包埋益生菌的阿拉伯胶复合纤维/胶囊及其制备方法和应用技术

本发明专利技术涉及益生菌技术领域，具体涉及一种包埋益生菌的阿拉伯胶复合纤维/胶囊及其制备方法和应用。通过电流体动力学技术成功将乳酸菌封装在以合成生物聚合物聚乙烯醇、聚乙烯吡咯烷酮及食品级聚合物浓缩乳清蛋白、麦芽糊精为基质，复配益生元阿拉伯胶的电纺纤维及电喷雾胶囊中。获得的电喷雾胶囊具有易于处理的粉末的物理外观，而电纺纤维呈现为连续的纳米纤维毡。负载有益生菌的电喷雾胶囊的形态使其更适合作为食品添加剂，而电喷雾纤维垫则可以在生物活性食品包装设计中发挥更大的作用。生物活性食品包装设计中发挥更大的作用。生物活性食品包装设计中发挥更大的作用。

【技术实现步骤摘要】
包埋益生菌的阿拉伯胶复合纤维/胶囊及其制备方法和应用


[0001]本专利技术涉及益生菌
，具体涉及一种包埋益生菌的阿拉伯胶复合纤维/胶囊及其制备方法和应用。

技术介绍

[0002]益生菌是活的微生物，当施与一定数量时，可通过维持肠道正常微生物、抑制病原菌黏附于肠道黏膜、降胆固醇及提高免疫力等方面，为宿主的健康提供诸多益处。随着人们对益生菌健康功效的认识及研究不断深入，益生菌产品消费与日俱增。乳杆菌作为常见的食品级益生菌，具有调节宿主肠道菌群、抑制病原菌以及改善人体健康等多种益生功效，因而被广泛应用于食品工业。为实现这些益处，食用益生菌的最低活细胞数应满足106‑
107CFU/g食物。然而，益生乳杆菌对极端的环境条件较为敏感，在食品加工及储存过程中稳定性较差，暴露于消化道条件下的生物利用度较低，因此，当乳杆菌在加工、贮藏及在宿主胃肠道内时，会不可避免地受到来自外界环境的多种胁迫，继而影响其稳定性及生物利用度，这极大的限制了其益生功效的发挥及在食品工业上的应用。目前，许多封装方式涉及高/低温和有机溶剂的使用，易造成活力损失及安全风险；鉴于此，应进一步深入开展基础研究并加强技术革新，结合电流体动力学等可行技术协同益生元增效，在保护益生菌抵御多种环境胁迫的同时保障其益生功效，破解环境胁迫下益生菌稳定性及功能性发挥的关键难题。

