专利名称：指示益生菌活度的可食用微胶囊及其制备方法和应用的制作方法
技术领域：
本发明涉及一种微胶囊及其制备方法，特别是涉及一种可指示益生菌活度的可食用微胶囊及其制备方法和应用。
背景技术：
微胶囊技术是一种用途广泛、发展迅速的新技术，它在食品工业、医药工业等领域发挥着重要的作用，已得到越来越多的关注。通过一系列特殊的方法，制成具有囊壁结构的、保留或截留某些物质的微粒，从而实现保护敏感性成分、控制芯材的释放、改变物料存在状态等目标。目前微胶囊技术在我国食品工业中的应用尚处于起步阶段，种类相对较少，功能较为单一，多集中在营养补充剂或香精香料缓释剂。开发一种食用安全、功能多样的微胶囊是市场的必然需求和未来的发展趋势。海藻酸钠，是一种从褐藻或细菌中提取出的天然多糖，由古洛糖醛酸和甘露糖醛酸通过α (1-4)糖苷键链接而成。它具有食品添加剂所需的稳定性和安全性。温和的溶胶-凝胶过程、良好的生物相容性使海藻酸钠适于作为包埋营养功能因子或细胞的微胶囊壁材。近年来海藻酸钠作为微胶囊载体的优越性越来越引起人们的重视。花青素是自然界一类广泛存在于植物中的水溶性天然色素。花青素为人体带来多种益处，它是一种有效的抗氧化剂，能够保护人体免受自由基损伤，还能够增强血管弹性，改善循环系统，增进皮肤的光滑度，抑制炎症和过敏，改善关节的柔韧性等。紫薯和紫甘蓝即是常见的富含花青素的天然食材。然而花青素的稳定性不高，在食品加工和贮藏过程中很容易被破坏。微胶囊技术可起到有效的保护作用，提高其稳定性。另外，花青素对PH敏感，可呈蓝、紫、红、橙等不同色泽，比如在碱性介质为蓝色，在酸性介质中为紫红色，在中性介质中呈无色。此性质可用于指示食品体系的酸碱度，作为分子美食的原料，也可增加食用时的趣味性。益生菌不但可以提高食品的营养价值、改善食品风味、提高食品保藏性和附加值，而且具有特殊的生理活性和营养功能。益生菌往往都有自己的最适存活PH值，过高或者过低都将显著影响并降低益生菌的活度。目前的益生菌产品中对益生菌活度并没有直观的指示，因此，将天然花青素对PH值的敏感性和食品微胶囊技术结合，应用于益生菌的包埋及益生菌活度的指示，利于开发出一种兼具实用性、营养性和趣味性的新型可食用微胶囊产品。通过对国内外专利文献、期刊杂志及其他公开发表的文献进行检索，本发明在国内外未见报道。
发明内容
本发明要解决的技术问题是提供一种可食用的指示益生菌活度的微胶囊及其制备方法和应用。为达上述目的，本发明一种指示益生菌活度的可食用微胶囊，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，所述壁材含有氯化钙、天然多糖或者所述壁材含有氯化钙、天然多糖和蛋白质。本发明的微胶囊，其中所述天然色素是从植物组织中提取的花青素，可从常见的甘蓝、紫薯、紫米、蓝莓、葡萄皮等食材中提取，由于不同的品种提取的花青素PH敏感性不同，故可用于不同益生菌的颜色指示。本发明的微胶囊，可适用于其他益生菌，因为益生菌的活性与周围的微环境的pH值直接相关，其中优选所述活性益生菌为乳酸菌。进一步地，更优选所述乳酸菌为双歧杆菌、嗜热链球菌、保加利亚乳杆菌中的一种或任意两种以上的组合。本发明的微胶囊，不局限于海藻酸钠和氯化钙形成的壁材，可以扩展到在现有壁材的基础上添加一种或多种蛋白成分，如乳清蛋白、大豆蛋白、明胶等。