本發(fā)明涉及食品，尤其是涉及一種包載益生菌的巖藻多糖-γ-聚谷氨酸水凝膠及其制備方法和應(yīng)用。

背景技術(shù)：

1、益生菌，被定義為活的微生物，在攝入一定數(shù)量后，對(duì)宿主有許多健康益處。例如可以緩解乳糖不耐癥，促進(jìn)免疫系統(tǒng)，降低血清膽固醇，抵抗胃腸道(gi)感染，緩解便秘等。然而，益生菌在苛刻的胃酸和膽汁鹽條件下的低存活率以及腸道中的低滯留時(shí)間極大地限制了它們的健康益處。因此，需要一種能夠包覆益生菌使其度過胃酸環(huán)境并到達(dá)腸道發(fā)揮其調(diào)節(jié)腸道菌群功能的載體。

2、水凝膠負(fù)載遞送益生菌已被認(rèn)為是一種有效和安全的策略。但大量的化學(xué)修飾以及非食品原料限制了其在食品方面的應(yīng)用。從海藻中提取的水溶性多糖巖藻多糖(fuco)已被確立為抗炎，調(diào)節(jié)機(jī)體腸道菌群和免疫應(yīng)答等多種活性益生元功能，常作為功能性食品應(yīng)用于食品工業(yè)和醫(yī)藥領(lǐng)域。但單獨(dú)的巖藻多糖凝膠性質(zhì)較差，通常需要其他條件的介導(dǎo)才能成膠。目前相關(guān)的處理方式有包含低溫促進(jìn)凝膠化、加入其他多糖如殼聚糖，卡拉膠等形成凝膠共混物、加入ca2+，fe3+等通過離子介導(dǎo)的聚合物鏈的連接發(fā)生膠凝等。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)思路

1、針對(duì)現(xiàn)有技術(shù)存在的上述問題，本發(fā)明提供了一種包載益生菌的巖藻多糖-γ-聚谷氨酸水凝膠及其制備方法和應(yīng)用。本發(fā)明水凝膠有良好的細(xì)胞相容性，在與益生菌共孵育時(shí)顯示出良好的微生物相容性。本發(fā)明與傳統(tǒng)益生菌保護(hù)水凝膠相比采用天然的巖藻多糖以及納豆提取物γ-聚谷氨酸為原料，均為食品中允許添加的物質(zhì)，拓寬了其在食品領(lǐng)域的應(yīng)用，具有實(shí)際生產(chǎn)價(jià)值，為活性可食用益生菌食品開辟了新的道路。

2、本發(fā)明的技術(shù)方案如下：

3、本發(fā)明的第一個(gè)目的是提供一種包載益生菌的巖藻多糖-γ-聚谷氨酸水凝膠的制備方法，所述制備方法包括如下步驟：

4、(1)制備3-氨基苯硼酸修飾的γ-聚谷氨酸，即γ-pgab；

5、(2)將γ-pgab重懸菌液與巖藻多糖重懸菌液混合，制得所述包載益生菌的巖藻多糖-γ-聚谷氨酸水凝膠；

6、γ-聚谷氨酸被修飾前其羧基經(jīng)過活化處理，活化的方法為：于室溫下將γ-聚谷氨酸完全溶解于去離子水中后，加入n-羥基琥珀酰亞胺及碳二亞胺活化10～60min。

7、在本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施例中，γ-聚谷氨酸的分子量為50?-100kda。

8、在本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施例中，γ-聚谷氨酸、n-羥基琥珀酰亞胺與碳二亞胺的質(zhì)量比為10:(3～6):(3～6)；所述碳二亞胺為1-(3-二甲氨基丙基)-3-乙基碳二亞胺、二環(huán)己基碳二亞胺、n-(3-二甲基氨基丙基)-n'-乙基碳二亞胺、n,n'-二異丙基碳二亞胺中的一種或多種。

9、在本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施例中，步驟(1)中，γ-pgab的制備方法為：將3-氨基苯硼酸溶解于無水乙醇后，逐滴加入至活化后的γ-pga溶液中，在磁力攪拌器上以600rpm的轉(zhuǎn)速于室溫下反應(yīng)10～24h后，封裝于截留分子量為8000～14000kda的透析袋中，放于去離子水中透析3～5日，每日更換3～5次水，經(jīng)-80℃～-50℃冷凍干燥3～5天，制得所述γ-pgab。在本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施例中，活化的γ-聚谷氨酸與3-氨基苯硼酸的質(zhì)量比為10:(3～6)。

10、在本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施例中，步驟(2)中，γ-pgab重懸菌液由γ-pgab溶于重懸菌液中制得，其中γ-pgab的濃度為16～24wt％。

11、在本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施例中，步驟(2)中，巖藻多糖重懸菌液由巖藻多糖溶于重懸菌液中制得，其中巖藻多糖的濃度為8～12wt％。

12、在本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施例中，重懸菌液為于mrs肉湯中36～48h隔夜培養(yǎng)的植物乳桿菌lp90(保藏編號(hào)：cgmcc?no.10453)，經(jīng)8000rpm離心3min后，以原菌液體積1/10的去離子水重懸后得到；其濃度為1.0×1010～9.0×1011cfu/ml。所述重懸菌液作為水凝膠介質(zhì)。

13、在本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施例中，步驟(2)中，γ-pgab重懸菌液與巖藻多糖重懸菌液的體積比為1:1。