技术实现思路

[0003]为解决上述技术问题，本专利技术的目的在于提供一种包埋益生菌的阿拉伯胶复合纤维/胶囊及其制备方法和应用。通过将乳酸菌封装在以合成生物聚合物聚乙烯醇(PVOH)、聚乙烯吡咯烷酮(PVP)及食品级聚合物浓缩乳清蛋白(WPC)、麦芽糊精(MD)为基质，复配益生元阿拉伯胶(GA)的电纺纤维及电喷雾胶囊中，以提高乳酸菌在加工、使用过程中的稳定性和成活率。
[0004]本专利技术的技术方案之一，一种包埋益生菌的阿拉伯胶复合纤维/胶囊，将乳酸菌封装在以生物聚合物为基质，复配阿拉伯胶的静电纺丝纤维或者静电喷雾胶囊中；其中，所述生物聚合物选自聚乙烯醇、聚乙烯吡咯烷酮、乳清蛋白和麦芽糊精中的一种。
[0005]进一步地，将乳酸菌封装在以聚乙烯醇或聚乙烯吡咯烷酮为基质，复配阿拉伯胶的静电纺丝纤维中；或者，将乳酸菌封装在以乳清蛋白或麦芽糊精为基质，复配阿拉伯胶的静电喷雾胶囊中。
[0006]进一步地，所述乳酸菌为L.plantarum KLDS 1.0328。
[0007]进一步地，所述静电纺丝纤维直径为150
‑
170nm，所述静电喷雾胶囊的粒径为0.8
‑
1.2nm。
[0008]本专利技术的技术方案之二，上述包埋益生菌的阿拉伯胶复合纤维/胶囊的制备方法，具体的：
[0009]当生物聚合物为聚乙烯醇或聚乙烯吡咯烷酮时，包括以下步骤：
[0010]a1.制备乳酸菌菌悬液；将阿拉伯胶粉末溶解于水中得到阿拉伯胶溶液；将聚乙烯醇或聚乙烯吡咯烷酮溶于水得到生物聚合物溶液；生物聚合物溶液和阿拉伯胶溶液搅拌混匀得到混合溶液；
[0011]a2.将所述乳酸菌菌悬液置于所述混合溶液中，搅拌混匀后得到混合菌液；
[0012]a3.向混合菌液中加入助剂后进行静电纺丝或者静电喷雾，得到所述包埋益生菌的阿拉伯胶复合纤维/胶囊。
[0013]当生物聚合物为乳清蛋白或麦芽糊精时，包括以下步骤：
[0014]b1.制备乳酸菌菌悬液；将阿拉伯胶粉末溶解于水中得到阿拉伯胶溶液；将乳清分离蛋白或麦芽糊精置于阿拉伯胶溶液中搅拌混合得到混合溶液；
[0015]b2.将所述乳酸菌菌悬液置于所述混合溶液中，搅拌混匀后得到混合菌液；
[0016]b3.向混合菌液中加入助剂后进行静电纺丝或者静电喷雾，得到所述包埋益生菌的阿拉伯胶复合纤维/胶囊。
[0017]进一步地，所述a1和b1中，制备乳酸菌菌悬液具体步骤如下：将乳酸菌以2％的接种量添加至MRS液体培养基中，于35
‑
39℃条件下厌氧培养20
‑
24h，得到的发酵菌液在4℃下5000
×
g离心10min，用无菌PBS缓冲液洗涤后重新悬浮在无菌PBS缓冲液中，使乳酸菌细胞浓度为109‑
10
10
CFU/mL。
[0018]进一步地，所述a1中：阿拉伯胶溶液的质量体积浓度为20％，所述生物聚合物溶液中聚乙烯醇或聚乙烯吡咯烷酮的质量体积浓度为10％，所述生物聚合物溶液和阿拉伯胶溶液的混合质量比为8:2。
[0019]进一步地，所述b1中：阿拉伯胶溶液的质量体积浓度为4％，所述混合溶液中乳清分离蛋白或麦芽糊精的质量体积浓度为20％。
[0020]进一步地，所述a2和b2中，所述混合菌液中乳酸菌浓度为109‑
10
10
CFU/mL。所述a3和b3中，所述助剂为吐温80，所述助剂的加入量为混合菌液中生物聚合物质量的5％；所述a3和b3中，静电纺丝或者静电喷雾的参数为：电压16
‑
21kV，所述流速为0.3
‑
1.0mL/h，距离10
‑
16cm。
[0021]本专利技术的技术方案之三，上述包埋益生菌的阿拉伯胶复合纤维/胶囊在食品和/或药品和/或保健品中的应用。
[0022]与现有技术相比，本专利技术的有益效果：
