内源乳化凝胶法制备嗜热链球菌微胶囊及其性质的研究

论文摘要

肠道益生菌群是构筑肠道粘膜屏障的主要组成部分,为机体抵御病原菌的侵袭提供强大的生物屏障,在维持肠道功能及机体的健康方面发挥着重要的生理作用。通过微胶囊化能将益生菌菌体与外界环境分开,避免其受损害,利于储存和运输;采用肠溶性壁材,能防止胃液破坏,使其到达肠道遇肠液后溶解,从而使尽可能多的菌体到达肠道并定植于肠粘膜上,真正起到保健和治疗的作用。本文以嗜热链球菌为模式菌株,以内源乳化凝胶法对其进行包埋,得到微米级壳聚糖/海藻酸微胶囊,并研究了其在模拟胃肠道环境下的释放性和耐受性,从而可以得到以下结论:（1）内源乳化凝胶法制备微胶囊的最佳条件:海藻酸钠浓度为15g·L-1,乳化剂Span80用量为0.7%,水与油的体积比为1:8,CaCO3与NaALG质量比为1:5。在此条件下得到目的粒径40～60μm范围内微胶囊的百分含量为80.2%。通过对酪蛋白的包埋及其释放特性研究,得出最佳的壳聚糖覆膜条件为壳聚糖浓度4mg/mL,壳聚糖溶液pH=6,成膜反应时间10min。（2）优化嗜热链球菌（Streptoccus thermophilus ST1）高密度培养基,最适碳源为蔗糖,最佳浓度为0.5%;最适氮源为大豆蛋白胨,最佳浓度为2.0%;适量的酵母膏和吐温80能促进嗜热链球菌的增殖,最适添加浓度为0.5%和0.1%,过量反而会抑制乳酸菌的增殖;柠檬酸二铵、乙酸钠和硫酸镁等无机盐也能促进乳酸菌的增殖,最适添加浓度为0.2%,0.3%和0.05%,过量也会抑制乳酸菌的增殖。通过Plackett-Burman试验得出蔗糖、大豆蛋白胨和酵母膏对菌体生长影响最为显著。通过响应面优化试验得出最适添加浓度为0.56%,0.54%和2.12%,菌体密度达到1.223。同时研究了温度、初始pH、接种量对乳酸菌高密度培养的影响。优化嗜热链球菌（Streptoccus thermophilus ST1）高密度培养条件,最适培养温度39℃,最适初始pH7.7,最适接种量5%。优化后大大缩短了生长延滞期,菌体密度达1.412。在5L发酵罐中进行嗜热链球菌的增殖培养, 6h菌体浓度达到最大,可达到OD600为1.71。（3）嗜热链球菌海藻酸微胶囊的最佳制备工艺为菌体:胶量=1:1,Span80浓度为0.7%,乳化时间为15min,海藻酸钠浓度为1.5%,包埋率为75.6%。壳聚糖/海藻酸微胶囊较海藻酸微胶囊提高了被包埋嗜热链球菌的存活率,提高了65.74%;壳聚糖/海藻酸微胶囊在人工肠液中较海藻酸微胶囊难释放,释放时间长,释放缓慢;壳聚糖覆盖后,微胶囊在胃液作用下有更高的胃酸耐受性;同时耐胆汁酸性加强,在人工胃液中（pH=1.2）放置2h,活菌数仍能达到8.2×107c fu/mL,在胆汁酸溶液中处理6h,活菌数能达到1.99×10 9cfu/mL。壳聚糖/海藻酸微胶囊耐胃酸后仍有一定的发酵活力。放于冰箱中4℃保存2个月,菌体存活率仍然达到94.8%,根据国家对保健产品的要求,经计算该微胶囊有效期为94.544天,延长了保藏时间。综上所述,内源乳化凝胶法制备嗜热链球菌壳聚糖/海藻酸微胶囊是可行的,能增强菌体对外界环境因素的抵抗能力,显著提高菌体在低温保存期和到达肠道后的存活率,使乳酸菌更好地起到有益于健康的作用。微胶囊的粒径范围控制在40～60μm,便于将微胶囊加入到饮料、食品等中去,为新型微生态制剂的开发奠定了基础。

