随着益生菌在促进人体健康领域研究的不断深入,益生菌改善人类健康的作用逐渐被挖掘,消费者对益生菌的兴趣正日益增长。益生菌通过调节肠道菌群、释放活性物质、抑制有害细菌和腐败细菌的生长等途径在胃肠道发挥作用,实现肠道定植和有益效应的转移。因此,益生菌在食品中应具有代谢稳定性和活性,且能在消化道中大量存活。然而,外环境中p H值、溶解氧含量、温度,以及内环境中强酸性的胃液、各类消化酶和小肠中的胆汁盐均会导致益生菌大量死亡。鉴于此,亟需开发新颖有效的封装技术以提高益生菌在食品和胃肠道中的生存能力。本研www.selleck.cn/products/repsox究首先基于结构可控、外环境隔绝作用构建乳液基益生菌递送体系,考察乳液类型、细胞分布状态及凝胶结构对益生菌胃肠环境的保护效应;进一步地基于益生菌储藏期间对水分的高度敏感性,通过高精同心滴丸技术将休眠状态的益生菌粉置于独立的脂质环境中构建壳-核微珠递送体系,评估壳层组分配比、相互作用及内核质构特性、凝胶结构对益生菌内外环境稳定性的影响,为益生菌的长效储藏和胃肠道保护及可控释放提供理论指导。基于本论文的研究,开发多款清新口气、预防龋齿的益生菌香口丸产品和能实现胃肠可控递送的益生菌晶球产品。主要研究内容和结论如下:(1)以预加热的乳清分离蛋白(WPI)为乳化剂,通过改变WPI浓度和是否添加葡糖酸内酯(GDL)诱导构建抗稀释型水包油高内相乳液(O/W HIPEs)。结果表明,增大WPI浓度(2.5%-10%w/v)和添加GDL由于水相中蛋白质聚集形成三维网络,以及增强蛋白质包裹油滴的相互作用,进而促进乳液凝胶化,提升HIPEs的凝胶强度、粘度、离心稳定性、热稳定性和储藏稳定性。其中,高浓度WPI和添加GDL形成的凝胶网络在p H 2.5、p H 4.8和p H 7.0的缓冲液中均具有较好的抗稀释稳定性,表明所构建的HIPE在胃肠消化阶段可保持结构完整,可作为潜在运载体用于益生菌的包封。在此基础上,通过向连续相中加入低酯果胶和碳酸钙(Ca CO_3)构建胃肠结构稳定型O/W HIPEs实现乳双歧杆菌V9的高效负载。结果显示,果胶可有效促进连续相双网络凝胶的形成,乳液凝胶强度、稳定性和持水力(WHC)也随果胶浓度增加而增大。尽管益生菌最初分散在油相中,但在制备HIPEs后,益生菌在油相、水相和界面相中被发现,这归因于细菌的亲水性表面。此外,添加果胶的HIPE可提高益生菌的热稳定性和模拟胃肠消化活性,这主要与双网络凝胶结构形成和紧密的油滴挤压可有效抑制益生菌与胃酸和胆汁盐的接触有关。(2)基于益生菌的趋水性和油包水(W/O)乳液天然的物理屏障作用构建胃酸隔绝型W/O乳液,将益生菌包封于内水相中,并考察普通、水相、油相或双相凝胶对乳液理化特性及益生菌包封的影响。研究发现,水相、油相或两相凝胶均可提高W/O乳液的稳定性。普通和水相凝胶W/O乳液为流体状,油相凝胶和双相凝胶W/O乳液为凝固状,流变学分析表明油相和双相凝胶乳液为弱凝胶态。生物冷冻扫描电镜(Cryo-SEM)可以清晰地观察到水相中的凝胶网络,且激光共聚焦显微镜(CLSM)图像观察到益生菌被完整的包封在所有W/O乳液的内水相中。此外,水相凝胶和双相凝胶W/O乳液提高了益生菌在4℃下的贮存稳定性,但长期稳定性不佳。最重要的是,所有W/O乳液在胃消化过程中都表现出良好的益生菌活性保留,其中油相凝胶和双相凝胶W/O乳液由于延缓脂解可显著提升肠消化阶段益生菌的稳定性。(3)以上研究发现益生菌对水分高度敏感,为此,利用高精同心滴丸技术构建壳-核微珠递送体系以提升其长效储藏稳定性和胃肠消化活性保持。首先考察了壳层组分和相互作用对微珠理化特性和益生菌稳定性的影响。研究表明,向壳层中添加低酯果胶和对壳层进行凝胶化处理可改善壳膜的透光率、疏水性和凝胶性等理化特性。载益生菌壳-核微珠具有球形结构,尺寸均匀,水分含量低于5%。壳-核微珠中由于益生菌被置于独立的脂质环境中,减缓了水分和氧的影响,在4℃下长期保存后仍能保持较高的益生菌活性。壳层凝胶化微珠(Cro-Pec-Mb)表现出较好的热抗性和胃肠道活性保持,这与消化阶段保持完整的微珠结构有关,壳层部分凝胶可有效抑制益生菌与胃酸和胆盐的直接接触。另一方面,通过固体脂肪添加和油凝胶技术研究微珠内核质构特性对益生菌胃肠保护的影响。研究发现随代可可脂(CBR)添加比例和凝胶剂浓度的上升,微珠内核脂质具有更稳定的晶型结构和更高的持油力(OBC);且代可可脂添加形成的内核脂质各组分之间未发生化学相互作用,通过分子自组装或模块构建形成凝胶状结构,内核脂质的微观结构以花瓣状结晶团聚体为主。而油凝胶技术制备的内核脂质通过βBafilomycin A1-谷甾醇与γ-谷维素形成分子间氢键,微观结构表明其通过相互交错的多瓣形聚集体,每瓣由多个向四周发射的长形管状结晶构成凝胶网络。此外,两种方法构建内核脂质制备微珠均能成功包封益生菌且具有较高的初始益生菌活性,在冷藏条件下具有较佳的长期储藏稳定性(6个月),益生菌活性高于6.0 log CFU/g,其中油凝Autoimmune dementia胶构建内核脂质效果更佳。另外,体外模拟消化表明微珠在胃和小肠阶段可保持完整球形结构,在结肠阶段实现内核脂质的释放,代可可脂比例和凝胶剂浓度增加可有效提升肠道益生菌活性保持。最后,大鼠灌胃实验表明玉米油与代可可脂为1:9和复合凝胶剂浓度为6%时制备的微珠在口服2 h后依然可保持完整的球形结构,4 h后6%微珠依然保持结构完整,而1-9样品可能由于硬度较大,在胃部持续蠕动和搅拌作用下充分溶胀的壳层发生破裂而导致内核泄露。本研究可为益生菌运载体的构建提供思路,为实现益生菌的高胃肠活性保持提供理论基础。