一種含γ?聚谷氨酸樹脂的益生菌包埋劑及其制備和應(yīng)用
【專利摘要】本發(fā)明公開了一種含γ?聚谷氨酸樹脂的益生菌包埋劑，包括以下原料組分：γ?聚谷氨酸交聯(lián)樹脂、水、氯化鈣、賦形劑和益生菌發(fā)酵液；其中，樹脂與水的質(zhì)量比為1:180?220，樹脂與氯化鈣的質(zhì)量比為3?5:1，樹脂與賦形劑的質(zhì)量比為1:10?15，賦形劑與益生菌發(fā)酵液的質(zhì)量比為1:4?6。其制備方法為：將γ?聚谷氨酸交聯(lián)樹脂加水溶脹，再加入氯化鈣、賦形劑、益生菌發(fā)酵液，充分?jǐn)嚢韬筮M(jìn)行噴霧干燥，即得。本發(fā)明采用γ?聚谷氨酸樹脂作為益生菌的保護(hù)劑，使得菌體存活量大，菌劑保質(zhì)期長，定植能力增強(qiáng)，且增強(qiáng)了菌劑的功效，能廣泛用于人類食品和動(dòng)物飼料。
【專利說明】
一種含γ -聚谷氨酸樹脂的益生菌包埋劑及其制備和應(yīng)用
技術(shù)領(lǐng)域
[0001] 本發(fā)明屬于益生菌產(chǎn)品技術(shù)領(lǐng)域，具體涉及一種含γ-聚谷氨酸樹脂的益生菌包 埋劑，還涉及了該益生菌包埋劑的制備方法和應(yīng)用。
【背景技術(shù)】
[0002] 益生菌(Probiotics)是一類對(duì)宿主有益的活性微生物，是定植于人體腸道、生殖 系統(tǒng)內(nèi)，能產(chǎn)生確切健康功效從而改善宿主微生態(tài)平衡、發(fā)揮有益作用的活性有益微生物 的總稱。人體、動(dòng)物體內(nèi)有益的細(xì)菌或真菌主要有:酪酸梭菌、乳酸菌、雙歧桿菌、嗜酸乳桿 菌、放線菌、酵母菌等。
[0003] 益生菌的定植能力是決定其發(fā)揮作用的重要因素，而傳統(tǒng)的益生菌進(jìn)入人或動(dòng)物 體內(nèi)遇到胃酸和膽汁時(shí)，在較極端的pH條件下容易失去活性，無法進(jìn)入腸道，而降低其功 效。另外，傳統(tǒng)的益生菌保質(zhì)期較短，益生菌根據(jù)其形態(tài)分為液體和固體益生菌產(chǎn)品，液體 益生菌產(chǎn)品一般活菌半成活周期為2月左右，固體活菌半成活周期為6個(gè)月左右。這是因?yàn)?液體益生菌產(chǎn)品會(huì)在液態(tài)環(huán)境下繼續(xù)生長衰亡，其生長代謝會(huì)產(chǎn)生一定的拮抗產(chǎn)物，會(huì)導(dǎo) 致自身菌體數(shù)量在一定的時(shí)間大量減少。而影響固體益生素產(chǎn)品保質(zhì)期的主要是水分，固 體制劑水分含量不夠，會(huì)導(dǎo)致菌體細(xì)胞在一定的時(shí)間脫水而死。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0004] 本發(fā)明的目的是提供一種含γ -聚谷氨酸樹脂的益生菌包埋劑，解決了現(xiàn)有益生 菌產(chǎn)品菌體存活周期短、益生菌難耐人體或動(dòng)物體胃酸極端環(huán)境而無法達(dá)到腸道定植的問 題。
[0005] 本發(fā)明的另一個(gè)目的是提供上述含γ-聚谷氨酸樹脂的益生菌包埋劑的制備方 法。
[0006] 本發(fā)明還提供了上述含γ-聚谷氨酸樹脂的益生菌包埋劑的應(yīng)用。
