本文關(guān)鍵詞：噴霧干燥法乳酸菌微膠囊的制備及其在仔豬體內(nèi)的應(yīng)用研究

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【摘要】：益生菌為存在于人體及動(dòng)物腸道內(nèi)的一類(lèi)有益活性微生物,其具有維持腸道內(nèi)生態(tài)環(huán)境平衡、促進(jìn)營(yíng)養(yǎng)物消化吸收、抑制致病菌生長(zhǎng)、提高機(jī)體免疫力等功效,對(duì)保持人體及動(dòng)物的健康以及預(yù)防和治療疾病方面具有重要的意義。然而由于益生菌對(duì)外界條件較為敏感,當(dāng)處于高溫、酸、氧氣等不利條件下時(shí)會(huì)產(chǎn)生大量死亡,從而減弱了其對(duì)人體及動(dòng)物產(chǎn)生的有益作用。本文通過(guò)選擇不同種類(lèi)的多糖與蛋白質(zhì)進(jìn)行復(fù)配,通過(guò)噴霧干燥法,進(jìn)行對(duì)益生菌的微膠囊化,來(lái)保護(hù)益生菌免受外界不利環(huán)境影響。研究分析了不同多糖與蛋白質(zhì)配比對(duì)益生菌在噴霧干燥、體外模擬消化以及存儲(chǔ)過(guò)程中存活率的影響。在此基礎(chǔ)上,通過(guò)開(kāi)展動(dòng)物實(shí)驗(yàn),以仔豬為載體,進(jìn)一步研究了益生菌微膠囊在豬胃腸道內(nèi)的消化、釋放、定殖性質(zhì),以及其對(duì)豬腸道內(nèi)沙門(mén)氏菌生長(zhǎng)的抑制作用。主要的研究?jī)?nèi)容和實(shí)驗(yàn)結(jié)果如下:首先,研究了高熔點(diǎn)油脂(HMF)的添加對(duì)噴霧干燥過(guò)程中三種不同益生菌(Lactobacillus zeae LB1,Lactobacillus reuteri S64、K67)的保護(hù)作用。先對(duì)三種益生菌在不同溫度(54℃,57℃,60℃,63℃以及66℃)下的耐熱性進(jìn)行測(cè)定,發(fā)現(xiàn)LB1的耐熱性為三者最差,具體耐熱性順序依次為:S64K67LB1,因此益生菌LB1在噴霧干燥中的存活率為三者中最低,需要對(duì)其進(jìn)行進(jìn)一步的保護(hù)。噴霧干燥后,與添加植物油的益生菌微膠囊相比,添加了HMF的微膠囊中溫度敏感型益生菌LB1的存活率顯著增加,當(dāng)添加的HMF與酪蛋白酸鈉壁材的質(zhì)量比例從0.25增加至1.00時(shí),噴霧干燥后益生菌LB1的存活率從15%增加至63%。差式掃描量熱儀檢測(cè)結(jié)果顯示,隨著高熔點(diǎn)油脂添加量的增加,其乳狀液融化焓也隨之增加,并且其焓值大小與益生菌LB1噴霧干燥后的存活率具有較好的相關(guān)性。通過(guò)將噴霧干燥后益生菌培養(yǎng)在NaCl-MRS培養(yǎng)板中發(fā)現(xiàn),在添加有HMF的微膠囊中,益生菌LB1以及K67的存活率顯著提高,說(shuō)明HMF的添加將會(huì)降低益生菌細(xì)胞膜在噴霧干燥過(guò)程中受到的損害。共聚焦顯微鏡及掃描電子顯微鏡測(cè)定結(jié)果顯示,益生菌微膠囊顆粒直徑均在15-20μm,呈不規(guī)則球形,益生菌與HMF油滴均勻分布在酪蛋白酸鈉基質(zhì)中,而非油相中。為進(jìn)一步增強(qiáng)HMF-酪蛋白酸鈉益生菌微膠囊在體外模擬消化以及存儲(chǔ)過(guò)程中的穩(wěn)定性,使用麥芽糊精、普魯蘭糖、阿拉伯膠以及印度樹(shù)膠與酪蛋白酸鈉壁材進(jìn)行復(fù)配。研究發(fā)現(xiàn),阿拉伯膠與印度樹(shù)膠的添加將會(huì)增強(qiáng)HMF-酪蛋白酸鈉益生菌微膠囊的體外模擬消化性質(zhì),而麥芽糊精與普魯蘭糖的添加則會(huì)損害其體外模擬消化性質(zhì),其中最佳的配方為阿拉伯膠與酪蛋白酸鈉質(zhì)量比為3:1,其在6h的體外模擬消化實(shí)驗(yàn)中益生菌的存活率僅下降1.2 log CFU/mL。體外釋放實(shí)驗(yàn)(在豬腸道內(nèi)容物中進(jìn)行)表明,所有微膠囊均可以在1h內(nèi)釋放全部包埋的益生菌,并且其存活率在6h的體外培養(yǎng)中維持不變,說(shuō)明釋放后益生菌可以較好的在腸道環(huán)境存活。