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微囊化益生菌的胁迫耐受性改善研究

2020-12-02阅读(724)

微囊化益生菌的胁迫耐受性改善研究

论文摘要

益生菌是重要的功能性食品配料,广泛应用于各种食品中,但其环境耐受性差,在加工、储藏、消化等胁迫条件下易失活。微囊化是改善益生菌胁迫耐受性的有效手段之一。本论文研究了壁材疏水性、复合凝聚、核壳结构及壁材荷电量对微囊化益生菌存活的影响,测定了其在干燥、模拟胃肠液、热处理、常温储藏等胁迫条件下的益生菌存活和相关物化特性。主要结论如下:（1）通过在壁材中添加疏水性壁材虫胶（LAC）和乳清分离蛋白（WPI）,考察疏水性壁材对益生菌的保护效果及保护机制。外源乳化/冷冻干燥法制备了海藻酸钠/蔗糖（记为ALG）、海藻酸钠/虫胶/蔗糖（记为ALG/LAC）、海藻酸钠/乳清分离蛋白/蔗糖（记为ALG/WPI）、海藻酸钠/乳清分离蛋白/虫胶/蔗糖（记为ALG/WPI/LAC）微囊干粉。与ALG微囊相比,ALG/LAC微囊内益生菌的冷干和模拟肠液存活率分别提高了0.99和2.08 log CFU/g;与ALG/WPI微囊相比,ALG/WPI/LAC微囊内益生菌的冷干和热处理存活率分别提高了2.30和1.22 log CFU/g。上述结果表明LAC显著提高了益生菌在冷冻干燥、模拟胃肠液、热处理、常温储藏等胁迫条件下的存活率,且LAC和WPI具有协同作用。通过表征微囊吸湿性和润湿性,揭示了LAC对于益生菌的保护机制在于虫胶能降低微囊的吸湿性,减缓微囊在模拟胃肠液过程中的崩解速率。（2）基于A型明胶的碱性等电点,设计并构建了中性复合凝聚pH的A型明胶/阿拉伯胶（GE/GA）的蛋白/多糖复合凝聚体系和A型明胶/酪蛋白酸钠（GE/Cas）的异蛋白复合凝聚体系,探究不同复合凝聚体系对益生菌的保护效果及保护机制。基于异蛋白复合凝聚,优化了GE/Cas复合凝聚的最适pH和GE/Cas比例（r）,即pH 6.0、r=4。与单一壁材的GE、Cas微囊相比,复合凝聚微囊GE/Cas、GE/GA显著提高了益生菌的模拟胃肠液、常温储藏和热处理存活,这说明复合凝聚有利于益生菌保护。与GE/GA微囊相比,GE/Cas微囊内益生菌的模拟胃液、模拟肠液、热处理存活率分别提高了2.06、0.47、1.58 log CFU/g,四种常温储藏条件下的失活常数均降低,这说明GE/Cas的异蛋白复合凝聚体系对益生菌的保护效果显著优于GE/GA的蛋白/多糖复合凝聚体系。动态水分吸收、颗粒溶解性和润湿性实验结果表明,GE/Cas异蛋白复合凝聚微囊体系可降低微囊的吸湿性和润湿性,减缓微囊在模拟胃肠液过程中的崩解速率。（3）以GE/Cas复合凝聚微囊为内核,以虫胶、壳聚糖等壁材为外壳,喷雾干燥法构建核壳结构微囊,探索核壳结构微囊在胁迫条件下对益生菌的保护效果及其影响机制。与GE/Cas复合凝聚微囊相比,核壳结构微囊具有较低的吸湿性以及较慢的润湿性,在相对湿度90%时,GE/Cas/LAC、GE/Cas/CHI、GE/Cas/LAC（Ca2+）微囊的水分吸收含量比GE/Cas微囊分别降低了6.9%、12.5%、16.2%。但在喷雾干燥、模拟消化、热处理及常温储藏等胁迫条件下,核壳结构微囊对益生菌并没有起到预期的保护效果,这可能与荷电壁材对益生菌的抑菌性有关。（4）以两种果胶（相同分子量、不同酯化度）和三种羧甲基纤维素（CMC,相同分子量、不同取代度）为代表性多糖,在冷冻干燥和常温储藏条件下,考察多糖种类和荷电量对益生菌存活率的影响及其影响机制。结果表明:荷电量较高的多糖壁材会加速益生菌在冷冻干燥和常温储藏期间的失活,通过比较CMC1.2微囊和LMP微囊,我们发现CMC1.2微囊菌体数量降低一个对数值较LMP微囊快2.83 d,但CMC1.2与LMP间的荷电量并没有显著差异,说明菌体在储藏期间的存活不仅受壁材荷电量的影响,更多的会受到壁材种类的影响。细胞膜流动性和细胞膜完整性实验表明,高荷电量壁材造成益生菌失活的原因在于其较大程度地改变了菌体的细胞膜完整性和细胞膜流动性。

