一种含γ?聚谷氨酸树脂的益生菌包埋剂及其制备和应用
【专利摘要】本发明公开了一种含γ?聚谷氨酸树脂的益生菌包埋剂，包括以下原料组分：γ?聚谷氨酸交联树脂、水、氯化钙、赋形剂和益生菌发酵液；其中，树脂与水的质量比为1:180?220，树脂与氯化钙的质量比为3?5:1，树脂与赋形剂的质量比为1:10?15，赋形剂与益生菌发酵液的质量比为1:4?6。其制备方法为：将γ?聚谷氨酸交联树脂加水溶胀，再加入氯化钙、赋形剂、益生菌发酵液，充分搅拌后进行喷雾干燥，即得。本发明采用γ?聚谷氨酸树脂作为益生菌的保护剂，使得菌体存活量大，菌剂保质期长，定植能力增强，且增强了菌剂的功效，能广泛用于人类食品和动物饲料。
【专利说明】
一种含γ -聚谷氨酸树脂的益生菌包埋剂及其制备和应用
技术领域
[0001] 本发明属于益生菌产品技术领域，具体涉及一种含γ-聚谷氨酸树脂的益生菌包 埋剂，还涉及了该益生菌包埋剂的制备方法和应用。
【背景技术】
[0002] 益生菌(Probiotics)是一类对宿主有益的活性微生物，是定植于人体肠道、生殖 系统内，能产生确切健康功效从而改善宿主微生态平衡、发挥有益作用的活性有益微生物 的总称。人体、动物体内有益的细菌或真菌主要有:酪酸梭菌、乳酸菌、双歧杆菌、嗜酸乳杆 菌、放线菌、酵母菌等。
[0003] 益生菌的定植能力是决定其发挥作用的重要因素，而传统的益生菌进入人或动物 体内遇到胃酸和胆汁时，在较极端的pH条件下容易失去活性，无法进入肠道，而降低其功 效。另外，传统的益生菌保质期较短，益生菌根据其形态分为液体和固体益生菌产品，液体 益生菌产品一般活菌半成活周期为2月左右，固体活菌半成活周期为6个月左右。这是因为 液体益生菌产品会在液态环境下继续生长衰亡，其生长代谢会产生一定的拮抗产物，会导 致自身菌体数量在一定的时间大量减少。而影响固体益生素产品保质期的主要是水分，固 体制剂水分含量不够，会导致菌体细胞在一定的时间脱水而死。
【发明内容】
[0004] 本发明的目的是提供一种含γ -聚谷氨酸树脂的益生菌包埋剂，解决了现有益生 菌产品菌体存活周期短、益生菌难耐人体或动物体胃酸极端环境而无法达到肠道定植的问 题。
[0005] 本发明的另一个目的是提供上述含γ-聚谷氨酸树脂的益生菌包埋剂的制备方 法。
[0006] 本发明还提供了上述含γ-聚谷氨酸树脂的益生菌包埋剂的应用。
[0007] 本发明所采用的一个技术方案是，一种含γ-聚谷氨酸树脂的益生菌包埋剂，包括 以下原料组分：γ-聚谷氨酸交联树脂、水、氯化钙、赋形剂和益生菌发酵液;其中，树脂与水 的质量比为1:180-220,树脂与氯化钙的质量比为3-5:1，树脂与赋形剂的质量比为1:10-15,赋形剂与益生菌发酵液的质量比为1:4-6。
[0008] 优选地，赋形剂为羟丙基淀粉或β-环状糊精。
[0009] 优选地，益生菌发酵液为乳酸菌、枯草芽孢杆菌、双歧杆菌、酵母菌中任一种发酵 液或几种的发酵液的任意比例混合液。
[0010] 优选地，γ -聚谷氨酸交联树脂的制备是以γ -PGA为原料，乙二醇缩水甘油醚为交 联剂制备而成。
[0011] 本发明所采用的另一个技术方案是，上述益生菌包埋剂的制备方法，包括以下步 骤:将γ-聚谷氨酸交联树脂加水溶胀，再加入氯化钙、赋形剂、益生菌发酵液，充分搅拌后 进行喷雾干燥，得到益生菌包埋剂;其中，树脂与水的质量比为1:180-220,树脂与氯化钙质 量比为3-5:1，树脂与赋形剂的质量比为1:10-15,赋形剂与益生菌发酵液的质量比为1:4-6〇
[0012] 优选地，喷雾干燥的进风口温度为140-155°C，进液流量为40-45kg/h。
[0013]优选地，γ -聚谷氨酸交联树脂的制备方法为：γ -PGA和乙二醇缩水甘油醚按质量 比5:1混合，调pH5.0，在水中60°C温度下反应44-48h，反应完后用乙醇洗涤，再将洗涤过的 固体在60 °C下供干2-3h，即得。
