内源乳化法制备青春双歧杆菌微胶囊_张智.pdf

现代食品科技 Modern Food Science and Technology 2023,Vol.39,No.6 171 内源乳化法制备青春双歧杆菌微胶囊 张智1*，周楠1，冯丽荣2，景仕豪1，张晓彤1，章圣龙2，蒋士龙3，解庆刚3（1.东北林业大学林学院，黑龙江省森林食品资源利用重点实验室，黑龙江哈尔滨 150040）（2.黑龙江国宏节能环保有限公司，黑龙江哈尔滨 150040）（3.黑龙江飞鹤乳业有限公司，黑龙江哈尔滨 150040）摘要：为提高青春双歧杆菌存活率及抵抗不利环境的能力，以青春双歧杆菌为研究对象，采用海藻酸钠与乳清蛋白为复合壁材，通过内源乳化法制备微胶囊，并对其进行模拟人工胃肠试验和贮藏稳定性试验。以包埋率为考察指标，根据单因素试验探究海藻酸钠添加量、水相油相体积比、吐温 80 添加量、搅拌速度和乳化时间等因素对包埋率的影响。采用响应面分析法对海藻酸钠添加量、吐温 80 添加量、搅拌速度进行分析和优化。结果表明:制备青春双歧杆菌微胶囊的最佳工艺条件为海藻酸钠添加量 2%（m/m），吐温80 添加量 0.6 mL，搅拌速度 430 r/min，包埋率为 83.05%。青春双歧杆菌微胶囊于模拟人工胃、肠液中放置 180 min，菌体存活率分别为 59.89%、66.45%；于 4 环境下贮藏42 d，存活率为 56.83%。研究表明：以内源乳化法制得的青春双歧杆菌微胶囊对模拟胃肠液环境具有良好的耐酸性及肠溶性，在 4 环境中具有良好的贮藏稳定性。关键词：青春双歧杆菌；内源乳化法；微胶囊；包埋率 文章编号：1673-9078(2023)06-171-179 DOI:10.13982/j.mfst.1673-9078.2023.6.0813 Preparation of Bifidobacterium adolescentis Microcapsules by Endogenous Emulsification ZHANG Zhi1*,ZHOU Nan1,FENG Lingrong2,JING Shihao1,ZHANG Xiaotong1,ZHANG Shenglong2,JIANG Shilong3,XIE Qinggang3(1.Heilongjiang Provincial Key Laboratory of Forest Food Resources Utilization,School of Forestry,Northeast Forestry University,Harbin 151800,China)(2.Heilongjiang Guohong Energy Conservation and Environmental Protection Co.Ltd.,Harbin 151800,China)(3.Heilongjiang Feihe Dairy Co.Ltd.,Harbin 150040,China)Abstract:To improve the survival rate of Bifidobacterium adolescentis and its resistance to unfavorable environments,Bifidobacterium adolescentis microcapsules were constructed via endogenous emulsification with sodium alginate and whey proteins as composite wall materials.Simulated artificial gastrointestinal tests and storage stability tests were performed,and,using efficiency as an evaluation index,the effects of sodium alginate addition,the water-to-oil volume ratio,Tween 80 addition,stirring speed,and emulsification time were investigated based on a single factor design.Analysis and optimization of sodium alginate addition,Tween 80 concentration,and stirring speed were performed using response surface methodology;the optimal conditions for the preparation of Bifidobacterium adolescentis microcapsules were 2%sodium alginate,0.6 mL Tween 80,and a stirring speed of 430 r/min,under which an encapsulation rate of 83.05%was obtained.Bifidobacterium adolescentis microcapsules were then placed in simulated artificial gastric and intestinal juices for 180 minutes to investigate bacterial survival,under which rates of 59.89%and 66.45%were obtained,respectively.Storage was then investigated,and optimum results of 56.83%survival