指示益生菌活度的可食用微膠囊及其製備方法和應用的製作方法

2023-05-24 09:51:06

專利名稱：指示益生菌活度的可食用微膠囊及其製備方法和應用的製作方法
技術領域：
本發明涉及一種微膠囊及其製備方法，特別是涉及一種可指示益生菌活度的可食用微膠囊及其製備方法和應用。
背景技術：
微膠囊技術是一種用途廣泛、發展迅速的新技術，它在食品工業、醫藥工業等領域發揮著重要的作用，已得到越來越多的關注。通過一系列特殊的方法，製成具有囊壁結構的、保留或截留某些物質的微粒，從而實現保護敏感性成分、控制芯材的釋放、改變物料存在狀態等目標。目前微膠囊技術在我國食品工業中的應用尚處於起步階段，種類相對較少，功能較為單一，多集中在營養補充劑或香精香料緩釋劑。開發一種食用安全、功能多樣的微膠囊是市場的必然需求和未來的發展趨勢。海藻酸鈉，是一種從褐藻或細菌中提取出的天然多糖，由古洛糖醛酸和甘露糖醛酸通過α (1-4)糖苷鍵連結而成。它具有食品添加劑所需的穩定性和安全性。溫和的溶膠-凝膠過程、良好的生物相容性使海藻酸鈉適於作為包埋營養功能因子或細胞的微膠囊壁材。近年來海藻酸鈉作為微膠囊載體的優越性越來越引起人們的重視。花青素是自然界一類廣泛存在於植物中的水溶性天然色素。花青素為人體帶來多種益處，它是一種有效的抗氧化劑，能夠保護人體免受自由基損傷，還能夠增強血管彈性，改善循環系統，增進皮膚的光滑度，抑制炎症和過敏，改善關節的柔韌性等。紫薯和紫甘藍即是常見的富含花青素的天然食材。然而花青素的穩定性不高，在食品加工和貯藏過程中很容易被破壞。微膠囊技術可起到有效的保護作用，提高其穩定性。另外，花青素對PH敏感，可呈藍、紫、紅、橙等不同色澤，比如在鹼性介質為藍色，在酸性介質中為紫紅色，在中性介質中呈無色。此性質可用於指示食品體系的酸鹼度，作為分子美食的原料，也可增加食用時的趣味性。益生菌不但可以提高食品的營養價值、改善食品風味、提高食品保藏性和附加值，而且具有特殊的生理活性和營養功能。益生菌往往都有自己的最適存活PH值，過高或者過低都將顯著影響並降低益生菌的活度。目前的益生菌產品中對益生菌活度並沒有直觀的指示，因此，將天然花青素對PH值的敏感性和食品微膠囊技術結合，應用於益生菌的包埋及益生菌活度的指示，利於開發出一種兼具實用性、營養性和趣味性的新型可食用微膠囊產品。通過對國內外專利文獻、期刊雜誌及其他公開發表的文獻進行檢索，本發明在國內外未見報導。

發明內容
本發明要解決的技術問題是提供一種可食用的指示益生菌活度的微膠囊及其製備方法和應用。為達上述目的，本發明一種指示益生菌活度的可食用微膠囊，包括芯材和壁材，所述芯材含有天然色素提取物和活性益生菌，所述壁材含有氯化鈣、天然多糖或者所述壁材含有氯化鈣、天然多糖和蛋白質。本發明的微膠囊，其中所述天然色素是從植物組織中提取的花青素，可從常見的甘藍、紫薯、紫米、藍莓、葡萄皮等食材中提取，由於不同的品種提取的花青素PH敏感性不同，故可用於不同益生菌的顏色指示。本發明的微膠囊，可適用於其他益生菌，因為益生菌的活性與周圍的微環境的pH值直接相關，其中優選所述活性益生菌為乳酸菌。進一步地，更優選所述乳酸菌為雙歧桿菌、嗜熱鏈球菌、保加利亞乳桿菌中的一種或任意兩種以上的組合。