一种转谷酰胺酶交联大豆分离蛋白保护乳杆菌的方法
【技术领域】
[0001] 本发明涉及一种利用转谷酰氨酶交联技术所形成的大豆分离蛋白凝胶对乳杆菌 进行保护的方法。
【背景技术】
[0002] 乳杆菌是在发酵食品和益生菌制品生产中经常使用的菌株，也是哺乳动物肠道内 的有益微生物，主要的益生作用包括：平衡肠道菌群、改善肠道功能、控制血清胆固醇水平、 防止腹泻、抗癌等。
[0003] 但在乳杆菌的应用和食用过程中会遭遇各种胁迫，例如酸奶体系中的酸胁迫，腌 制品中的盐胁迫，储藏过程中的冷胁迫，益生菌进入胃肠道将会遭受到胆盐、酸、消化酶的 影响等，这些胁迫环境会导致乳杆菌活菌数下降，进而影响乳杆菌的发酵和益生性能。为了 确保益生菌在人体充分发挥益生作用，几个国际组织已经颁布了某些益生菌最小活菌数的 标准，他们要求在出售的发酵乳中，嗜酸乳杆菌最小活菌数应达到10 7cfU/mL，双歧杆菌应 达到106cfu/mL。在日本，发酵乳和乳饮料协会要求在发酵乳饮品中双歧杆菌活菌数至少要 达到 107cfu/mL。
[0004] 微胶囊（microencapsule)是一种能包埋和保护某些敏感性物质的具有聚合物壁 壳的半透性的微型"容器"或"包装物"。通过特殊的方法，利用天然或合成的高分子材料包 覆固体、液体甚至是气体物质，制成有囊壁的微型胶囊以及保留或截留其它物质的微粒，从 而达到保护、控释等效果，这一过程称为微胶囊化（microencapsulation)。微胶囊化的目的 是建立一个微环境，在这里敏感的活性物质可以在加工和贮存过程中更好的存活下来，然 后在消化道中适当位点（例如小肠）被释放出来。有研宄发现，在加工、贮存过程中，或者当 乳杆菌在人体胃肠道中传递时，微胶囊能够起到保护乳杆菌的作用。因为微胶囊能削弱低 PH胃酸、胆盐等胁迫环境对益生菌的伤害，同样在液态产品，如乳制品中也有同样的作用。
[0005] 通常，在以海藻酸等多糖凝胶为微胶囊化的壁材时，常会用到CaC12、甲醛、戊二醛 这样的化学交联剂或醛类固化剂，残留的化学交联大分子会存在毒性，严重限制了微胶囊 产品在食品中的应用。而转谷氨酰胺酶作为一种无毒的酶类可以催化多种蛋白形成水不 溶性的凝胶，替代常用的多糖凝胶，避免引入有毒的交联剂，扩大微胶囊在食品领域中的应 用。将乳杆菌微胶囊制备成粉末状可以使食品中的乳杆菌在加工、运输、贮存和食用之前保 持较高存活率。常用的干燥方法有喷雾干燥法和真空冷冻干燥法，因为乳杆菌对温度比较 敏感，所以通过真空冷冻干燥法制备微胶囊粉末，更有利于保持较高的存活率。因此利用转 谷氨酰胺酶交联大豆分离蛋白，并利用真空冷冻干燥技术制备乳杆菌微胶囊，势必推动微 胶囊领域的变革，为益生菌微胶囊的开发与应用提供一个新的途径。
【发明内容】
[0006] 本发明的目的是提供一种转谷酰胺酶交联大豆分离蛋白保护乳杆菌的方法，通过 研宄微胶囊中乳杆菌的冻干存活率，确定达到最好保护作用的转谷酰胺酶交联大豆分离蛋 白的条件；对结构特性的研宄，揭示交联处理会加强保护性的原因；通过在模拟胃液和模 拟肠液中存活率的分析，确定微胶囊化后抗性提高；通过贮存稳定性和在酸奶中的应用实 验，进一步验证其在发酵食品中应用的可行性。
[0007] 本发明的目的是通过以下技术方案实现的：
[0008] 一种转谷酰胺酶交联大豆分离蛋白保护乳杆菌的方法，包括以下步骤：
[0009] 一、采用灭菌蒸馏水配制4~10% (w/w)的大豆分离蛋白溶液，以0. 3~2mol/L HCl (HC1使用0· 22 μ m滤膜过滤除菌）调节蛋白质溶液pH为6. 5~8. 0 ;
[0010] 二、按照10~40U/g蛋白质的浓度加入转谷氨酰胺酶（TGase)，使用磁力搅拌器搅 拌均匀，在30~50°C交联1~4h，然后立即使用冰水浴冷却，之后放入2~8°C冰箱贮存备 用。
[0011] 三、向经交联处理的大豆分离蛋白溶液中加入5~15倍乳杆菌浓缩液，其加入量 为经交联处理的大豆分离蛋白溶液的5~15% (w/w)，搅拌5~15min混合均勾后，再经冷 冻干燥制备微胶囊，得到微胶囊化效率为67. 4±2. 7%。
