不同蛋白酶降解乳蛋白制备益生菌微胶囊的研究

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为提高益生菌对不利环境的抗性,减少其在消化道等极端条件下的损失,本文选择植物乳植杆菌LIP-1(Lactiplantibacillus plantarum LIP-1)作为包埋菌株,分别利用凝乳酶、木瓜蛋白酶和菠萝蛋白酶降解发酵后的脱脂乳,再经钙离子诱导凝胶制备植物乳植杆菌LIP-1微胶囊。在此基础上,对比三种蛋白酶制备的微胶囊的粒径分布、耐酸性、肠溶性及贮存性;用扫描电镜观察超微结构和凝胶电泳法分析不同样品的蛋白质含量和变化,探讨分析蛋白酶影响微胶囊性能的内在机制。主要试验结果如下:(1)由凝乳酶制备的益生菌微胶囊包埋率为(86.46±2.31)%,显著高于菠萝蛋白酶微胶囊的包埋率(78.51±2.45)%和木瓜蛋白酶微胶囊的包埋率(80.26±2.18)%(P<0.05);且凝乳酶微胶囊的平均粒径为180.17μm,粒径分布在150μm-200μm之间,分布范围相对较窄,而木瓜蛋白酶微胶囊和菠萝蛋白酶微胶囊的平均粒径为190.42μm,粒径分布在160μm-220μm之间,分布范围较广;故凝乳酶微胶囊的粒径更小、分散性更好。(2)三组蛋白酶微胶囊均有较好的肠溶性,在肠液中60 min内基本完成崩解释放。p H 2.0的人工胃液消化120 min后,未包埋组植物乳植杆菌LIP-1的存活率不到10%,而三种蛋白酶微胶囊存活率均大于70%,说明蛋白酶微胶囊可为植物乳植杆菌LIP-1在低酸环境中提供保护作用,为后续植物乳植杆菌LIP-1定植肠道提供保障。凝乳酶微胶囊胃液存活率为(84.05±2.08)%,木瓜蛋白酶微胶囊胃液存活率为(75.65±2.16)%,菠萝蛋白酶微胶囊存活率为(70.48±2.06)%,三者的胃液存活率有显著差异(P<0.05),凝乳酶微胶囊耐胃酸性能优于木瓜蛋白酶微胶囊和菠萝蛋白酶微胶囊。(3)三组蛋白酶微胶囊在4℃下的存活率都高于三者在37℃下的存活率,表明低温贮存更有利于益生菌微胶囊保持活性。凝乳酶微胶囊在4℃下贮存28天后存活率为(92.41±2.13)%,木瓜蛋白酶微胶囊存活率为(86.71±2.19)%,菠萝蛋白酶微胶囊的存活率为(81.35±2.11)%,故凝乳酶微胶囊贮存性优于木瓜蛋白酶微胶囊和菠萝蛋白酶微胶囊。(4)通过扫描电镜对微胶囊超微结构的观察和对壁材蛋白组成的凝胶电泳的分析表明,凝乳酶较木瓜蛋白酶和菠萝蛋白酶处理发酵脱脂乳后制备的微胶囊,其整体形状呈球形较佳、表面孔径小而致密、包埋的活菌数更高且对菌体保护性更好的原因可能是凝乳酶对发酵脱脂乳的降解作用充分,产生更丰富的蛋白片段;而木瓜蛋白酶和菠萝蛋白酶处理发酵脱脂乳产生较少的蛋白片段,制备的微胶囊整体结构呈球形较差、表面结构松散多孔,包埋的菌体较少且对菌体的保护性较差。以上结果表明,采用凝乳酶、木瓜蛋白酶和菠萝蛋白酶制备益生菌微胶囊的方法可行,都能显著提高植物乳植杆菌LIP-1对不良环境的抗性(P<0.05)。三者相比之下,凝乳酶在提高植物乳植杆菌LIP-1对不良环境的抵抗能力上较木瓜蛋白酶微胶囊和菠萝蛋白酶微胶囊的表现更好。本实验为开发食源性益生菌微胶囊的制备提供新思路。
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