[0007] 本發(fā)明所采用的一個(gè)技術(shù)方案是，一種含γ-聚谷氨酸樹脂的益生菌包埋劑，包括 以下原料組分：γ-聚谷氨酸交聯(lián)樹脂、水、氯化鈣、賦形劑和益生菌發(fā)酵液;其中，樹脂與水 的質(zhì)量比為1:180-220,樹脂與氯化鈣的質(zhì)量比為3-5:1，樹脂與賦形劑的質(zhì)量比為1:10-15,賦形劑與益生菌發(fā)酵液的質(zhì)量比為1:4-6。
[0008] 優(yōu)選地，賦形劑為羥丙基淀粉或β-環(huán)狀糊精。
[0009] 優(yōu)選地，益生菌發(fā)酵液為乳酸菌、枯草芽孢桿菌、雙歧桿菌、酵母菌中任一種發(fā)酵 液或幾種的發(fā)酵液的任意比例混合液。
[0010] 優(yōu)選地，γ -聚谷氨酸交聯(lián)樹脂的制備是以γ -PGA為原料，乙二醇縮水甘油醚為交 聯(lián)劑制備而成。
[0011] 本發(fā)明所采用的另一個(gè)技術(shù)方案是，上述益生菌包埋劑的制備方法，包括以下步 驟:將γ-聚谷氨酸交聯(lián)樹脂加水溶脹，再加入氯化鈣、賦形劑、益生菌發(fā)酵液，充分?jǐn)嚢韬?進(jìn)行噴霧干燥，得到益生菌包埋劑;其中，樹脂與水的質(zhì)量比為1:180-220,樹脂與氯化鈣質(zhì) 量比為3-5:1，樹脂與賦形劑的質(zhì)量比為1:10-15,賦形劑與益生菌發(fā)酵液的質(zhì)量比為1:4-6〇
[0012] 優(yōu)選地，噴霧干燥的進(jìn)風(fēng)口溫度為140-155°C，進(jìn)液流量為40-45kg/h。
[0013]優(yōu)選地，γ -聚谷氨酸交聯(lián)樹脂的制備方法為：γ -PGA和乙二醇縮水甘油醚按質(zhì)量 比5:1混合，調(diào)pH5.0，在水中60°C溫度下反應(yīng)44-48h，反應(yīng)完后用乙醇洗滌，再將洗滌過的 固體在60 °C下供干2-3h，即得。
[0014] 本發(fā)明的含γ-聚谷氨酸樹脂的益生菌包埋劑人和動(dòng)物均可使用，直接加入食品 或飼料中拌勻即可。
[0015] 本發(fā)明的有益效果是，本發(fā)明的復(fù)合菌劑采用γ-聚谷氨酸樹脂作為益生菌的保 護(hù)劑，使得益生菌固體制劑菌體存活量大，菌劑保質(zhì)期長，定植能力增強(qiáng)，能廣泛用于人類 食品和動(dòng)物飼料。γ -聚谷氨酸樹脂在作為益生菌保護(hù)劑的同時(shí)還能作為緩釋補(bǔ)鈣劑，增強(qiáng) 了益生素的功效。
【具體實(shí)施方式】
[0016] 下面結(jié)合【具體實(shí)施方式】對(duì)本發(fā)明作進(jìn)一步的詳細(xì)說明，但本發(fā)明并不限于這些實(shí) 施方式。
[0017] 本發(fā)明的含γ-聚谷氨酸樹脂的益生菌包埋劑，包括以下原料組分：γ-聚谷氨酸 交聯(lián)樹脂、水、氯化鈣、賦形劑和益生菌發(fā)酵液;其中，樹脂與水的質(zhì)量比為1:180-220,樹脂 與氯化鈣的質(zhì)量比為3-5:1，樹脂與賦形劑的質(zhì)量比為1:10-15,賦形劑與益生菌發(fā)酵液的 質(zhì)量比為1:4-6。
[0018] 本發(fā)明益生菌包括乳桿菌類，如嗜酸乳桿菌、干酪乳桿菌、詹氏乳桿菌、拉曼乳桿 菌等;雙歧桿菌類，如長雙歧桿菌、短雙歧桿菌、卵形雙歧桿菌、嗜熱雙歧桿菌等;革蘭氏陽 性球菌，如糞鏈球菌、乳球菌、中介鏈球菌等;酵母菌;部分酶等。作為優(yōu)選，本發(fā)明益生菌為 乳酸菌、枯草芽孢桿菌、雙歧桿菌、酵母菌中的一種或幾種的任意比例混合物。