本發明的微膠囊，不局限於海藻酸鈉和氯化鈣形成的壁材，可以擴展到在現有壁材的基礎上添加一種或多種蛋白成分，如乳清蛋白、大豆蛋白、明膠等。以達到有效的保護益生菌活性，提高益生菌活度時間的效果。其中優選所述天然多糖為海藻酸鈉。本發明的微膠囊，優選為直徑在0.5-5mm的球形。本發明製備上述微膠囊的方法，包括以下步驟:(I)用去離子水配製質量濃度為1-8%的天然多糖溶液；(2)從天然食材中提取天然色素，得到天然色素提取物水溶液；(3)固化液的配製:將CaCl2粉末加入到水中持續攪拌使其充分溶解，調節溶液的PH值為6 8，得到CaCl2溶液的質量百分比濃度為1_5% ；(4)培養活性益生菌菌液濃度為109-101Qcfu/ml ；(5)將天然多糖溶液、天然色素提取物水溶液和活性益生菌菌液按體積比為1: 1:1-5:1:1混合，混合均勻後排除氣泡得到混合液，將混合液逐滴(優選每滴約0.2-0.5ml，如果每滴量過大，形成的微膠囊顆粒將會更大，不在優選的粒徑0.5-5mm之間)加入到步驟(3)配製的固化液中(優選混合液與固化液的體積比為1:10-25，如將20ml混合液逐滴加入到200-500ml固化液中)，室溫下固定20_40min，然後抽濾除去水相，在室溫下晾乾，製得所述指示益生菌活度的可食用微膠囊。進一步地，本發明的方法，其中所述步驟(2)中從天然食材中提取天然色素可採用本領域常規方法，例如將天然食材洗淨、切塊，稱取100g，加入100-150g去離子水，打漿機打漿1-5分鐘，紗布過濾，濾液過350目篩，收集濾液，10000-12000r/min離心5_10min，收集上清液即為天然色素提取物水溶液。本發明的方法，當壁材中含有蛋白質成分時，在所述步驟(5)之前還包括蛋白質溶液的配置:稱取蛋白粉末，加入去離子水，持續攪拌使蛋白充分水合，使得蛋白溶液的質量百分比為4-8% ;優選所述蛋白為乳清蛋白。相應地，當壁材中含有蛋白質成分時，所述步驟(5)中的混合液是將天然多糖溶液、天然色素提取物水溶液、蛋白質溶液和活性益生菌菌液按體積比1:1: 0.2:1-5:1:0.4:1混合得到。本發明微膠囊可單獨或同時包埋益生菌，包括嗜熱鏈球菌、保加利亞乳桿菌和雙歧桿菌等，用以減緩環境對益生菌生長的影響。本發明微膠囊對PH敏感，可隨外界pH的變化而顯示出不同的顏色，還可利用微膠囊的顏色變化指示益生菌的PH值及其活度。也可用於分子美食，增加食用時的趣味性。本發明與現有技術不同之處在於，本發明微膠囊芯材中含有天然色素提取物和活性益生菌，壁材含有氯化鈣、天然多糖或/和蛋白質。天然色素如紫薯、紫甘藍、紫米、藍莓、葡萄皮中花青素提取物、本身具有較高的營養價值和生物活性。以天然多糖如海藻酸鈉作為壁材進行包埋製備微膠囊，可對不穩定的天然色素進行保護，提高保存率和生物利用效率。且這種可食用微膠囊對環境pH敏感，可隨外界pH的變化顯示出不同的顏色，便於指示微膠囊內部益生菌的生長環境，從而指示益生菌的活度。另外還作為分子美食，該微膠囊光滑圓潤，顏色鮮豔多變，可增加食用的趣味性。下面結合附圖對本發明的指示益生菌活度的可食用微膠囊及其製備方法和應用作進一步說明。


圖1a至圖1b為本發明微膠囊在不同pH值條件下的顏色變化；圖2為以紫甘藍和雙歧桿菌為芯材製備的可食用微膠囊，其雙歧桿菌活性及顏色變化對應圖；圖3不同壁材的可食用紫薯微膠囊，其雙歧桿菌活性及顏色變化對應圖。