论文目录

  • 摘要
  • Abstract
  • 第1章 前言
  •   1.1 益生菌的概述
  •     1.1.1 益生菌的最新功能特性
  •     1.1.2 益生菌应用存在问题
  •   1.2 益生菌微囊化方法研究进展
  •     1.2.1 层层自组装法
  •     1.2.2 静电纺丝法
  •     1.2.3 电喷雾法
  •     1.2.4 其它方法
  •   1.3 复合凝聚法包埋益生菌研究进展
  •     1.3.1 复合凝聚概述
  •     1.3.2 复合凝聚法包埋益生菌研究现状
  •     1.3.3 复合凝聚因素对益生菌存活的影响
  •   1.4 疏水性壁材虫胶在益生菌微囊化中的研究进展
  •     1.4.1 虫胶的组成
  •     1.4.2 虫胶的物理性质
  •     1.4.3 虫胶在益生菌包埋中的应用
  •   1.5 研究意义与内容
  •     1.5.1 研究目的与意义
  •     1.5.2 研究内容
  • 第2章 壁材疏水性对微囊化益生菌保护研究
  •   2.1 引言
  •   2.2 实验材料与仪器设备
  •     2.2.1 主要材料与试剂
  •     2.2.2 主要仪器与设备
  •   2.3 实验方法
  •     2.3.1 菌种培养及菌样制备
  •     2.3.2 微囊的制备
  •     2.3.3 实验条件对自由益生菌存活的影响
  •     2.3.4 微囊理化性质的表征
  •     2.3.5 微囊化菌体冷干存活率测定
  •     2.3.6 微囊在模拟胃肠液中菌体存活率测定
  •     2.3.7 微囊热处理后菌体存活率测定
  •     2.3.8 微囊的储藏稳定性测定
  •     2.3.9 数据处理与分析
  •   2.4 实验结果与分析
  •     2.4.1 实验条件对自由益生菌存活的影响
  •     2.4.2 微囊的理化性质
  •     2.4.3 微囊化菌体冷干存活率
  •     2.4.4 微囊在模拟胃肠液中的菌体存活率
  •     2.4.5 微囊热处理后菌体存活率
  •     2.4.6 微囊的储藏稳定性
  •   2.5 本章小结
  • 第3章 复合凝聚对微囊化益生菌保护研究
  •   3.1 引言
  •   3.2 实验材料与仪器设备
  •     3.2.1 主要材料与试剂
  •     3.2.2 主要仪器与设备
  •   3.3 实验方法
  •     3.3.1 菌种培养及菌样制备
  •     3.3.2 等电点的测定及形态观测
  •     3.3.3 微囊的制备
  •     3.3.4 微囊的理化性质表征
  •     3.3.5 微囊化菌体喷干存活率测定
  •     3.3.6 微囊在模拟胃肠液中菌体存活率测定
  •     3.3.7 微囊热处理后菌体存活率测定
  •     3.3.8 微囊的储藏稳定性测定
  •     3.3.9 数据处理与分析
  •   3.4 实验结果与分析
  •     3.4.1 GE/Cas复合凝聚特性表征
  •     3.4.2 微囊理化性质
  •     3.4.3 微囊化菌体喷干存活率
  •     3.4.4 微囊在模拟胃肠液中菌体存活率
  •     3.4.5 微囊热处理后菌体存活率
  •   3.5 本章小结
  • 第4章 核壳结构对微囊化益生菌的保护研究
  •   4.1 引言
  •   4.2 实验材料与仪器设备
  •     4.2.1 主要材料与试剂
  •     4.2.2 主要仪器与设备
  •   4.3 实验方法
  •     4.3.1 菌种培养及菌样准备
  •     4.3.2 微囊的制备
  •     4.3.3 微囊的理化性质表征
  •     4.3.4 微囊化菌体喷干存活率测定
  •     4.3.5 微囊在模拟胃肠液中菌体存活率测定
  •     4.3.6 微囊热处理后菌体存活率测定
  •     4.3.7 微囊的储藏稳定性测定
  •     4.3.8 数据处理与分析
  •   4.4 实验结果与分析
  •     4.4.1 微囊理化性质
  •     4.4.2 微囊化菌体喷干存活率
  •     4.4.3 微囊在模拟胃肠液中菌体存活率
  •     4.4.4 微囊热处理后菌体存活率
  •     4.4.5 微囊的储藏稳定性
  •   4.5 本章小结
  • 第5章 壁材荷电量对微囊化益生菌的保护研究
  •   5.1 引言
  •   5.2 实验材料与仪器设备
  •     5.2.1 主要材料与试剂
  •     5.2.2 主要仪器与设备
  •   5.3 实验方法
  •     5.3.1 菌种培养及菌样准备
  •     5.3.2 多糖的ξ-电位测定
  •     5.3.3 微囊的制备
  •     5.3.4 微囊化菌体冷干存活率测定
  •     5.3.5 微囊的储藏稳定性测定
  •     5.3.6 微囊在储藏期间的菌体细胞膜完整性测定
  •     5.3.7 微囊在储藏期间的菌体细胞膜流动性测定
  •     5.3.8 数据处理与分析
  •   5.4 实验结果与分析
  •     5.4.1 多糖的ξ-电位
  •     5.4.2 微囊化菌体冷干存活率
  •     5.4.3 微囊储藏稳定性
  •     5.4.4 微囊在储藏期间的菌体细胞膜完整性
  •     5.4.5 微囊在储藏期间的菌体细胞膜流动性
  •   5.5 本章小结
  • 第6章 结论与展望
  •   6.1 结论
  •   6.2 创新点
  •   6.3 展望
  • 参考文献
  • 致谢
  • 附录 攻读硕士期间发表的论文与专利

    • 文章来源

    类型: 硕士论文

    作者: 黄雪

    导师: 赵萌

    关键词: 益生菌,微囊化,疏水性壁材,复合凝聚,核壳结构,壁材荷电量

    来源: 湖北工业大学

    年度: 2019

    分类: 基础科学,工程科技Ⅰ辑

    专业: 生物学,轻工业手工业

    单位: 湖北工业大学

    分类号: TS202.1;TS201.3

    总页数: 98

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