一種以美拉德產(chǎn)物為壁材包埋乳酸菌的方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及一種乳酸菌包埋技術(shù)，具體地說是以美拉德產(chǎn)物為壁材包埋乳酸菌的方法，屬于乳酸菌保護(hù)技術(shù)領(lǐng)域。
【背景技術(shù)】
[0002]包埋技術(shù)常被用來提高乳酸菌在不利環(huán)境中的存活率，但現(xiàn)有的包埋技術(shù)都還存在著一定的局限性，因?yàn)楹玫陌窦夹g(shù)需要滿足多項(xiàng)需求。首先，干燥、成型和儲(chǔ)藏過程涉及氧氣、光照和高溫等多種脅迫作用，包埋后的制劑應(yīng)能有效防止乳酸菌在這些過程中大量死亡；包埋后的制劑能提高乳酸菌在人體胃腸道低酸、高膽鹽環(huán)境中的存活率，并最終實(shí)現(xiàn)腸道定位釋放；除此之外，乳酸菌制劑的尺寸應(yīng)足夠小，添加到食品體系中不會(huì)影響食品的感官品質(zhì)；最后，包埋過程中所選的壁材應(yīng)具有安全、穩(wěn)定和廉價(jià)等特點(diǎn)。因此，乳酸菌包埋技術(shù)的開發(fā)仍有巨大提升的空間。
[0003]毫無疑問，壁材的選用對(duì)于乳酸菌的包埋至關(guān)重要，目前，用于乳酸菌包埋的壁材主要采用糖或蛋白這兩大類，經(jīng)過檢索，相關(guān)專利申請(qǐng)如下:
1、中國專利CN101099536A公開了一種包埋乳酸菌在動(dòng)物飼料和抑菌促生產(chǎn)中的應(yīng)用，其包埋乳酸菌的制備步驟如下:PVA加熱溶解制成PVA溶液，將乳酸菌液、PVA溶液、海藻酸鈉溶液、蔗糖溶液混合均勻后滴入飽和硼酸及CaCl2的混合溶液中，硬化成凝膠珠，用無菌水沖洗后冷凍，冷凍好的聚乙烯醇凝膠珠真空冷凍干燥，待樣品呈白色疏松狀態(tài)取出。
[0004]2、中國專利CN103783252A涉及一種含雙層包埋活性乳酸菌的保健型冰淇淋粉，它由30-40%的糖、40-50%的奶粉、8-12%的植脂末、8-15%麥芽糊精、0.3-0.8%的單甘酯、
0.3-0.8%蔗糖酯、0.2-0.8% 的瓜爾豆膠、0.4-0.8% 的 CMC、0.00002-0.00004% 的雙層包埋活性乳酸菌、0.01-0.03%安塞密、0.1-0.2%的香精及0.001-0.01%的色素組成。
[0005]3、中國專利CN103798793A公開了一種含有海洋魚皮膠原低聚肽的乳酸菌粉，它是由下述重量份配比的原料制成的:海洋魚皮膠原低聚肽粉20份~30份，檸檬酸5份~20份、多層微膠囊乳酸菌粉40份~50份。
[0006]4、中國專利CN101696406A公開了一種半干法益生菌銳孔-粉末床法雙層包埋技術(shù)，將乳酸菌等益生菌菌泥與海藻酸鈉、明膠、阿拉伯膠、CAP、低聚異麥芽糖、低聚木糖、低聚果糖、低聚甘露糖的一種或多種攪拌均勻，其干物質(zhì)重量比例如下:益生菌100%，低聚糖50~300%，海藻酸鈉100~200%，明膠+阿拉伯膠(各50%)，CAP30~80%，通過擠壓制粒，顆粒含有水分40~60%，落至下方攪拌混合機(jī)內(nèi)，混合機(jī)內(nèi)物料為粉末狀芽孢菌、氯化鈣、輕質(zhì)碳酸鈣、大豆分離蛋白、酪蛋白、玉米蛋白粉、乳清蛋白的部分或全部混合物，混合物的重量比例如下:芽孢菌菌粉100%，氯化鈣100~200%，輕質(zhì)碳酸鈣50~100%，大豆分離蛋白100~300%。粉末吸收銳孔顆粒水分從而出現(xiàn)游離鈣離子，鈣離子使海藻酸鈉等材料發(fā)生界面凝聚，將其他物質(zhì)一起形成內(nèi)外兩層包埋，顆粒篩分后烘干，烘干溫度60~100°C，破碎粘連顆粒即為
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[0007]5、中國專利CN103976975A公開了一種包被復(fù)合維生菌微囊的制備方法，以海藻酸鈉、CaCl2、聚乙二醇和棕櫚酸脂為包被壁材混和液，在溫度為50-60°C的條件下，包被壁材混和液與復(fù)合維生菌在型恒溫磁力攪拌器上攪拌均勻后，冷卻后離心制備微囊；所述復(fù)合維生菌為枯草芽孢菌、乳酸菌和酵母菌。