具體實施例方式以下是實施例等，但本發明的內容並不局限於這些實施例的範圍。實施例1以紫甘藍天然食材色素提取物及雙歧桿菌為芯材，以海藻酸鈉和氯化鈣為壁材(I)海藻酸鈉溶液的配製:稱取海藻酸鈉粉末，加入去離子水，持續攪拌使其充分溶解，製得的海藻酸鈉溶液的質量百分濃度為1-8% ；(2)紫甘藍天然食材色素提取物水溶液的製備:將紫甘藍洗淨，切塊，稱取100g，加入100-150g去離子水，打漿機打漿1-5分鐘，紗布過濾，濾液過350目篩。收集濾液，10000-12000r/min離心5_10min，收集上清液即為紫甘藍天然食材色素提取物水溶液；(3)固化液的配製:將CaCl2粉末加入到水中持續攪拌使其充分溶解，用鹽酸調節溶液的PH值為6 8，製得的CaCl2溶液的質量百分比濃度為1_5% ；(4)雙歧桿菌等活性益生菌的配製:培養雙歧桿菌等活性益生菌菌液濃度為109-1010cfu/ml ；(5)將海藻酸鈉溶液、紫甘藍天然食材色素提取物水溶液和雙歧桿菌等活性益生菌菌液混合得到混合液，三者混合比為1: 1:1-5:1: I (v/v)，混合均勻後排除氣泡。將溶液用20ml注射器逐滴(每滴約0.2-0.5ml)滴入200_500ml固化液中(即混合液與固定液體積比為:1:10-25)，室溫下固定(即靜置，以便氯化鈣和海藻酸鈉充分接觸和結合，本領域通常稱為固定)20-40min。然後用真空泵抽濾，除去水相。所得微膠囊在室溫下晾乾，製得所述指示益生菌活度的可食用微膠囊。實施例2以紫薯天然食材色素提取物及雙歧桿菌為芯材，以海藻酸鈉、氯化鈣和乳清蛋白為壁材，(I)海藻酸鈉溶液的配製:稱取海藻酸鈉粉末，加入去離子水，持續攪拌使其充分溶解，製得的海藻酸鈉溶液的質量百分濃度為1-8% ；(2)紫薯天然食材色素提取物水溶液的製備:將紫薯洗淨，切塊，稱取100g，力口入100-150g去離子水，打漿機打漿1-5分鐘，紗布過濾，濾液過350目篩。收集濾液，10000-12000r/min離心5_10min，收集上清液即為紫薯天然食材色素提取物水溶液；(3)乳清蛋白溶液的配置:稱取乳清蛋白粉末，加入去離子水，持續攪拌使乳清蛋白充分水合，使得乳清蛋白溶液的質量百分比為4-8% ；(4)固化液的配製:將CaCl2粉末加入到水中持續攪拌使其充分溶解，用鹽酸調節溶液的PH值為6 8，製得的CaCl2溶液的質量百分比濃度為1_5% ；(5)雙歧桿菌等活性益生菌的配製:培養雙歧桿菌等活性益生菌菌液濃度為109-1010cfu/ml ；( 6 )將海藻酸鈉溶液、紫薯天然食材色素提取物水溶液、乳清蛋白水溶液和雙歧桿菌等活性益生菌菌液混合得到混合液，四者混合比為1: 1:0.2:1-5:1:0.4:1 (v/v),混合均勻後排除氣泡。將溶液用20ml注射器逐滴(每滴約0.2-0.5ml)滴入200-500ml固化液中(即混合液與固定液體積比為:1: 10-25)，室溫下固定(即靜置，以便氯化鈣和海藻酸鈉充分接觸和結合，本領域通常稱為固定)20-40min。然後用真空泵抽濾，除去水相。所得微膠囊在室溫下晾乾，製得所述指示益生菌活度的可食用微膠囊。此外，在其他具體實施方式