[0012] 本发明中，所述的冷冻干燥是将乳杆菌与交联处理后获得的蛋白质溶液混合均匀 后先在-15~-25°c预冻7~12h，然后真空冷冻干燥8~17h。
[0013] 本发明具有如下优点：
[0014] 1、本发明利用转谷酰胺酶交联大豆分离蛋白形成的凝胶对乳杆菌进行保护。
[0015] 2、本发明拓展了凝胶制品的应用领域，尤其是在生物活性物质领域的应用。
[0016] 3、本发明所获得的利用转谷酰胺酶交联大豆分离蛋白包埋乳杆菌制备的鼠李糖 乳杆菌微胶囊在PH2. 5和pH3. 5的模拟胃液中作用2h后的存活率分别为5. 25±0. 50% 和12. 38±0. 62%，显著高于未经TGase交联的对照组（P < 0. 01)(分别为1.04±0. 07% 和2. 87±0. 38% )。鼠李糖乳杆菌微胶囊在含有0. 3%和2%胆盐的模拟肠液中作用4h 后的存活率分别为13. 82±0. 72%和4. 43±0. 50%，显著高于未经TGase交联的对照组（P < 0· 01)(分别为 4. 21±0· 53%和 0· 92±0· 06% )。
[0017] 4、本发明含有乳杆菌的微胶囊具有良好的储存稳定性，适用于在发酵食品等中 的应用。鼠李糖乳杆菌微胶囊经真空包装后在4°C条件下贮藏21d后，发现鼠李糖乳杆菌 活菌数下降1.00Logl0(cfu/g)，存活率为10. 04±0. 50%。37°C条件下贮藏21d后，LGG 活菌数下降1.8礼呢10((^11/^)，存活率为1.30±0.04%。显著高于未经了6&%交联的对 照组（P < 0.05)(存活率分别为：1.42±0. 12%和0. 17±0.01% )。将鼠李糖乳杆菌微 胶囊应用于酸奶，在4°C下储存21d后，鼠李糖乳杆菌活菌数仅下降0. 73LoglO (cfu/g)， 存活率为14. 49±0. 53 %，极显著高于未经TGase交联的对照组（P < 0. 01)(存活率为 2. 65±0· 46% )。
[0018] 5、本发明进一步推广了大豆分离蛋白凝胶和乳杆菌的实际应用，进而可以更好的 保护活乳杆菌的数量，为微胶囊化乳杆菌的工业化生产奠定基础。
【附图说明】
[0019] 图1为不同TGase添加量制备的微胶囊的微胶囊化效率和未经交联冻干粉末中 LGG存活率；
[0020] 图2为不同交联时间制备的微胶囊的微胶囊化效率和未经交联冻干粉末中LGG存 活率；
[0021] 图3为不同交联温度制备的微胶囊的微胶囊化效率和未经交联冻干粉末中LGG存 活率；
[0022] 图4为不同交联pH制备的微胶囊的微胶囊化效率和未经交联的冻干粉末中LGG 存活率；
[0023] 图5为微胶囊化和未微胶囊化的LGG在模拟胃液中的存活率；
[0024] 图6为微胶囊化和未微胶囊化的LGG在模拟肠液中的存活率；
[0025] 图7为微胶囊和未微胶囊化粉末在4°C条件下贮存的LGG存活率；
[0026] 图8为微胶囊和未微胶囊化粉末在37°C条件下贮存的LGG存活率；
[0027] 图9为酸奶贮存期间LGG的存活率。
【具体实施方式】
[0028] 下面结合附图对本发明的技术方案作进一步的说明，但并不局限于此，凡是对本 发明技术方案进行修改或者等同替换，而不脱离本发明技术方案的精神和范围，均应涵盖 在本发明的保护范围中。
[0029] 实施例1
[0030] 浓缩菌悬液的制备：
[0031] 将鼠李糖乳杆菌LGG培养液加入到离心管中，在4°C条件下，6000r/min离心15min 弃上清。菌泥用等体积生理盐水（0. 9% NaCl溶液）在相同离心条件下洗涤两次，用原菌液 1/10体积的生理盐水重新悬浮菌泥，得到十倍浓缩菌悬液。
[0032] 实施例2
[0033] LGG微胶囊制备条件的优化
[0034] 通过单因素和响应面试验确定最佳酶添加量、交联时间、交联温度、交联pH。
[0035] 单因素试验结果见图1-4,响应面试验设计及结果见表1，回归模型进行方差和显 著性检验分析见表2。
[0036] 表 1
[0037]
[0038] 表 2
[0039]
[0040] 结论：利用D