驟（4)所獲濕微膠囊凍干4°C放置。
[0017] 2.噴霧干燥法制作益生菌微膠囊 (1) 芯材菌懸液制備； (2) 壁材溶液與芯材混合； (3) 噴霧干燥。
[0018] 所述步驟（3)中，將（2)壁材芯材混合液經(jīng)噴霧干燥，通過(guò)單因素試驗(yàn)確定了噴霧 干燥各項(xiàng)工藝參數(shù)：進(jìn)風(fēng)溫度為130-150°C，進(jìn)料流量為10. 00-20. OOmL/min，由于原料有 乳清蛋白和低聚異麥芽糖，可以充當(dāng)抗熱保護(hù)劑，減少益生菌的活力下降。
[0019] 所述乳清蛋白與低聚異麥芽糖美拉德產(chǎn)物壁材及微膠囊性能檢測(cè)包括以下幾項(xiàng)： a.美拉德反應(yīng)程度測(cè)定 利用OPA法測(cè)定自由氨基含量，準(zhǔn)確稱(chēng)取40mg鄰苯二甲醛（OPA)溶解于I mL的甲醇 中，分別加入20%(w/v)的SDS溶液2. 5 mL、0. IM硼砂溶液25ιΛ、100μ? β-巰基乙醇，最后 用蒸餾水定容至50mL，此為OPA試劑。測(cè)定時(shí)，取OPA試劑4 mL于試管中，分別注入200 μ L 樣品液，混勻后于35° C反應(yīng)2min，340nm下測(cè)其吸光值，以在OPA試劑中加入200 μ L水為 空白樣，二者之差ΔΑ為自由氨基的凈吸光值。以未經(jīng)處理的乳清蛋白為標(biāo)準(zhǔn)，計(jì)算各樣品 中游離氨基含量的相對(duì)百分比。
[0020] b.微膠囊包埋率測(cè)定 計(jì)算益生菌微膠囊包埋率根據(jù)以下公式計(jì)算：
【主權(quán)項(xiàng)】
1. 一種乳清蛋白與還原性低聚糖美拉德產(chǎn)物微膠囊壁材，其特征在于：乳清蛋白與 低聚異麥芽糖按照質(zhì)量比1:1-10:1配制成蛋白含量為8-12%溶液，調(diào)整pH為7. 6-8. 0,4°C 冰箱過(guò)夜；85-90°C恒溫水浴加熱2-4h，使發(fā)生不同反應(yīng)程度美拉德反應(yīng)，生成含不同含量 的接枝物做為壁材溶液。
2. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的美拉德產(chǎn)物微膠囊壁材，其特征在于：乳清蛋白與低聚異麥 芽糖按照質(zhì)量比2:1-5:1配制成蛋白含量為10-12%溶液，調(diào)整pH為7. 6-7. 8,4°C冰箱過(guò) 夜；85°C恒溫水浴加熱2-3小時(shí)，冷卻。
3. -種如權(quán)利要求1或2所述的美拉德產(chǎn)物微膠囊壁材在益生菌微膠囊中應(yīng)用，其特 征在于：將上述美拉德產(chǎn)物微膠囊壁材溶液中與益生菌菌懸液按體積比10:1-50:1混合， 菌懸液中益生菌總含量在l〇 1(H11CFU/g，益生菌為具有益生作用的植物乳桿菌、鼠李糖乳桿 菌、干酪乳桿菌中的一種或二種以上；每種菌的含量在l〇 8?CFU/g。
4. 根據(jù)權(quán)利要求3所述的美拉德產(chǎn)物微膠囊壁材在益生菌微膠囊中應(yīng)用，其特征在 于：將上述美拉德產(chǎn)物微膠囊壁材溶液，按照壁材溶液與菌懸液體積比10:1-50:1混合均 勻，最后將上述混合溶液加入凝固劑后倒入油相中恒溫?cái)嚢?h后洗滌離心制成益生菌微 膠囊。
5. 根據(jù)權(quán)利要求4美拉德產(chǎn)物微膠囊壁材在益生菌微膠囊中應(yīng)用，其特征在于：凝固 劑為加入2.0-4. 5g/L葡萄糖酸內(nèi)酯（⑶L)、0. 1-0. 2 M CaCl2中的一種或二種；油相由大豆 油構(gòu)成或由大豆油和Span-80或Tween-80中一種按照5:1-10:1混合。
6. 根據(jù)權(quán)利要求4美拉德產(chǎn)物微膠囊壁材在益生菌微膠囊中應(yīng)用，其特征在于：加入 凝固劑的壁材與菌懸液混合液與油相按照1:50-1:10混合，40°C恒溫磁力攪拌300 -900 r/ min，2h后在4°C冷凍離心機(jī)，IOOOg離心5min，用生理鹽水清洗離心兩遍；即得到濕益生菌 微膠囊。
7. 根據(jù)權(quán)利要求6所述的美拉德產(chǎn)物微膠囊壁材在益生菌微膠囊中應(yīng)用，其特征在 于：所獲得的益生菌微囊產(chǎn)品可放入牛奶、酸乳、干酪、果凍、冰激凌或奶粉食品中做成含益 生菌的功能食品，作為飼料添加劑應(yīng)用于畜禽養(yǎng)殖；或通過(guò)添加其他藥物學(xué)可接受的輔料 或食品領(lǐng)域采用輔料繼續(xù)加工成片劑或灌裝成大膠囊。
【專(zhuān)利摘要】本發(fā)明以蛋白與還原性低聚糖美拉德產(chǎn)物作為微膠囊壁材，并將其應(yīng)用在制作益生菌微膠囊。一種壁材溶液由下述組分反應(yīng)而得：乳清蛋白和低聚異麥芽糖按照質(zhì)量比1:1-10:1混合成溶液，恒溫85-95℃加熱處理2-4h，發(fā)生美拉德反應(yīng)生成含量不同的接枝物做為壁材溶液。本發(fā)明將濃縮益生菌液作為芯材，采用內(nèi)源乳化凝膠法和噴霧干燥兩種方法制作益生菌微膠囊。壁材原料為乳基蛋白和益生元，具營(yíng)養(yǎng)、功能特性,應(yīng)用范圍廣。美拉德產(chǎn)物為壁材結(jié)構(gòu)致密保護(hù)能力增強(qiáng)；在腸道酶和腸道微生物存在條件下定點(diǎn)釋放能力增強(qiáng)；釋放后壁材材料可為益生菌提供營(yíng)養(yǎng)。制得微膠囊易作為功能因子，有著良好的市場(chǎng)前景，可用于醫(yī)藥、食品和飼料行業(yè)。
【IPC分類(lèi)】A23L1-00, A23C9-123, A23K1-00, A23C19-032, A23L1-30, A23G9-36
【公開(kāi)號(hào)】CN104543611
【申請(qǐng)?zhí)枴緾N201510010904
【發(fā)明人】李曉東, 朱永明, 李東花, 杜玲玲, 曲佳琳, 王春潮, 馬賽榮, 莊建鵬
【申請(qǐng)人】東北農(nóng)業(yè)大學(xué)
【公開(kāi)日】2015年4月29日
【申請(qǐng)日】2015年1月9日