[0023]本专利技术所获得的电喷雾胶囊具有易于处理的粉末的物理外观，而电纺纤维呈现为连续的纤维毡。原则上，电喷雾胶囊的形态使其更适合作为食品添加剂，而电喷雾纤维垫则可以在生物活性食品包装设计中发挥更大的作用。
[0024]本专利技术制备的益生元GA协同增效电纺纳米纤维及电喷雾胶囊在功能性食品中具有很高的应用潜力，有利于开发新型的益生菌稳态递送体系。
[0025]本专利技术采用电流体动力学技术成功将乳酸菌封装在PVOH、PVP、WPC及MD为基质，复配益生元GA的电纺纤维及电喷雾胶囊中。不同高聚物溶液构建的封装体系形貌迥异，菌体可沿着纳米纤维被定向包裹或在胶囊中随机分布，生物高聚物与菌体之间可能存在更多的分子内及分子间氢键相互作用，且具有应用于热处理食品的潜力。PVOH/GA纤维对该菌体的封装率最高，且在模拟胃肠道中存活率较高，其次是WPC/GA及PVP/GA体系。添加GA有效改善
了电喷雾胶囊抵御模拟胃肠道胁迫的能力。PVOH/GA纤维及WPC/GA胶囊在渗透压及高温高湿胁迫下的抗性较强，且在25℃及4℃贮藏28d后活力损失较低，而MD/GA内菌体稳定性较低。多数封装基质复水后菌体仍保有原代谢产酸及抑菌能力。以上研究为利用电流体动力学技术制备益生菌封装体系及提高菌体的胁迫抗性奠定了理论基础。
附图说明
[0026]图1电流体动力学过程示意图；
[0027]图2为本专利技术实施例不同物料配方电纺纤维的扫描电镜图及其对应的纤维直径分布图，其中A1‑
A3分别代表以PVOH、PVOH/GA、PVOH/GA/L.plantarum KL本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.包埋益生菌的阿拉伯胶复合纤维/胶囊，其特征在于，将乳酸菌封装在以生物聚合物为基质，复配阿拉伯胶的静电纺丝纤维或者静电喷雾胶囊中；其中，所述生物聚合物选自聚乙烯醇、聚乙烯吡咯烷酮、乳清蛋白和麦芽糊精中的一种。2.根据权利要求1所述的包埋益生菌的阿拉伯胶复合纤维/胶囊，其特征在于，将乳酸菌封装在以聚乙烯醇或聚乙烯吡咯烷酮为基质，复配阿拉伯胶的静电纺丝纤维中；或者，将乳酸菌封装在以乳清蛋白或麦芽糊精为基质，复配阿拉伯胶的静电喷雾胶囊中。3.根据权利要求1所述的包埋益生菌的阿拉伯胶复合纤维/胶囊，其特征在于，所述乳酸菌为L.plantarum KLDS 1.0328。4.根据权利要求1所述的包埋益生菌的阿拉伯胶复合纤维/胶囊，其特征在于，所述静电纺丝纤维直径为150
‑
170nm，所述静电喷雾胶囊的粒径为0.8
‑
1.2nm。5.一种根据权利要求1
‑
4任一项所述的包埋益生菌的阿拉伯胶复合纤维/胶囊的制备方法，其特征在于，当生物聚合物为聚乙烯醇或聚乙烯吡咯烷酮时，包括以下步骤：a1.制备乳酸菌菌悬液；将阿拉伯胶粉末溶解于水中得到阿拉伯胶溶液；将聚乙烯醇或聚乙烯吡咯烷酮溶于水得到生物聚合物溶液；生物聚合物溶液和阿拉伯胶溶液搅拌混匀得到混合溶液；a2.将所述乳酸菌菌悬液置于所述混合溶液中，搅拌混匀后得到混合菌液；a3.向混合菌液中加入助剂后进行静电纺丝或者静电喷雾，得到所述包埋益生菌的阿拉伯胶复合纤维/胶囊；当生物聚合物为乳清蛋白或麦芽糊精时，包括以下步骤：b1.制备乳酸菌菌悬液；将阿拉伯胶粉末溶解于水中得到阿拉伯胶溶液；将乳清分离蛋白或麦芽糊精置于阿拉伯胶溶液中搅拌混合得到混合溶液；b2.将所述乳酸菌菌悬液置于所述混合溶液中，搅拌混匀后得到混合菌液；b3.向混合菌液中加入助剂后进行静电纺丝或者静电喷雾，得到所述包埋益生菌的...

【专利技术属性】
技术研发人员：侯俊财，马佳歌，姜瞻梅，徐聪，王婉，
申请(专利权)人：东北农业大学，
类型：发明
国别省市：