[0014] 本发明的含γ-聚谷氨酸树脂的益生菌包埋剂人和动物均可使用，直接加入食品 或饲料中拌匀即可。
[0015] 本发明的有益效果是，本发明的复合菌剂采用γ-聚谷氨酸树脂作为益生菌的保 护剂，使得益生菌固体制剂菌体存活量大，菌剂保质期长，定植能力增强，能广泛用于人类 食品和动物饲料。γ -聚谷氨酸树脂在作为益生菌保护剂的同时还能作为缓释补钙剂，增强 了益生素的功效。
【具体实施方式】
[0016] 下面结合【具体实施方式】对本发明作进一步的详细说明，但本发明并不限于这些实 施方式。
[0017] 本发明的含γ-聚谷氨酸树脂的益生菌包埋剂，包括以下原料组分：γ-聚谷氨酸 交联树脂、水、氯化钙、赋形剂和益生菌发酵液;其中，树脂与水的质量比为1:180-220,树脂 与氯化钙的质量比为3-5:1，树脂与赋形剂的质量比为1:10-15,赋形剂与益生菌发酵液的 质量比为1:4-6。
[0018] 本发明益生菌包括乳杆菌类，如嗜酸乳杆菌、干酪乳杆菌、詹氏乳杆菌、拉曼乳杆 菌等;双歧杆菌类，如长双歧杆菌、短双歧杆菌、卵形双歧杆菌、嗜热双歧杆菌等;革兰氏阳 性球菌，如粪链球菌、乳球菌、中介链球菌等;酵母菌;部分酶等。作为优选，本发明益生菌为 乳酸菌、枯草芽孢杆菌、双歧杆菌、酵母菌中的一种或几种的任意比例混合物。
[0019] 作为优选，赋形剂为羟丙基淀粉或β-环状糊精。
[0020] γ-聚谷氨酸交联树脂可为实验室制备得到，也可为市场购买得到，其化学结构如 下：
[0021]
[0022] γ-聚谷氨酸交联树脂的制备是以y-PGA(700kd-2000kd)为原料，乙二醇缩水甘 油醚为交联剂制备而成。优选以下工艺条件：γ-PGA和乙二醇缩水甘油醚按质量比5:1混 合，调pH5.0，在水中60 °C反应44-48h，反应完后用酒精分两次洗涤，再将洗涤过的固体在60 °C下烘干2_3h，制得γ -PGA尚吸水性树脂。
[0023] 益生菌发酵液的发酵方法:按照所需要制备的菌剂的培养基配方配制培发酵液， 对发酵液进行实消，再按照所需接种比例接种，按照菌种所需要的培养条件(ΡΗ、温度、溶氧 等)进行培养至对数生长期末期至稳定期之间时终止发酵，得发酵液体。
[0024] 该益生菌包埋剂的制备方法具体按照以下步骤实施：
[0025] 将γ -聚谷氨酸交联树脂加水溶胀，再加入氯化妈、赋形剂、益生菌发酵液，充分搅 拌后进行喷雾干燥，喷雾干燥的进风口温度为140-155°C，进液流量为40-45kg/h，干燥后得 到包埋微生物的复合菌剂。其中，干树脂与水的质量比为1:180-220,干树脂与氯化钙质量 比为3-5:1，干树脂与赋形剂的质量比为1:10-15,赋形剂与益生菌发酵液的质量比为1:4_ 6〇
[0026] 本发明的含γ-聚谷氨酸树脂的益生菌包埋剂人和动物均可使用，直接加入食品 或饲料中拌匀即可。由于γ-聚谷氨酸树脂对pH相对较不敏感，能抵抗胃酸或胆汁的极端环 境，其作为益生菌的保护剂，能保护益生菌安全抵达人或动物肠道，达到益生菌定植的目 的，有效改善宿主微生态平衡，发挥有益作用。
[0027] 本发明的益生菌包埋剂采用γ-聚谷氨酸树脂是因为其本身具有较强的保水性， 在固体环境下，γ-聚谷氨酸树脂能给益生菌提供存活所必须的水分，可以使得喷雾干燥后 的益生菌产品中微生物存活量增大，从而延长固体益生菌制剂的保持期。通过实验证实，本 发明的固体复合菌剂保质期能达到一年，与现有的菌剂相比，延长了保质期(本发明保质期 是指活菌半衰期）。
[0028] 另外，γ-聚谷氨酸树脂具有超强的吸附性和生物可降解性，降解产物为人体必需 的氨基酸，与益生菌一起制成菌剂产品安全放心。γ-聚谷氨酸树脂也可作为金属离子吸附 剂、缓释剂以及药物载体，能很好地鏊合钙离子，在作为益生菌保护剂的同时还能作为缓释 补钙剂，增强了益生菌产品的功效。
[0029] 实施例1
[0030] 制备乳酸菌包埋制剂。