以达到有效的保护益生菌活性，提高益生菌活度时间的效果。其中优选所述天然多糖为海藻酸钠。本发明的微胶囊，优选为直径在0.5-5mm的球形。本发明制备上述微胶囊的方法，包括以下步骤:(I)用去离子水配制质量浓度为1-8%的天然多糖溶液；(2)从天然食材中提取天然色素，得到天然色素提取物水溶液；(3)固化液的配制:将CaCl2粉末加入到水中持续搅拌使其充分溶解，调节溶液的PH值为6 8，得到CaCl2溶液的质量百分比浓度为1_5% ；(4)培养活性益生菌菌液浓度为109-101Qcfu/ml ；(5)将天然多糖溶液、天然色素提取物水溶液和活性益生菌菌液按体积比为1: 1:1-5:1:1混合，混合均匀后排除气泡得到混合液，将混合液逐滴(优选每滴约0.2-0.5ml，如果每滴量过大，形成的微胶囊颗粒将会更大，不在优选的粒径0.5-5mm之间)加入到步骤(3)配制的固化液中(优选混合液与固化液的体积比为1:10-25，如将20ml混合液逐滴加入到200-500ml固化液中)，室温下固定20_40min，然后抽滤除去水相，在室温下晾干，制得所述指示益生菌活度的可食用微胶囊。进一步地，本发明的方法，其中所述步骤(2)中从天然食材中提取天然色素可采用本领域常规方法，例如将天然食材洗净、切块，称取100g，加入100-150g去离子水，打浆机打浆1-5分钟，纱布过滤，滤液过350目筛，收集滤液，10000-12000r/min离心5_10min，收集上清液即为天然色素提取物水溶液。本发明的方法，当壁材中含有蛋白质成分时，在所述步骤(5)之前还包括蛋白质溶液的配置:称取蛋白粉末，加入去离子水，持续搅拌使蛋白充分水合，使得蛋白溶液的质量百分比为4-8% ;优选所述蛋白为乳清蛋白。相应地，当壁材中含有蛋白质成分时，所述步骤(5)中的混合液是将天然多糖溶液、天然色素提取物水溶液、蛋白质溶液和活性益生菌菌液按体积比1:1: 0.2:1-5:1:0.4:1混合得到。本发明微胶囊可单独或同时包埋益生菌，包括嗜热链球菌、保加利亚乳杆菌和双歧杆菌等，用以减缓环境对益生菌生长的影响。本发明微胶囊对PH敏感，可随外界pH的变化而显示出不同的颜色，还可利用微胶囊的颜色变化指示益生菌的PH值及其活度。也可用于分子美食，增加食用时的趣味性。本发明与现有技术不同之处在于，本发明微胶囊芯材中含有天然色素提取物和活性益生菌，壁材含有氯化钙、天然多糖或/和蛋白质。天然色素如紫薯、紫甘蓝、紫米、蓝莓、葡萄皮中花青素提取物、本身具有较高的营养价值和生物活性。以天然多糖如海藻酸钠作为壁材进行包埋制备微胶囊，可对不稳定的天然色素进行保护，提高保存率和生物利用效率。且这种可食用微胶囊对环境pH敏感，可随外界pH的变化显示出不同的颜色，便于指示微胶囊内部益生菌的生长环境，从而指示益生菌的活度。另外还作为分子美食，该微胶囊光滑圆润，颜色鲜艳多变，可增加食用的趣味性。下面结合附图对本发明的指示益生菌活度的可食用微胶囊及其制备方法和应用作进一步说明。
图1a至图1b为本发明微胶囊在不同pH值条件下的颜色变化；图2为以紫甘蓝和双歧杆菌为芯材制备的可食用微胶囊，其双歧杆菌活性及颜色变化对应图；图3不同壁材的可食用紫薯微胶囊，其双歧杆菌活性及颜色变化对应图。