[0008]上述專利文獻(xiàn)僅公開了采用單一的糖或蛋白質(zhì)作為壁材包埋乳酸菌的包埋方法，但以這兩種壁材為基礎(chǔ)，通過將糖和蛋白質(zhì)在一定條件下進(jìn)行美拉德反應(yīng)，再以反應(yīng)產(chǎn)物為壁材對(duì)乳酸菌進(jìn)行包埋的強(qiáng)化手段來提高保護(hù)效果的包埋方法在國內(nèi)鮮有報(bào)道。且該方法不但能彌補(bǔ)了糖和蛋白質(zhì)各自作為包埋壁材的不足之處，而且還可進(jìn)一步提高包埋制劑在噴霧干燥過程中、儲(chǔ)藏期和人體消化道內(nèi)的保護(hù)效果。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0009]本發(fā)明旨在解決采用單一的糖或蛋白質(zhì)作為壁材包埋乳酸菌存在的保護(hù)效果不足的問題，從而提供了一種以蛋白質(zhì)和碳水化合物的美拉德產(chǎn)物為壁材包埋乳酸菌的方法，以提高乳酸菌在不利環(huán)境中的存活率。即，將蛋白質(zhì)和碳水化合物充分溶解后，在一定條件下進(jìn)行一定程度的美拉德反應(yīng)后，向該混合溶液中加入濃縮菌液，經(jīng)分散均勻，噴霧干燥后即可得到具有較高保護(hù)效果的乳酸菌菌粉。
[0010]實(shí)現(xiàn)上述發(fā)明目的，本發(fā)明采用如下的技術(shù)方案:
一種以美拉德產(chǎn)物為壁材包埋乳酸菌的方法，其特征在于:工藝步驟如下:
A、將400?500g蛋白質(zhì)加入到3000mL無菌水中，在60°C下，以60?90r/min攬拌30?60min，待完全溶解后，再加入500g碳水化合物，攪拌至完全溶解后，靜置脫氣30?60min ；
B、將步驟A的蛋白質(zhì)+碳水化合物溶液在80?90°C下進(jìn)行美拉德反應(yīng)30?60min，待溶液呈黃褐色時(shí)，即色差測(cè)定紅度a*值為0.72?1.1，黃度b*值為2.1?3.2時(shí)，立即終止反應(yīng)，并用冷凝水將其迅速冷卻至室溫，以防止該混合溶液過度褐變；
C、將乳酸菌總數(shù)培養(yǎng)至3.0?4.5 X 109CFU/mL的乳酸菌菌液，用管式離心機(jī)在8000?12000r/min對(duì)菌液離心30min，收集菌泥，菌泥中乳酸菌的總數(shù)為2.5?7.0X 10nCFU/g，取30?35g菌泥，將其加入到美拉德反應(yīng)后的溶液中，以60?90r/min攪拌30?60min，使乳酸菌分散均勻，然后靜置脫氣30?60min ;
D、將步驟C的混合溶液噴霧干燥至含水率3?5%，即得。其中，噴霧干燥熱風(fēng)進(jìn)口溫度為120?160°C，出口溫度為50?70°C。
[0011]步驟A中所述的蛋白質(zhì)選自溶解性和熱穩(wěn)定性均較好的蛋白質(zhì)，包括:酪蛋白、乳清蛋白、大豆蛋白、蛋清蛋白以及蛋白水解物；所述蛋白水解物如大豆蛋白胨等。
[0012]步驟A中所述的碳水化合物由等重量比的還原類糖和益生元類糖組成，其中:
還原類糖為任何具有還原性基團(tuán)的糖，包括單糖(例如:葡萄糖、果糖)、雙糖(例如:麥芽糖、乳糖)、三糖(例如:麥芽三糖)、寡糖和葡萄糖漿，這類物質(zhì)主要和蛋白質(zhì)反應(yīng)生成美拉德產(chǎn)物；
益生元類糖為具有益生元特性的糖水化合物，包括低聚木糖、低聚果糖和抗性淀粉，這一類物質(zhì)不能被人體消化，但在體內(nèi)能夠促進(jìn)乳酸菌的增殖。
[0013]步驟C中所述的乳酸菌為植物乳桿菌、干酪乳桿菌、嗜酸乳桿菌或嗜熱鏈球菌。
[0014]在步驟D的加熱條件下，可使蛋白質(zhì)ε -氨基酸與糖還原性末端羰基之間發(fā)生一種自發(fā)美拉德反應(yīng)，從而將蛋白質(zhì)與糖偶聯(lián)成一體，得到蛋白質(zhì)-糖復(fù)合物，這些復(fù)合物對(duì)乳酸菌的有利作用主要有三個(gè)方面:(1)美拉德反應(yīng)使蛋白質(zhì)交聯(lián)程度提高，有利于在菌粉表面形成硬質(zhì)的外殼，從而抵御有害物質(zhì)的通透；(2)美拉德反應(yīng)產(chǎn)物表現(xiàn)出一定的抗氧化性，有利于消除氧對(duì)乳酸菌的損傷作用；(3)蛋白質(zhì)與糖結(jié)合后，結(jié)合產(chǎn)物不易被胃蛋白酶所水解，有利于提高乳酸菌在人體胃液中的存活率。
[0015]同時(shí)，與現(xiàn)有發(fā)明相比，本發(fā)明還具有以下優(yōu)點(diǎn):
1、在噴霧干燥過程中，由于蛋白質(zhì)和碳水化合物的共同作用，從而大大提高了乳酸菌的存活率，成品活菌率較單一只加蛋白質(zhì)或碳水化合物要提高9?15% ;即活菌數(shù)可達(dá)
1.2 ?5.0X1010CFU/go
[0016]2、以美拉德產(chǎn)物為壁材制備得到的粉劑能有效提高乳酸菌在儲(chǔ)藏期中的穩(wěn)定性，相比于未經(jīng)美拉德反應(yīng)處理的蛋白質(zhì)或碳水化合物菌粉，在一個(gè)月冷藏(4°C )和恒溫儲(chǔ)藏(25°C)期內(nèi)，乳酸菌的活菌率分別提高了 15?18%和36?41%。
[0017]3、在人體模擬胃液中(pH 2.0，50U/mL，2h)，以美拉德產(chǎn)物為壁材制備得到的粉劑能顯著提高了乳酸菌的存活率，相比于未經(jīng)過處理的菌粉，活菌率提高了 25?32%。
[0018]4、由