[0031] 制备γ -聚谷氨酸树脂：γ _PGA( lOOOkd) 120g，乙二醇缩水甘油醚23g，ρΗ5 · 0，在1L 水中60°C反应44-48h，反应完后用2L酒精分两次洗涤，再将洗涤过的固体在60°C下烘干2-3h，制得γ -PGA高吸水性树脂。
[0032]乳酸菌发酵液的发酵方法:先对发酵罐及管道进行空消，空消参数：121°C、40min， 再加入液量8%的玉米淀粉，加入淀粉酶(市售），90°C处理40min，然后再加入糖化酶(市售） 处理1.5h，121°C灭菌按5 %接种量接种，35 °C保温培养24-28h，得乳酸菌发酵液。
[0033]将100g γ -聚谷氨酸交联树脂加20L水溶胀，再加入30g氯化钙、1.5kg羟丙基淀粉 和8L(约8kg)乳酸菌发酵液，充分搅拌后进行喷雾干燥，干燥条件:进风口温度150°C，进液 流量45kg/h，得到乳酸菌包埋制剂。
[0034] 实施例2
[0035]制备枯草芽孢杆菌包埋制剂。
[0036]使用市售γ-聚谷氨酸交联树脂（1500kd，l，4-丁二醇甘油醚交联剂BDDGE树脂）。 [0037]枯草芽孢杆菌发酵液的发酵方法：按比例配制培养基：蛋白胨1%，牛肉0.3%， NaCL 0.5 %，然后0.1 Mpa灭菌30min，8 %接种量接种，37°C、容氧60-80 %培养48-50h，得发 酵液。
[0038]将100gy-聚谷氨酸交联树脂加18L水溶胀，再加入30g氯化钙、1.5kg羟丙基淀粉 和5L (约5kg)枯草芽孢杆菌发酵液，充分搅拌后进行喷雾干燥，干燥条件:进风口温度155 °C，进液流量40kg/h，得到枯草芽孢杆菌包埋制剂。
[0039] 实施例3
[0040] 制备双歧杆菌包埋制剂。
[0041] 使用市售γ-聚谷氨酸交联树脂（1500kd，l，4-丁二醇甘油醚交联剂BDDGE树脂）
[0042] 双歧杆菌发酵液参数:按比例配制培养基:蛋白胨10%，大豆蛋白胨3%，可溶性淀 粉2.5%，硫乙醇酸钠0.3%，酵母膏0.5%，半胱氨酸盐0.3%，磷酸二氢钾0.25%，pH7.3，然 后O.IMpa灭菌30min，12%接种量接种，28°C厌氧培养72-78h，得发酵液。
[0043]将120gy-聚谷氨酸交联树脂加25L水溶胀，再加入25g氯化钙、1.4kg羟丙基淀粉 和7.2L(约7.2kg)双歧杆菌发酵液，充分搅拌后进行喷雾干燥，干燥条件：进风口温度150 °C，进液流量45kg/h，得到双歧杆菌包埋制剂。
[0044] 实施例4
[0045] 制备酵母菌包埋制剂。
[0046] 制备γ -聚谷氨酸树脂：γ -PGA( lOOOkd) 120g，乙二醇缩水甘油醚23g，pH5 · 0，在1L 水中60 °C反应44-48h，反应完后用2L酒精洗分两次洗涤，再将洗涤过的固体60 °C，2-3h烘 干。制得γ -PGA交联树脂。
[0047]酵母菌发酵液的发酵方法:培养基配方:胰蛋白胨2%，酵母粉1 %，葡萄糖1 %，加 纯水定容，121°C灭菌，按10 %接种量接种，29°C，控制溶氧20 % -50 %，发酵14-18h，即得发 酵液。
[0048]将100gy-聚谷氨酸交联树脂加20L水溶胀，再加入2.5g氯化钙、1.4kgi3-环状糊精 和6.5L(约7kg)酵母菌发酵液，充分搅拌后进行喷雾干燥，干燥条件:进风口温度140°C，进 液流量40kg/h，得到酵母菌包埋制剂。
[0049] 实施例5
[0050] 制备乳酸菌和双歧杆菌复合包埋制剂。
[0051] 使用市售γ-聚谷氨酸交联树脂（1500kd，l，4-丁二醇甘油醚交联剂BDDGE树脂） [0052]乳酸菌发酵液对照实施例1，双歧杆菌发酵液参照实施例3,将两种发酵液1:1比例 混合。
[0053]将100gy-聚谷氨酸交联树脂加18L水溶胀，再加入2.5g氯化钙、1.5kgi3-环状糊精 和7.8L(约9.5kg)乳酸菌和双歧杆菌发酵液混合液，充分搅拌后进行喷雾干燥，干燥条件： 进风口温度145°C，进液流量40kg/h，得到包埋乳酸菌和双歧杆菌的复合包埋制剂。