具体实施例方式以下是实施例等，但本发明的内容并不局限于这些实施例的范围。实施例1以紫甘蓝天然食材色素提取物及双歧杆菌为芯材，以海藻酸钠和氯化钙为壁材(I)海藻酸钠溶液的配制:称取海藻酸钠粉末，加入去离子水，持续搅拌使其充分溶解，制得的海藻酸钠溶液的质量百分浓度为1-8% ；(2)紫甘蓝天然食材色素提取物水溶液的制备:将紫甘蓝洗净，切块，称取100g，加入100-150g去离子水，打浆机打浆1-5分钟，纱布过滤，滤液过350目筛。收集滤液，10000-12000r/min离心5_10min，收集上清液即为紫甘蓝天然食材色素提取物水溶液；(3)固化液的配制:将CaCl2粉末加入到水中持续搅拌使其充分溶解，用盐酸调节溶液的PH值为6 8，制得的CaCl2溶液的质量百分比浓度为1_5% ；(4)双歧杆菌等活性益生菌的配制:培养双歧杆菌等活性益生菌菌液浓度为109-1010cfu/ml ；(5)将海藻酸钠溶液、紫甘蓝天然食材色素提取物水溶液和双歧杆菌等活性益生菌菌液混合得到混合液，三者混合比为1: 1:1-5:1: I (v/v)，混合均匀后排除气泡。将溶液用20ml注射器逐滴(每滴约0.2-0.5ml)滴入200_500ml固化液中(即混合液与固定液体积比为:1:10-25)，室温下固定(即静置，以便氯化钙和海藻酸钠充分接触和结合，本领域通常称为固定)20-40min。然后用真空泵抽滤，除去水相。所得微胶囊在室温下晾干，制得所述指示益生菌活度的可食用微胶囊。实施例2以紫薯天然食材色素提取物及双歧杆菌为芯材，以海藻酸钠、氯化钙和乳清蛋白为壁材，(I)海藻酸钠溶液的配制:称取海藻酸钠粉末，加入去离子水，持续搅拌使其充分溶解，制得的海藻酸钠溶液的质量百分浓度为1-8% ；(2)紫薯天然食材色素提取物水溶液的制备:将紫薯洗净，切块，称取100g，力口入100-150g去离子水，打浆机打浆1-5分钟，纱布过滤，滤液过350目筛。收集滤液，10000-12000r/min离心5_10min，收集上清液即为紫薯天然食材色素提取物水溶液；(3)乳清蛋白溶液的配置:称取乳清蛋白粉末，加入去离子水，持续搅拌使乳清蛋白充分水合，使得乳清蛋白溶液的质量百分比为4-8% ；(4)固化液的配制:将CaCl2粉末加入到水中持续搅拌使其充分溶解，用盐酸调节溶液的PH值为6 8，制得的CaCl2溶液的质量百分比浓度为1_5% ；(5)双歧杆菌等活性益生菌的配制:培养双歧杆菌等活性益生菌菌液浓度为109-1010cfu/ml ；( 6 )将海藻酸钠溶液、紫薯天然食材色素提取物水溶液、乳清蛋白水溶液和双歧杆菌等活性益生菌菌液混合得到混合液，四者混合比为1: 1:0.2:1-5:1:0.4:1 (v/v),混合均匀后排除气泡。将溶液用20ml注射器逐滴(每滴约0.2-0.5ml)滴入200-500ml固化液中(即混合液与固定液体积比为:1: 10-25)，室温下固定(即静置，以便氯化钙和海藻酸钠充分接触和结合，本领域通常称为固定)20-40min。然后用真空泵抽滤，除去水相。所得微胶囊在室温下晾干，制得所述指示益生菌活度的可食用微胶囊。此外，在其他具体实施方式