[0019] 作為優(yōu)選，賦形劑為羥丙基淀粉或β-環(huán)狀糊精。
[0020] γ-聚谷氨酸交聯(lián)樹脂可為實(shí)驗(yàn)室制備得到，也可為市場(chǎng)購買得到，其化學(xué)結(jié)構(gòu)如 下：
[0021]
[0022] γ-聚谷氨酸交聯(lián)樹脂的制備是以y-PGA(700kd-2000kd)為原料，乙二醇縮水甘 油醚為交聯(lián)劑制備而成。優(yōu)選以下工藝條件：γ-PGA和乙二醇縮水甘油醚按質(zhì)量比5:1混 合，調(diào)pH5.0，在水中60 °C反應(yīng)44-48h，反應(yīng)完后用酒精分兩次洗滌，再將洗滌過的固體在60 °C下烘干2_3h，制得γ -PGA尚吸水性樹脂。
[0023] 益生菌發(fā)酵液的發(fā)酵方法:按照所需要制備的菌劑的培養(yǎng)基配方配制培發(fā)酵液， 對(duì)發(fā)酵液進(jìn)行實(shí)消，再按照所需接種比例接種，按照菌種所需要的培養(yǎng)條件(ΡΗ、溫度、溶氧 等)進(jìn)行培養(yǎng)至對(duì)數(shù)生長期末期至穩(wěn)定期之間時(shí)終止發(fā)酵，得發(fā)酵液體。
[0024] 該益生菌包埋劑的制備方法具體按照以下步驟實(shí)施：
[0025] 將γ -聚谷氨酸交聯(lián)樹脂加水溶脹，再加入氯化媽、賦形劑、益生菌發(fā)酵液，充分?jǐn)?拌后進(jìn)行噴霧干燥，噴霧干燥的進(jìn)風(fēng)口溫度為140-155°C，進(jìn)液流量為40-45kg/h，干燥后得 到包埋微生物的復(fù)合菌劑。其中，干樹脂與水的質(zhì)量比為1:180-220,干樹脂與氯化鈣質(zhì)量 比為3-5:1，干樹脂與賦形劑的質(zhì)量比為1:10-15,賦形劑與益生菌發(fā)酵液的質(zhì)量比為1:4_ 6〇
[0026] 本發(fā)明的含γ-聚谷氨酸樹脂的益生菌包埋劑人和動(dòng)物均可使用，直接加入食品 或飼料中拌勻即可。由于γ-聚谷氨酸樹脂對(duì)pH相對(duì)較不敏感，能抵抗胃酸或膽汁的極端環(huán) 境，其作為益生菌的保護(hù)劑，能保護(hù)益生菌安全抵達(dá)人或動(dòng)物腸道，達(dá)到益生菌定植的目 的，有效改善宿主微生態(tài)平衡，發(fā)揮有益作用。
[0027] 本發(fā)明的益生菌包埋劑采用γ-聚谷氨酸樹脂是因?yàn)槠浔旧砭哂休^強(qiáng)的保水性， 在固體環(huán)境下，γ-聚谷氨酸樹脂能給益生菌提供存活所必須的水分，可以使得噴霧干燥后 的益生菌產(chǎn)品中微生物存活量增大，從而延長固體益生菌制劑的保持期。通過實(shí)驗(yàn)證實(shí)，本 發(fā)明的固體復(fù)合菌劑保質(zhì)期能達(dá)到一年，與現(xiàn)有的菌劑相比，延長了保質(zhì)期(本發(fā)明保質(zhì)期 是指活菌半衰期）。
[0028] 另外，γ-聚谷氨酸樹脂具有超強(qiáng)的吸附性和生物可降解性，降解產(chǎn)物為人體必需 的氨基酸，與益生菌一起制成菌劑產(chǎn)品安全放心。γ-聚谷氨酸樹脂也可作為金屬離子吸附 劑、緩釋劑以及藥物載體，能很好地鏊合鈣離子，在作為益生菌保護(hù)劑的同時(shí)還能作為緩釋 補(bǔ)鈣劑，增強(qiáng)了益生菌產(chǎn)品的功效。