论文目录

• 摘要
• Abstract
• 1 前言
• 1.1 内源乳化凝胶法制备微胶囊
• 1.1.1 微胶囊技术简介
• 1.1.2 微胶囊技术发展历史
• 1.1.3 微胶囊的制备方法
• 1.1.4 微胶囊的特点、功能、应用
• 1.1.5 壳聚糖/海藻酸微胶囊的研究
• 1.2 乳酸菌及其微生态制剂
• 1.2.1 乳酸菌
• 1.2.2 微生态制剂
• 1.2.3 乳酸菌作为微生态制剂作用机理
• 1.2.4 微胶囊化产品国内外研究进展及其存在问题
• 1.3 乳酸菌的微胶囊化
• 1.3.1 乳酸菌微胶囊技术
• 1.3.2 乳酸菌微胶囊化方法
• 1.3.3 乳酸菌微胶囊化意义
• 1.4 立题思路与研究内容
• 1.4.1 立体思路
• 1.4.2 研究内容
• 2 微米级海藻酸/壳聚糖微胶囊制备的研究
• 2.1 导言
• 2.2 实验材料
• 2.2.1 主要试剂
• 2.2.2 主要仪器
• 2.2.3 试剂配制
• 2.3 实验方法
• 2.3.1 制备方法
• 2.3.2 测定方法
• 2.3.3 试验方法
• 2.4 结果与分析
• 2.4.1 海藻酸微胶囊最佳制备工艺条件的确定
• 2.4.2 挤压法跟内源乳化凝胶法的比较
• 2.4.3 海藻酸钠与酪蛋白的添加比例对酪蛋白-壳聚糖海藻酸微胶囊的影响
• 2.4.4 壳聚糖海藻酸微胶囊释放的研究
• 2.5 本章小结
• 3 嗜热链球菌（Streptoccus thermophilus ST1）高密度培养的研究
• 3.1 导言
• 3.2 实验材料
• 3.2.1 菌种
• 3.2.2 主要试剂
• 3.2.3 主要仪器
• 3.2.4 培养基
• 3.3 实验方法
• 3.3.1 测定方法
• 3.3.2 菌体培养方法
• 3.3.3 嗜热链球菌生长曲线的测定
• 3.3.4 嗜热链球菌高密度培养基的优化
• 3.3.5 高密度培养条件的优化
• 3.3.6 嗜热链球菌的发酵罐实验
• 3.4 结果与分析
• 3.4.1 嗜热链球菌生长曲线的测定
• 3.4.2 嗜热链球菌高密度培养基的优化
• 3.4.3 高密度培养条件的优化
• 3.4.4 优化前后生长曲线
• 3.4.5 嗜热链球菌发酵罐实验
• 3.5 本章小结
• 4 嗜热链球菌壳聚糖/海藻酸微胶囊的制备及其性质研究
• 4.1 导言
• 4.2 实验材料
• 4.2.1 菌种
• 4.2.2 主要试剂
• 4.2.3 主要仪器
• 4.2.4 培养基
• 4.2.5 溶液的配制
• 4.3 实验方法
• 4.3.1 嗜热链球菌的准备
• 4.3.2 嗜热链球菌海藻酸微胶囊的制备
• 4.3.3 含嗜热链球菌－壳聚糖海藻酸微胶囊的制备
• 4.3.4 嗜热链球菌海藻酸微胶囊包埋产率的测定
• 4.3.5 壳聚糖/海藻酸微胶囊与海藻酸微胶囊中嗜热链球菌存活性的比较
• 4.3.6 壳聚糖/海藻酸微胶囊在人工肠液中的释放特性
• 4.3.7 壳聚糖/海藻酸微胶囊中嗜热链球菌在模拟人工胃液中存活性的测定
• 4.3.8 壳聚糖/海藻酸微胶囊中嗜热链球菌对胆汁酸的耐受性测定
• 4.3.9 壳聚糖/海藻酸微胶囊耐胃酸后的发酵活力测定
• 4.3.10 壳聚糖/海藻酸微胶囊的稳定性实验
• 4.4 结果与分析
• 4.4.1 嗜热链球菌海藻酸微胶囊制备的正交实验
• 4.4.2 壳聚糖/海藻酸微胶囊与海藻酸微胶囊中嗜热链球菌存活性的比较
• 4.4.3 壳聚糖/海藻酸在模拟人工肠液中的释放性
• 4.4.4 壳聚糖/海藻酸微胶囊中嗜热链球菌在模拟人工胃液中的存活性能
• 4.4.5 壳聚糖/海藻酸微胶囊中嗜热链球菌对胆汁酸的耐受性测定
• 4.4.6 壳聚糖/海藻酸微胶囊耐胃酸后的发酵活力测定
• 4.4.7 壳聚糖/海藻酸微胶囊的稳定性实验
• 4.5 本章小结
• 5 结论
• 参考文献
• 致谢
• 硕士发表文章