中壁材还可以是海藻酸钠、氯化钙和其他蛋白(例如，大豆蛋白、明胶等)的复配，不限于实施 例中的列举。本发明的配方原料均为食品级，无毒副作用，食用具有安全性和营养价值。将所述实施例1、2得到的含双歧杆菌的可食用变色微胶囊加入酸奶中一定时间后，除去酸奶，观察微胶囊颜色的变化。并用0.9%生理盐水冲洗微胶囊。将微胶囊用解囊液解囊完全，稀释一定倍数，MRS培养基37°C培养48小时，计数。其中，解囊液:0.lmol/L磷酸氢二钠，0.05mol/L朽1檬酸，pH 7.25。同时酸奶中直接加入双歧杆菌菌体的样品作为对照。测定微胶囊中双歧杆菌的活性，并确定微胶囊颜色变化与微胶囊内双歧杆菌活度的对应关系。按照以下方法进行评价:(I)颜色变化的观察:将所述实施例1、2得到的微胶囊置于不同pH的缓冲液中，观察颜色变化，如图la、图1b所示。(2)色素及双歧杆菌包埋率的测定:采用紫外-可见分光光度计测定。包埋率按公式I计算:￡￡(%) =-*100 ( I )
Mo式中:EE—微胶囊中天然食材色素提取物及双歧杆菌的包埋率(％)M0——初始添加入体系的色素提取物及双歧杆菌的总量(g)M1——未被包埋，即滤液中色素提取物及双歧杆菌的含量(g)(3)微胶囊中双歧杆菌活性与微胶囊颜色的对应关系。用稀释平板菌落计数法(本领域常用方法)测定微胶囊中存活的双歧杆菌菌数，观察微胶囊颜色的变化，与图1进行比较，确定微胶囊中双歧杆菌的活性与颜色变化的对应关系。经过测试，此实施例1和2中以紫甘蓝、紫薯天然食材色素提取物及双歧杆菌为芯材的PH变色性可食用微胶囊的包埋率分别是74%和81 %。所述微胶囊在酸奶中一定时间后，双歧杆菌活性与微胶囊颜色变化的对应关系如图2所示。当紫甘蓝微胶囊颜色由蓝色变为紫色时，微胶囊内的双歧杆菌菌落数下降至IO6CFU,菌落数继续下降，微胶囊的颜色逐渐转为红色。作为酸奶中具有营养价值的双歧杆菌活性添加成分，菌落数大于IO6CFU具有较高的营养价值，即本发明中微胶囊处于紫色和蓝色之间的颜色时，微胶囊内的双歧杆菌活性较好，具备较高的营养附加值。如图3所示，紫薯微胶囊中，当壁材中添加乳清蛋白后，双歧杆菌的存活率由单纯的海藻酸钠-氯化钙壁材的6天提高到了 15天。同时具备实施例1中所述的指示益生菌活度的功能，当紫薯微胶囊的颜色由紫色变为红色时，其微胶囊内部的菌落数降为106cfu。由以上结果可知，实施例中所制备的指示双歧杆菌活度的可食用微胶囊，对双歧杆菌的包埋效果良好，对双歧杆菌具有一定的保护效果，颜色变化指示双歧杆菌活度效果明显。益生菌往往都有自己的最适存活pH值，过高或者过低都将显著影响并降低益生菌的活度，目前的益生菌产品中对益生菌活度并没有直观的指示。本发明将天然色素对PH值的敏感性和食品微胶囊技术结合，应用于益生菌的包埋及益生菌活度的指示，得到一种兼具实用性、营养性和趣味性的新型可食用微胶囊产品。以上所述的实施例仅仅是对本发明的优选实施方式进行描述，并非对本发明的范围进行限定，在不脱离本发明设计精神的前提下，本领域普通技术人员对本发明的技术方案作出的各种变形和改进，均应落入本发明权利要求书确定的保护范围内。
权利要求
1.一种指示益生菌活度的可食用微胶囊，包括芯材和壁材，其特征在于:所述芯材含有天然色素提取物和活性益生菌，所述壁材含有氯化钙、天然多糖或/和蛋白质。
2.根据权利要求1所述的微胶囊，其特征在于:所述天然色素为花青素。