[0054] 实施例6
[0055] 制备乳酸菌和酵母菌复合包埋制剂。
[0056]使用市售γ-聚谷氨酸交联树脂（1500kd，l，4-丁二醇甘油醚交联剂BDDGE树脂）
[0057]乳酸菌发酵液对照实施例1，酵母菌发酵液参照实施例4,将两种发酵液1:0.8比例 混合。
[0058]将100g γ -聚谷氨酸交联树脂加22L水溶胀，再加入3.3g氯化钙、lkgi3-环状糊精和 3.5L (约4kg)乳酸菌和酵母菌发酵液混合液，充分搅拌后进行喷雾干燥，干燥条件:进风口 温度145°C，进液流量40kg/h，得到乳酸菌和酵母菌复合包埋制剂。
[0059]本发明以上描述只是部分实施例，但是本发明并不局限于上述的【具体实施方式】。 上述的【具体实施方式】是示意性的，并不是限制性的。凡是采用本发明的材料和方法，在不脱 离本发明宗旨和权利要求所保护的范围情况下，所有具体拓展均属本发明的保护范围之 内。
【主权项】
1. 一种含γ -聚谷氨酸树脂的益生菌包埋剂，其特征在于，包括以下原料组分：γ -聚谷 氨酸交联树脂、水、氯化钙、赋形剂和益生菌发酵液;其中，树脂与水的质量比为1:180-220， 树脂与氯化钙的质量比为3-5:1，树脂与赋形剂的质量比为1:10-15,赋形剂与益生菌发酵 液的质量比为1:4-6。2. 根据权利要求1所述的含γ-聚谷氨酸树脂的益生菌包埋剂，其特征在于，所述赋形 剂为羟丙基淀粉或β-环状糊精。3. 根据权利要求1所述的含γ-聚谷氨酸树脂的益生菌包埋剂，其特征在于，所述益生 菌发酵液为乳酸菌、枯草芽孢杆菌、双歧杆菌、酵母菌中任一种发酵液或几种的发酵液的任 意比例混合液。4. 根据权利要求1所述的含γ-聚谷氨酸树脂的益生菌包埋剂，其特征在于，所述γ-聚 谷氨酸交联树脂是以γ -PGA为原料、乙二醇缩水甘油醚为交联剂制备而成。5. -种如权利要求1所述含γ-聚谷氨酸树脂的益生菌包埋剂的制备方法，其特征在 于，包括以下步骤:将γ-聚谷氨酸交联树脂加水溶胀，再加入氯化钙、赋形剂、益生菌发酵 液，充分搅拌后进行喷雾干燥，即得;其中，树脂与水的质量比为1:180-220,树脂与氯化钙 质量比为3-5:1，树脂与赋形剂的质量比为1:10-15，赋形剂与益生菌发酵液的质量比为1: 4-6 〇6. 根据权利要求5所述的含γ-聚谷氨酸树脂的益生菌包埋剂的制备方法，其特征在 于，所述赋形剂为羟丙基淀粉或β-环状糊精。7. 根据权利要求5所述的含γ-聚谷氨酸树脂的益生菌包埋剂的制备方法，其特征在 于，所述益生菌发酵液为乳酸菌、枯草芽孢杆菌、双歧杆菌、酵母菌中任一种发酵液或几种 的发酵液的任意比例混合液。8. 根据权利要求5所述的含γ-聚谷氨酸树脂的益生菌包埋剂的制备方法，其特征在 于，所述喷雾干燥的进风口温度为140-155 °C，进液流量为40-45kg/h。9. 根据权利要求5所述的含γ-聚谷氨酸树脂的益生菌包埋剂的制备方法，其特征在 于，所述γ -聚谷氨酸交联树脂的制备方法为：γ -PGA和乙二醇缩水甘油醚按质量比5:1混 合，调ρΗ5.0，在水中60 °C温度下反应44-48h，反应完后用乙醇洗涤，再将洗涤过的固体在60 °C下供干2-3h，即得。10. 如权利要求1所述的含γ-聚谷氨酸树脂的益生菌包埋剂在食品和饲料中的应用。
【文档编号】A23K10/18GK106071050SQ201610394955
【公开日】2016年11月9日
【申请日】2016年6月6日 公开号201610394955.9, CN 106071050 A, CN 106071050A, CN 201610394955, CN-A-106071050, CN106071050 A, CN106071050A, CN201610394955, CN201610394955.9
【发明人】陈卫锋, 孟永宏, 徐升运, 秦涛
【申请人】陕西省科学院酶工程研究所