14、優(yōu)選地，γ-pgab與巖藻多糖的質(zhì)量比為2:1。

15、本發(fā)明的第二個(gè)目的是提供一種包載益生菌的巖藻多糖-γ-聚谷氨酸水凝膠。

16、本發(fā)明的第三個(gè)目的是提供一種包載益生菌的巖藻多糖-γ-聚谷氨酸水凝膠的應(yīng)用，用于制備益生菌食品。

17、本發(fā)明有益的技術(shù)效果在于：

18、本發(fā)明采用的γ-聚谷氨酸(γ-pga)是一種安全的微生物發(fā)酵天然可食用聚合物，其豐富的表面羧基，這不僅使其能包裹益生菌度過惡劣的胃酸環(huán)境，還能使其具有與富含羥基的天然高分子多糖制備水凝膠的前提。

19、本發(fā)明水凝膠在與人工胃酸和膽汁鹽共孵育后也顯示出良好的益生菌活性保護(hù)能力。在與人工腸液共孵育之后益生菌逐漸釋放，以達(dá)到益生菌穩(wěn)態(tài)化遞送的作用。

20、通過核磁共振波譜儀、紅外光譜指標(biāo)證明并不是簡單的物理混合而是有新物質(zhì)生成；小瓶倒置實(shí)驗(yàn)以及流變學(xué)實(shí)驗(yàn)證明其凝膠結(jié)構(gòu)的形成并具有優(yōu)異的流變學(xué)性能；冷凍掃描電鏡觀察到該凝膠內(nèi)的多孔結(jié)構(gòu)為益生菌的附著提供了條件；經(jīng)過該凝膠共同孵育后植物乳桿菌的生長曲線以及caco-2細(xì)胞的活力測定可知γ-pgab與巖藻多糖的益生菌保護(hù)水凝膠具有良好的生物相容性；通過與胃酸以及膽汁鹽共同孵育后可知該水凝膠具有保護(hù)益生菌度過復(fù)雜的體液環(huán)境并保護(hù)其活性。

技術(shù)特征：

1.一種包載益生菌的巖藻多糖-γ-聚谷氨酸水凝膠的制備方法，其特征在于，所述制備方法包括如下步驟：

2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的制備方法，其特征在于，γ-聚谷氨酸的分子量為50～100kda。

3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的制備方法，其特征在于，γ-聚谷氨酸、n-羥基琥珀酰亞胺與碳二亞胺的質(zhì)量比為10:(3～6):(3～6)；所述碳二亞胺為1-(3-二甲氨基丙基)-3-乙基碳二亞胺、二環(huán)己基碳二亞胺、n-(3-二甲基氨基丙基)-n'-乙基碳二亞胺、n,n'-二異丙基碳二亞胺中的一種或多種。

4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的制備方法，其特征在于，步驟(1)中，γ-pgab的制備方法為：將3-氨基苯硼酸溶解于無水乙醇后，逐滴加入至活化后的γ-pga溶液中，室溫下攪拌反應(yīng)10～24h后，置于透析袋中透析3～5天，最后于-80℃～-50℃下冷凍干燥3～5天，制得所述γ-pgab。

5.根據(jù)權(quán)利要求4所述的制備方法，其特征在于，活化的γ-聚谷氨酸與3-氨基苯硼酸的質(zhì)量比為10:(3～6)；透析袋的規(guī)格為8000～14000kda；

6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的制備方法，其特征在于，步驟(2)中，γ-pgab重懸菌液由γ-pgab溶于重懸菌液中制得，其中γ-pgab的濃度為16～24wt％；巖藻多糖重懸菌液由巖藻多糖溶于重懸菌液中制得，其中巖藻多糖的濃度為8～12wt％。

7.根據(jù)權(quán)利要求6所述的制備方法，其特征在于，重懸菌液為于mrs肉湯中36～48h隔夜培養(yǎng)的植物乳桿菌，經(jīng)8000rpm離心3min后，以原菌液體積1/10的去離子水重懸后得到；其濃度為1.0×1010～9.0×1011cfu/ml。

8.根據(jù)權(quán)利要求1所述的制備方法，其特征在于，步驟(2)中，γ-pgab重懸菌液與巖藻多糖重懸菌液的體積比為1:1。

9.一種權(quán)利要求1-8任一項(xiàng)所述制備方法制得的包載益生菌的巖藻多糖-γ-聚谷氨酸水凝膠。

10.一種權(quán)利要求9所述包載益生菌的巖藻多糖-γ-聚谷氨酸水凝膠的應(yīng)用，其特征在于，用于制備益生菌食品。

技術(shù)總結(jié)
本發(fā)明公開了一種包載益生菌的巖藻多糖?γ?聚谷氨酸水凝膠的制備方法，包括如下步驟：(1)通過酰胺化反應(yīng)制備3?氨基苯硼酸修飾的γ?聚谷氨酸，即γ?PGA<subgt;B</subgt;；(2)將γ?PGA<subgt;B</subgt;與巖藻多糖分別溶解于重懸植物乳桿菌LP90菌液后，混合制得所述包載益生菌的巖藻多糖?γ?聚谷氨酸水凝膠；本發(fā)明提供的包載益生菌的巖藻多糖?γ?聚谷氨酸水凝膠具有良好的機(jī)械性能，生物相容性；水凝膠內(nèi)部特有的多孔結(jié)構(gòu)可以很好的包覆植物乳桿菌，外部γ?聚谷氨酸豐富的羧基在胃酸環(huán)境中由于去質(zhì)子化而收縮的結(jié)構(gòu)可以保護(hù)植物乳桿菌度過苛刻的胃酸及膽汁鹽環(huán)境，起到提高其到達(dá)腸道的活菌數(shù)量，可用于制備益生菌食品。

技術(shù)研發(fā)人員：相思源,劉清泉,楊心月,陳嘉莉,鄧燎,譚明乾
受保護(hù)的技術(shù)使用者：大連工業(yè)大學(xué)
技術(shù)研發(fā)日：
技術(shù)公布日：2024/12/19