3.根据权利要求1所述的微胶囊，其特征在于:所述活性益生菌为乳酸菌。
4.根据权利要求3所述的微胶囊，其特征在于:所述乳酸菌为双歧杆菌、嗜热链球菌、保加利亚乳杆菌中的一种或任意两种以上的组合。
5.根据权利要求1所述的微胶囊，其特征在于:所述天然多糖为海藻酸钠，优选所述蛋白质为乳清蛋白。
6.根据权利要求1所述的微胶囊，其特征在于:为直径在0.5-5mm的球形。
7.制备权利要求1-5任一项所述的微胶囊的方法，其特征在于，包括以下步骤: (1)用去离子水配制质量浓度为1-8%的天然多糖溶液； (2)从天然食材中提取天然色素，得到天然色素提取物水溶液； (3)固化液的配制:将CaCl2粉末加入到水中持续搅拌使其充分溶解，调节溶液的pH值为6 8，得到CaCl2溶液的质量百分比浓度为1-5% ； (4)培养活性益生菌菌液浓度为109-101(lCfu/ml； (5)将天然多糖溶液、天然色素提取物水溶液和活性益生菌菌液按体积比为I: 1:1-5:1:1混合得到混合液，混合均匀后排除气泡，将混合液逐滴加入到步骤(3)配制的固化液中，优选每滴0.2-0.5ml，优选混合液与固化液的体积比为1:10-25，室温下固定20-40min，然后抽滤除去水相，在室温下晾干，制得所述指示益生菌活度的可食用微胶囊。
8.根据权利要求7所述的方法，其特征在于:所述步骤(2)中从天然食材中提取天然色素是将天然食材洗净、切块，称取100g，加入100_150g去离子水，打浆机打浆1-5分钟，纱布过滤，滤液过350目筛，收集滤液，10000-12000r/min离心5-lOmin，收集上清液即为天然色素提取物水溶液。
9.根据权利要求7所述的方法，其特征在于:在所述步骤(5)之前还包括蛋白质溶液的配置:称取蛋白粉末，加入去离子水，持续搅拌使蛋白充分水合，使得蛋白溶液的质量百分比为4-8% ;优选所述蛋白为乳清蛋白。
10.根据权利要求9所述的方法，其特征在于:所述步骤(5)中是将天然多糖溶液、天然色素提取物水溶液、蛋白质溶液和活性益生菌菌液按体积比1:1: 0.2:1-5:1:0.4:1混合得到混合液。
11.权利要求1-5任一项所述的微胶囊的应用，其特征在于:用以减缓环境对益生菌生长的影响，同时利用微胶囊的颜色变化指示益生菌的PH值和益生菌活度。
12.权利要求1-5任一项所述的微胶囊的应用，其特征在于:用于分子美食，增加食品食用时的趣味性。
全文摘要
本发明涉及一种可指示益生菌活度的可食用微胶囊及其制备方法和应用。该微胶囊包括芯材和壁材，所述芯材含有天然色素提取物和活性益生菌，所述壁材含有氯化钙、天然多糖或/和蛋白质。本发明微胶囊可单独或同时包埋益生菌，包括嗜热链球菌、保加利亚乳杆菌和双歧杆菌等，用以减缓环境对益生菌生长的影响。本发明微胶囊对pH敏感，可随外界pH的变化而显示出不同的颜色，还可利用微胶囊的颜色变化指示益生菌的pH值及其活度。也可用于分子美食，增加食用时的趣味性。
文档编号A23P1/04GK103169140SQ20121058177
公开日2013年6月26日 申请日期2012年12月27日 优先权日2012年12月27日
发明者冷小京, 刘飞, 杨立芳 申请人:北京中天神舟航天食品技术研究院