[0029] 實(shí)施例1
[0030] 制備乳酸菌包埋制劑。
[0031] 制備γ -聚谷氨酸樹脂：γ _PGA( lOOOkd) 120g，乙二醇縮水甘油醚23g，ρΗ5 · 0，在1L 水中60°C反應(yīng)44-48h，反應(yīng)完后用2L酒精分兩次洗滌，再將洗滌過的固體在60°C下烘干2-3h，制得γ -PGA高吸水性樹脂。
[0032]乳酸菌發(fā)酵液的發(fā)酵方法:先對(duì)發(fā)酵罐及管道進(jìn)行空消，空消參數(shù)：121°C、40min， 再加入液量8%的玉米淀粉，加入淀粉酶(市售），90°C處理40min，然后再加入糖化酶(市售） 處理1.5h，121°C滅菌按5 %接種量接種，35 °C保溫培養(yǎng)24-28h，得乳酸菌發(fā)酵液。
[0033]將100g γ -聚谷氨酸交聯(lián)樹脂加20L水溶脹，再加入30g氯化鈣、1.5kg羥丙基淀粉 和8L(約8kg)乳酸菌發(fā)酵液，充分?jǐn)嚢韬筮M(jìn)行噴霧干燥，干燥條件:進(jìn)風(fēng)口溫度150°C，進(jìn)液 流量45kg/h，得到乳酸菌包埋制劑。
[0034] 實(shí)施例2
[0035]制備枯草芽孢桿菌包埋制劑。
[0036]使用市售γ-聚谷氨酸交聯(lián)樹脂（1500kd，l，4-丁二醇甘油醚交聯(lián)劑BDDGE樹脂）。 [0037]枯草芽孢桿菌發(fā)酵液的發(fā)酵方法：按比例配制培養(yǎng)基：蛋白胨1%，牛肉0.3%， NaCL 0.5 %，然后0.1 Mpa滅菌30min，8 %接種量接種，37°C、容氧60-80 %培養(yǎng)48-50h，得發(fā) 酵液。
[0038]將100gy-聚谷氨酸交聯(lián)樹脂加18L水溶脹，再加入30g氯化鈣、1.5kg羥丙基淀粉 和5L (約5kg)枯草芽孢桿菌發(fā)酵液，充分?jǐn)嚢韬筮M(jìn)行噴霧干燥，干燥條件:進(jìn)風(fēng)口溫度155 °C，進(jìn)液流量40kg/h，得到枯草芽孢桿菌包埋制劑。
[0039] 實(shí)施例3
[0040] 制備雙歧桿菌包埋制劑。
[0041] 使用市售γ-聚谷氨酸交聯(lián)樹脂（1500kd，l，4-丁二醇甘油醚交聯(lián)劑BDDGE樹脂）
[0042] 雙歧桿菌發(fā)酵液參數(shù):按比例配制培養(yǎng)基:蛋白胨10%，大豆蛋白胨3%，可溶性淀 粉2.5%，硫乙醇酸鈉0.3%，酵母膏0.5%，半胱氨酸鹽0.3%，磷酸二氫鉀0.25%，pH7.3，然 后O.IMpa滅菌30min，12%接種量接種，28°C厭氧培養(yǎng)72-78h，得發(fā)酵液。
[0043]將120gy-聚谷氨酸交聯(lián)樹脂加25L水溶脹，再加入25g氯化鈣、1.4kg羥丙基淀粉 和7.2L(約7.2kg)雙歧桿菌發(fā)酵液，充分?jǐn)嚢韬筮M(jìn)行噴霧干燥，干燥條件：進(jìn)風(fēng)口溫度150 °C，進(jìn)液流量45kg/h，得到雙歧桿菌包埋制劑。
[0044] 實(shí)施例4
[0045] 制備酵母菌包埋制劑。