were obtained for microcapsules retained at 4 over 42 days.The results demonstrated good acid resistance and enteric solubility for Bifidobacterium adolescentis microcapsules produced by endogenous emulsification and indicated that capsules are stable when stored at 4.Key words:Bifidobacterium adolescentis;endogenous emulsification;microcapsules;encapsulation efficiency 引文格式：张智,周楠,冯丽荣,等.内源乳化法制备青春双歧杆菌微胶囊J.现代食品科技,2023,39(6):171-179.ZHANG Zhi,ZHOU Nan,FENG Lingrong,et al.Preparation of Bifidobacterium adolescentis microcapsules by endogenous emulsification J.Modern Food Science and Technology,2023,39(6):171-179.收稿日期：2022-06-27 基金项目：黑龙江省第一批“揭榜挂帅”科技攻关项目（2021ZXJ03B03）；黑龙江省“百千万”工程科技重大专项（2020ZX07B01-3-2）作者简介：张智（1964-），女，博士，教授，研究方向：食品发酵、植物生物转化、功能食品，E-mail：L 现代食品科技 Modern Food Science and Technology 2023,Vol.39,No.6 172 益生菌作为一种活性微生物，适当摄入后会对宿主产生积极影响。近些年来，益生菌在食品中的使用 有所增加，已被用于各种益生菌菌株的商业开发，旨在增加食品的营养、保健等功能，因此市场对益生菌产品的需求也越来越大。据研究表明，益生菌具有维持肠道菌群平衡、提高机体免疫功能等重要作用1-3。双歧杆菌是人体肠道内重要的严格厌氧益生菌，培养困难，氧气、pH 值等因素均会影响其生长繁殖，且在胃液环境下难以生存，导致其无法发挥其益生作用4。微胶囊是指由天然或人工合成的高分子材料研制而成的具有聚合物壁壳的微型容器或包装物5。微囊化技术是在小颗粒（称为芯材）周围形成连续薄膜（称为壁材），将小颗粒与外界环境隔离，从而保护敏感物质的活性。利用微胶囊技术，可以降低肠胃对益生菌的杀伤，提高其存活率6,7。现阶段对益生菌群、香气物质、油脂类等物质的包封多以海藻酸钠为主要壁 材8,9，其在溶解性、成膜性和凝胶性等方面都具有一定的优势且价格低廉，是迄今为止制作微胶囊的最佳壁材10。海藻酸钠也是最常用作封装材料的聚合物之一，可形成一种高度通用、高生物相容性并可用于保护活性成分的无毒基质，尤其是对热、pH 等敏感益生菌的处理和储存11,12。蔡赛波13以海藻酸钠为壁材，采用内源乳化法制备唾液乳杆菌微胶囊，试验表明：包埋后的唾液乳杆菌微胶囊在 4 下储存 5 周，菌体存活率仍保持较高水平。Holkem 等14利用海藻酸钠进行包埋，微囊化后的双歧杆菌 MBB-12 在酸性条件下能够有效保护益生菌通过模拟胃肠液通道，这些颗粒能够在-18 的温度下储存120 d，室温下储存60 d。Krasaekoopt 等15以海藻酸钠为壁材，将双歧乳杆菌与其混合均匀，注入 CaCl2固化液后得双歧杆菌微胶囊，结果表明制得的微胶囊各项指标均符合预期。制备微胶囊的常用方法有内源乳化法16、喷雾干燥法17、挤压法18、锐孔法19和复凝聚法20等，其中内源乳化法相较其他制备方法具有可控粒径、囊壁光滑以及操作简化等的优点21,22。虽然目前越来越多的企业开始采用内源乳化法制备微胶囊并进行工业化生产，但针对青春双歧杆菌作为芯材制备微胶囊的研究并不多见，多以凝胶微球包裹法、微胶囊造粒仪及工业化培养基的形式培养，且因青春双歧杆菌的特殊敏感性，导致其生产成本高并难以应用于普通生产。基于此，本试验将青春双歧杆菌以海藻酸钠与乳清蛋白作为复合壁材制备微胶囊，通过单因素结合响应面法优化工艺参数，并对优化后所得微胶囊进行贮藏稳定性测定及人工模拟胃肠道消化试验，旨在通过微胶囊化的方法，提高其稳定性，从而增加对不利环境的抵御能力，为青春双歧杆菌微胶囊化的研究提供了理论依据。1 材料与仪器 1.1 材料与仪器 青春双歧杆菌，实验室保藏菌种；海藻酸钠，天津市光复精细化工研究所；乳清蛋白，美国邦嘉乳品有限公司；胃蛋白酶（1:3 000）、胰蛋白酶（1:250），上海源叶生物科技有限公司；碳酸钙，北京康普汇维科技有限公司；冰醋酸，北京漕港化学试剂有限公司；大豆油，黑龙江九三油脂有限责任公司；吐温 80，北京化学试剂有限公司；磷酸氢二钾，天津市天力化学试剂有限公司。手持移液器，德国 Eppendorf 股份公司；MIK-PH160 pH 计，杭州美控自动化技术有限公司；TGL-16G 型高速离心机，上海中科华辰有限公司；LRH-150F 恒温生化培养箱，南京贝登生物科技有限公司；D-1 全自动高压蒸汽灭菌锅，上海乔跃电子有限公司；LG-1002-A 超净工作台，苏州真田洁净设备有限公司；0.22 m、0.45 m Millipore 滤膜，天津因赛科技发展有限公司；HZ85-2 恒温磁力搅拌机，海司乐仪器有限公司；BS224S 赛多利斯分析天平，上海精密仪器仪表有限公司。1.2 实验方法 1.2.1 菌悬液的制备 配制 TPY 液体培养基，接种体积分数为 2%的青春双歧杆菌，于 37 恒温条件下培养 20 h，经过 23次传代活化后离心（4 000 r/min，4，15 min），将收集到的菌体用质量分数 0.9%无菌生理盐水洗