在為期16周不同水分活度(0.11-0.76)條件下的存儲(chǔ)實(shí)驗(yàn)中,通過(guò)每周對(duì)微膠囊進(jìn)行玻璃化轉(zhuǎn)變溫度測(cè)定發(fā)現(xiàn),益生菌的存活率與微膠囊基質(zhì)的玻璃化轉(zhuǎn)變溫度呈正相關(guān)關(guān)系,其中酪蛋白酸鈉-阿拉伯膠益生菌微膠囊表現(xiàn)出了最高的存活率,這與其最高的玻璃化轉(zhuǎn)變溫度一致。共聚焦顯微鏡以及掃描電子顯微鏡測(cè)試表明,酪蛋白酸鈉-普魯蘭微膠囊呈中空結(jié)構(gòu),這是由于兩者的相容性不佳,微膠囊顆粒中出現(xiàn)相分離所導(dǎo)致的,相反酪蛋白酸鈉-阿拉伯膠微膠囊顆粒中中空結(jié)構(gòu)比例明顯減少,這是由于阿拉伯膠內(nèi)含有一定量的蛋白成分,這些蛋白質(zhì)通過(guò)共價(jià)鍵與多糖分子鏈相連接,使得其與酪蛋白酸鈉具有較好的相容性。隨后,研究了兩種不同蛋白質(zhì)(大豆分離蛋白、酪蛋白酸鈉)與海藻酸鈉復(fù)配后,對(duì)包埋于其中的益生菌在噴霧干燥、體外模擬消化以及存儲(chǔ)過(guò)程中的存活率的影響。研究發(fā)現(xiàn),蛋白質(zhì)的添加將會(huì)增強(qiáng)海藻酸鈉益生菌微膠囊的體外模擬消化性質(zhì),其中最佳的配方為大豆分離蛋白與海藻酸鈉質(zhì)量比為1:3,其在6h的體外模擬消化實(shí)驗(yàn)中益生菌的存活率僅下降0.6 log CFU/mL。掃描電子顯微鏡顯示,顆粒的表面光滑并沒(méi)有發(fā)現(xiàn)有殘留的益生菌,說(shuō)明所有的壁材均較好的包埋了益生菌,對(duì)于含蛋白質(zhì)的微膠囊顆粒,其內(nèi)部呈中空結(jié)構(gòu),這與兩種壁材間出現(xiàn)相分離現(xiàn)象有關(guān)。在為期16周不同水分活度(0.11-0.76)條件下的存儲(chǔ)實(shí)驗(yàn)中,酪蛋白酸鈉-海藻酸鈉益生菌微膠囊表現(xiàn)出了最高的存活率,其中在水分活度為0.11的條件下,益生菌存活率最高,在16周的存儲(chǔ)后,其中的活菌濃度僅下降0.3 log CFU/mL,差式掃描量熱儀結(jié)果顯示該微膠囊顆粒具有兩個(gè)玻璃化轉(zhuǎn)變溫度,說(shuō)明其內(nèi)部出現(xiàn)了相分離現(xiàn)象。最后,將益生菌微膠囊先進(jìn)行體外模擬釋放實(shí)驗(yàn),然后再實(shí)際應(yīng)用于仔豬體內(nèi),研究其在豬胃腸道中的消化、釋放、定殖以及對(duì)沙門(mén)氏菌的抑制性質(zhì)。體外模擬釋放實(shí)驗(yàn)(在豬空腸、回腸、盲腸內(nèi)容物中進(jìn)行)顯示,益生菌微膠囊可以在1h內(nèi)釋放全部包埋于其中的益生菌,并且可以較好的存活于腸道環(huán)境中,對(duì)于添加有沙門(mén)氏菌的樣品,益生菌的添加還可以有效的抑制其生長(zhǎng),使其在6h的培養(yǎng)時(shí)間中保持?jǐn)?shù)量不變。在體內(nèi)實(shí)驗(yàn)中發(fā)現(xiàn),益生菌的微膠囊化可以有效保護(hù)益生菌通過(guò)胃酸消化,順利釋放并定殖于腸道中,其糞便中益生菌數(shù)量與未包埋的益生菌組相比,濃度顯著增加,增幅達(dá)到約1.5 log CFU/mL。通過(guò)對(duì)益生菌包埋組豬腸道內(nèi)容物(空腸、回腸、結(jié)腸、盲腸)進(jìn)行培養(yǎng)發(fā)現(xiàn),其中的益生菌濃度顯著高于豬糞便中益生菌的濃度,說(shuō)明益生菌已較好的定殖于豬腸道中,相當(dāng)一部分的益生菌將粘附在豬腸道內(nèi),并不會(huì)隨著腸道蠕動(dòng)而排出體外。對(duì)于感染沙門(mén)氏菌的仔豬,通過(guò)灌胃益生菌微膠囊,其空腸、回腸、盲腸以及結(jié)腸中沙門(mén)氏菌的數(shù)量顯著降低,降幅分別達(dá)0.99,2.17,1.77,1.41 log CFU/mL,并且在中途停止喂食益生菌微膠囊5天后,檢測(cè)出的沙門(mén)氏菌濃度依然沒(méi)有變化,說(shuō)明定殖于腸道中的益生菌能夠通過(guò)持續(xù)的繁殖來(lái)抑制其中沙門(mén)氏菌的生長(zhǎng)。
【學(xué)位授予單位】：江南大學(xué)
【學(xué)位級(jí)別】：博士
【學(xué)位授予年份】：2016
【分類(lèi)號(hào)】：S816;TS201.3

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1 李s

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