[0046] 制備γ -聚谷氨酸樹脂：γ -PGA( lOOOkd) 120g，乙二醇縮水甘油醚23g，pH5 · 0，在1L 水中60 °C反應(yīng)44-48h，反應(yīng)完后用2L酒精洗分兩次洗滌，再將洗滌過的固體60 °C，2-3h烘 干。制得γ -PGA交聯(lián)樹脂。
[0047]酵母菌發(fā)酵液的發(fā)酵方法:培養(yǎng)基配方:胰蛋白胨2%，酵母粉1 %，葡萄糖1 %，加 純水定容，121°C滅菌，按10 %接種量接種，29°C，控制溶氧20 % -50 %，發(fā)酵14-18h，即得發(fā) 酵液。
[0048]將100gy-聚谷氨酸交聯(lián)樹脂加20L水溶脹，再加入2.5g氯化鈣、1.4kgi3-環(huán)狀糊精 和6.5L(約7kg)酵母菌發(fā)酵液，充分?jǐn)嚢韬筮M(jìn)行噴霧干燥，干燥條件:進(jìn)風(fēng)口溫度140°C，進(jìn) 液流量40kg/h，得到酵母菌包埋制劑。
[0049] 實(shí)施例5
[0050] 制備乳酸菌和雙歧桿菌復(fù)合包埋制劑。
[0051] 使用市售γ-聚谷氨酸交聯(lián)樹脂（1500kd，l，4-丁二醇甘油醚交聯(lián)劑BDDGE樹脂） [0052]乳酸菌發(fā)酵液對(duì)照實(shí)施例1，雙歧桿菌發(fā)酵液參照實(shí)施例3,將兩種發(fā)酵液1:1比例 混合。
[0053]將100gy-聚谷氨酸交聯(lián)樹脂加18L水溶脹，再加入2.5g氯化鈣、1.5kgi3-環(huán)狀糊精 和7.8L(約9.5kg)乳酸菌和雙歧桿菌發(fā)酵液混合液，充分?jǐn)嚢韬筮M(jìn)行噴霧干燥，干燥條件： 進(jìn)風(fēng)口溫度145°C，進(jìn)液流量40kg/h，得到包埋乳酸菌和雙歧桿菌的復(fù)合包埋制劑。
[0054] 實(shí)施例6
[0055] 制備乳酸菌和酵母菌復(fù)合包埋制劑。
[0056]使用市售γ-聚谷氨酸交聯(lián)樹脂（1500kd，l，4-丁二醇甘油醚交聯(lián)劑BDDGE樹脂）
[0057]乳酸菌發(fā)酵液對(duì)照實(shí)施例1，酵母菌發(fā)酵液參照實(shí)施例4,將兩種發(fā)酵液1:0.8比例 混合。
[0058]將100g γ -聚谷氨酸交聯(lián)樹脂加22L水溶脹，再加入3.3g氯化鈣、lkgi3-環(huán)狀糊精和 3.5L (約4kg)乳酸菌和酵母菌發(fā)酵液混合液，充分?jǐn)嚢韬筮M(jìn)行噴霧干燥，干燥條件:進(jìn)風(fēng)口 溫度145°C，進(jìn)液流量40kg/h，得到乳酸菌和酵母菌復(fù)合包埋制劑。
[0059]本發(fā)明以上描述只是部分實(shí)施例，但是本發(fā)明并不局限于上述的【具體實(shí)施方式】。 上述的【具體實(shí)施方式】是示意性的，并不是限制性的。凡是采用本發(fā)明的材料和方法，在不脫 離本發(fā)明宗旨和權(quán)利要求所保護(hù)的范圍情況下，所有具體拓展均屬本發(fā)明的保護(hù)范圍之 內(nèi)。
【主權(quán)項(xiàng)】