中壁材還可以是海藻酸鈉、氯化鈣和其他蛋白(例如，大豆蛋白、明膠等)的復配，不限於實施 例中的列舉。本發明的配方原料均為食品級，無毒副作用，食用具有安全性和營養價值。將所述實施例1、2得到的含雙歧桿菌的可食用變色微膠囊加入酸奶中一定時間後，除去酸奶，觀察微膠囊顏色的變化。並用0.9%生理鹽水衝洗微膠囊。將微膠囊用解囊液解囊完全，稀釋一定倍數，MRS培養基37°C培養48小時，計數。其中，解囊液:0.lmol/L磷酸氫二鈉，0.05mol/L朽1檬酸，pH 7.25。同時酸奶中直接加入雙歧桿菌菌體的樣品作為對照。測定微膠囊中雙歧桿菌的活性，並確定微膠囊顏色變化與微膠囊內雙歧桿菌活度的對應關係。按照以下方法進行評價:(I)顏色變化的觀察:將所述實施例1、2得到的微膠囊置於不同pH的緩衝液中，觀察顏色變化，如圖la、圖1b所示。(2)色素及雙歧桿菌包埋率的測定:採用紫外-可見分光光度計測定。包埋率按公式I計算:￡￡(%) =-*100 ( I )
Mo式中:EE—微膠囊中天然食材色素提取物及雙歧桿菌的包埋率(％)M0——初始添加入體系的色素提取物及雙歧桿菌的總量(g)M1——未被包埋，即濾液中色素提取物及雙歧桿菌的含量(g)(3)微膠囊中雙歧桿菌活性與微膠囊顏色的對應關係。用稀釋平板菌落計數法(本領域常用方法)測定微膠囊中存活的雙歧桿菌菌數，觀察微膠囊顏色的變化，與圖1進行比較，確定微膠囊中雙歧桿菌的活性與顏色變化的對應關係。經過測試，此實施例1和2中以紫甘藍、紫薯天然食材色素提取物及雙歧桿菌為芯材的PH變色性可食用微膠囊的包埋率分別是74%和81 %。所述微膠囊在酸奶中一定時間後，雙歧桿菌活性與微膠囊顏色變化的對應關係如圖2所示。當紫甘藍微膠囊顏色由藍色變為紫色時，微膠囊內的雙歧桿菌菌落數下降至IO6CFU,菌落數繼續下降，微膠囊的顏色逐漸轉為紅色。作為酸奶中具有營養價值的雙歧桿菌活性添加成分，菌落數大於IO6CFU具有較高的營養價值，即本發明中微膠囊處於紫色和藍色之間的顏色時，微膠囊內的雙歧桿菌活性較好，具備較高的營養附加值。如圖3所示，紫薯微膠囊中，當壁材中添加乳清蛋白後，雙歧桿菌的存活率由單純的海藻酸鈉-氯化鈣壁材的6天提高到了 15天。同時具備實施例1中所述的指示益生菌活度的功能，當紫薯微膠囊的顏色由紫色變為紅色時，其微膠囊內部的菌落數降為106cfu。由以上結果可知，實施例中所製備的指示雙歧桿菌活度的可食用微膠囊，對雙歧桿菌的包埋效果良好，對雙歧桿菌具有一定的保護效果，顏色變化指示雙歧桿菌活度效果明顯。益生菌往往都有自己的最適存活pH值，過高或者過低都將顯著影響並降低益生菌的活度，目前的益生菌產品中對益生菌活度並沒有直觀的指示。本發明將天然色素對PH值的敏感性和食品微膠囊技術結合，應用於益生菌的包埋及益生菌活度的指示，得到一種兼具實用性、營養性和趣味性的新型可食用微膠囊產品。以上所述的實施例僅僅是對本發明的優選實施方式進行描述，並非對本發明的範圍進行限定，在不脫離本發明設計精神的前提下，本領域普通技術人員對本發明的技術方案作出的各種變形和改進，均應落入本發明權利要求書確定的保護範圍內。
權利要求
1.一種指示益生菌活度的可食用微膠囊，包括芯材和壁材，其特徵在於:所述芯材含有天然色素提取物和活性益生菌，所述壁材含有氯化鈣、天然多糖或/和蛋白質。
2.根據權利要求1所述的微膠囊，其特徵在於:所述天然色素為花青素。
3.根據權利要求1所述的微膠囊，其特徵在於:所述活性益生菌為乳酸菌。
4.根據權利要求3所述的微膠囊，其特徵在於:所述乳酸菌為雙歧桿菌、嗜熱鏈球菌、保加利亞乳桿菌中的一種或任意兩種以上的組合。
5.根據權利要求1所述的微膠囊，其特徵在於:所述天然多糖為海藻酸鈉，優選所述蛋白質為乳清蛋白。
6.根據權利要求1所述的微膠囊，其特徵在於:為直徑在0.5-5mm的球形。
7.製備權利要求1-5任一項所述的微膠囊的方法，其特徵在於，包括以下步驟: (1)用去離子水配製質量濃度為1-8%的天然多糖溶液； (2)從天然食材中提取天然色素，得到天然色素提取物水溶液； (3)固化液的配製:將CaCl2粉末加入到水中持續攪拌使其充分溶解，調節溶液的pH值為6 8，得到CaCl2溶液的質量百分比濃度為1-5% ； (4)培養活性益生菌菌液濃度為109-101(lCfu/ml； (5)將天然多糖溶液、天然色素提取物水溶液和活性益生菌菌液按體積比為I: 1:1-5:1:1混合得到混合液，混合均勻後排除氣泡，將混合液逐滴加入到步驟(3)配製的固化液中，優選每滴0.2-0.5ml，優選混合液與固化液的體積比為1:10-25，室溫下固定20-40min，然後抽濾除去水相，在室溫下晾乾，製得所述指示益生菌活度的可食用微膠囊。
8.根據權利要求7所述的方法，其特徵在於:所述步驟(2)中從天然食材中提取天然色素是將天然食材洗淨、切塊，稱取100g，加入100_150g去離子水，打漿機打漿1-5分鐘，紗布過濾，濾液過350目篩，收集濾液，10000-12000r/min離心5-lOmin，收集上清液即為天然色素提取物水溶液。
9.根據權利要求7所述的方法，其特徵在於:在所述步驟(5)之前還包括蛋白質溶液的配置:稱取蛋白粉末，加入去離子水，持續攪拌使蛋白充分水合，使得蛋白溶液的質量百分比為4-8% ;優選所述蛋白為乳清蛋白。
10.根據權利要求9所述的方法，其特徵在於:所述步驟(5)中是將天然多糖溶液、天然色素提取物水溶液、蛋白質溶液和活性益生菌菌液按體積比1:1: 0.2:1-5:1:0.4:1混合得到混合液。
11.權利要求1-5任一項所述的微膠囊的應用，其特徵在於:用以減緩環境對益生菌生長的影響，同時利用微膠囊的顏色變化指示益生菌的PH值和益生菌活度。
12.權利要求1-5任一項所述的微膠囊的應用，其特徵在於:用於分子美食，增加食品食用時的趣味性。
全文摘要
本發明涉及一種可指示益生菌活度的可食用微膠囊及其製備方法和應用。該微膠囊包括芯材和壁材，所述芯材含有天然色素提取物和活性益生菌，所述壁材含有氯化鈣、天然多糖或/和蛋白質。本發明微膠囊可單獨或同時包埋益生菌，包括嗜熱鏈球菌、保加利亞乳桿菌和雙歧桿菌等，用以減緩環境對益生菌生長的影響。本發明微膠囊對pH敏感，可隨外界pH的變化而顯示出不同的顏色，還可利用微膠囊的顏色變化指示益生菌的pH值及其活度。也可用於分子美食，增加食用時的趣味性。
文檔編號A23P1/04GK103169140SQ20121058177
公開日2013年6月26日 申請日期2012年12月27日 優先權日2012年12月27日
發明者冷小京, 劉飛, 楊立芳 申請人:北京中天神舟航天食品技術研究院