1. 一種含γ -聚谷氨酸樹脂的益生菌包埋劑，其特征在于，包括以下原料組分：γ -聚谷 氨酸交聯(lián)樹脂、水、氯化鈣、賦形劑和益生菌發(fā)酵液;其中，樹脂與水的質(zhì)量比為1:180-220， 樹脂與氯化鈣的質(zhì)量比為3-5:1，樹脂與賦形劑的質(zhì)量比為1:10-15,賦形劑與益生菌發(fā)酵 液的質(zhì)量比為1:4-6。2. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的含γ-聚谷氨酸樹脂的益生菌包埋劑，其特征在于，所述賦形 劑為羥丙基淀粉或β-環(huán)狀糊精。3. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的含γ-聚谷氨酸樹脂的益生菌包埋劑，其特征在于，所述益生 菌發(fā)酵液為乳酸菌、枯草芽孢桿菌、雙歧桿菌、酵母菌中任一種發(fā)酵液或幾種的發(fā)酵液的任 意比例混合液。4. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的含γ-聚谷氨酸樹脂的益生菌包埋劑，其特征在于，所述γ-聚 谷氨酸交聯(lián)樹脂是以γ -PGA為原料、乙二醇縮水甘油醚為交聯(lián)劑制備而成。5. -種如權(quán)利要求1所述含γ-聚谷氨酸樹脂的益生菌包埋劑的制備方法，其特征在 于，包括以下步驟:將γ-聚谷氨酸交聯(lián)樹脂加水溶脹，再加入氯化鈣、賦形劑、益生菌發(fā)酵 液，充分?jǐn)嚢韬筮M(jìn)行噴霧干燥，即得;其中，樹脂與水的質(zhì)量比為1:180-220,樹脂與氯化鈣 質(zhì)量比為3-5:1，樹脂與賦形劑的質(zhì)量比為1:10-15，賦形劑與益生菌發(fā)酵液的質(zhì)量比為1: 4-6 〇6. 根據(jù)權(quán)利要求5所述的含γ-聚谷氨酸樹脂的益生菌包埋劑的制備方法，其特征在 于，所述賦形劑為羥丙基淀粉或β-環(huán)狀糊精。7. 根據(jù)權(quán)利要求5所述的含γ-聚谷氨酸樹脂的益生菌包埋劑的制備方法，其特征在 于，所述益生菌發(fā)酵液為乳酸菌、枯草芽孢桿菌、雙歧桿菌、酵母菌中任一種發(fā)酵液或幾種 的發(fā)酵液的任意比例混合液。8. 根據(jù)權(quán)利要求5所述的含γ-聚谷氨酸樹脂的益生菌包埋劑的制備方法，其特征在 于，所述噴霧干燥的進(jìn)風(fēng)口溫度為140-155 °C，進(jìn)液流量為40-45kg/h。9. 根據(jù)權(quán)利要求5所述的含γ-聚谷氨酸樹脂的益生菌包埋劑的制備方法，其特征在 于，所述γ -聚谷氨酸交聯(lián)樹脂的制備方法為：γ -PGA和乙二醇縮水甘油醚按質(zhì)量比5:1混 合，調(diào)ρΗ5.0，在水中60 °C溫度下反應(yīng)44-48h，反應(yīng)完后用乙醇洗滌，再將洗滌過的固體在60 °C下供干2-3h，即得。10. 如權(quán)利要求1所述的含γ-聚谷氨酸樹脂的益生菌包埋劑在食品和飼料中的應(yīng)用。
【文檔編號(hào)】A23K10/18GK106071050SQ201610394955
【公開日】2016年11月9日
【申請(qǐng)日】2016年6月6日 公開號(hào)201610394955.9, CN 106071050 A, CN 106071050A, CN 201610394955, CN-A-106071050, CN106071050 A, CN106071050A, CN201610394955, CN201610394955.9
【發(fā)明人】陳衛(wèi)鋒, 孟永宏, 徐升運(yùn), 秦濤
【申請(qǐng)人】陜西省科學(xué)院酶工程研究所