一种用于包埋乳酸菌的纳米微胶囊及其应用

本发明涉及一种纳米微胶囊，尤其是涉及一种用于包埋乳酸菌的纳米微胶囊及其应用。

背景技术：

1、乳酸菌是对人体有益的益生菌，在食品工业领域，其能产生胞外多糖、产酸产香、抵御致病菌，在医药领域，乳酸菌及其代谢产物具有抗癌、干预免疫疾病和抗肥胖等潜力。乳酸菌在生产、储存、消化时，易受外界环境的影响，如发酵过程中的氧气和渗透压、喷雾干燥中的高温、冷冻过程中的冰晶和低温、胃肠道环境的酸性环境和多种消化酶、小肠中的胆酸和胆盐等，导致乳酸菌细胞的存活率降低。在实际生产和保存时，通常使用干燥技术结合保护剂的方法来保护菌体活性，传统的微胶囊干燥技术包括喷雾干燥、流化床干燥、真空冷冻干燥、微波真空干燥等，在制备过程中主要利用海藻酸钠、壳聚糖、乳清蛋白等保护剂进行包埋，但是，这些传统技术存在稳定性差、包埋率低等缺点，比如在高温和压力下，由于自由水的蒸发，细胞中的结合水丧失，很多亲水大分子物质或膜脂质类物质的状态发生改变，由于细胞膜功能丧失，菌体死亡率大大升高；而在低温冷冻过程中，由于胞外液体和胞内液体形成冰晶，或胞内溶液浓度增加会对细胞造成损伤，细胞膜通透性提高，使蛋白质变性发生盐溶反应，进而使细胞膜产生代谢损伤；此外，一些设备投资大、成本高、生产周期长，局限于小试，难以实现大规模生产。为了确保乳酸菌以足够数量的活菌释放到胃肠道的特定部位并保持代谢活性，对单个乳酸菌细胞的保护非常重要。

技术实现思路

1、本发明所要解决的技术问题是提供一种实现在单个菌体表面形成保护层，提高乳酸菌抵抗外界恶劣环境的能力，延长贮存期的活性和胃肠转运中的稳定性的用于包埋乳酸菌的纳米微胶囊及其应用。

2、本发明解决上述技术问题所采用的技术方案为：一种用于包埋乳酸菌的纳米微胶囊，由透明质酸溶液、藜麦蛋白溶液和纳米氧化锌溶液按体积比1:1:1混合。

3、进一步，所述的透明质酸溶液浓度为1-5g/l，所述的藜麦蛋白溶液浓度为1-3g/lg/l，所述的纳米氧化锌溶液浓度为0.2-1g/l。

4、优选的，所述的透明质酸溶液浓度为1.87g/l，所述的藜麦蛋白溶液浓度为1.49g/l，所述的纳米氧化锌溶液浓度为0.39g/l。

5、进一步，所述的藜麦蛋白的制备方法如下：将藜麦蛋白粉按1g:12ml的比例溶解在蒸馏水中，用0.5m naoh调节ph为10.5，于温度46℃下提取2.5h后，在4℃条件下，5000rpm/min离心10min，收集上清液，用0.5m hcl调节ph为4.5；在4℃条件下10000rpm/min离心15min后收集沉淀，将沉淀按1g:12ml的比例溶解在蒸馏水中重悬，洗涤2-3次以去除盐；将重悬液ph调整为中性，冻干获得藜麦蛋白。

6、上述用于包埋乳酸菌的纳米微胶囊的应用，将乳酸菌重悬于含有1-5g/l藜麦蛋白、1-3g/l透明质酸和0.2-1g/l纳米氧化锌的提前搅拌交联2h的混合溶液中，4℃过夜，冷冻干燥后即可得到包埋乳酸菌的纳米微胶囊。

7、进一步，所述的冷冻干燥条件为真空度0.021mbar，冻干温度-55℃，时间48h。

8、进一步，所述的乳酸菌包括鼠李糖乳酪杆菌、发酵乳杆菌、植物乳杆菌和干酪乳杆菌。

9、与现有技术相比，本发明的优点在于：本发明公开了一种用于包埋乳酸菌的纳米微胶囊及其应用，利用高生物相容性的透明质酸ha、绿色安全的植物基藜麦蛋白qa、无机纳米材料氧化锌zno作为壁材包埋乳酸菌。透明质酸是一种阴离子线性糖胺聚糖，由n-乙酰葡萄糖胺和d-葡萄糖醛酸的重复双糖单位组成，具有高度粘性，有利于和其它壁材交联，是负载生物活性物质的良好骨架。藜麦蛋白提取自藜麦种子，是假谷类蛋白的代表，具有高蛋白质含量、无麸质、高生物营养价值以及良好的乳化稳定性，主要含有球蛋白和白蛋白以及大量氨基酸，尤其是半胱氨酸，这使其优于源自稻、麦类蛋白作为包埋生物活性物质的壁材。天然ha网络的力学性能相对较弱，在水中溶解迅速，藜麦蛋白是一种两性蛋白质，保证了其与多糖共价结合形成稳定的凝聚层，这一粘弹性层能增强微胶囊结构的稳定性和肠道粘附性。纳米氧化锌能够溶解在酸性胃液中形成锌离子，并与蛋白质中的含硫配体相互作用，在微胶囊中通过壁材间的相互作用穿插在核-壳保护层之间，稳固了蛋白质和多糖的结构，能更好地维持包封乳酸菌的益生活性。

10、综上所述，本发明一种用于包埋乳酸菌的纳米微胶囊及其应用，壁材藜麦蛋白的带电性随着ph低于等电点到高于等电点而从正到负变化，使得微胶囊具有一定的缓冲能力，透明质酸是一种阴离子多糖，通过和壁材间的交联反应、静电相互作用以及自组装，在单个乳酸菌细胞表面形成一层粘弹性保护层，弥补了蛋白质网络孔径较大的缺陷，无机纳米材料氧化锌穿插其中使得微胶囊的孔径更紧密，在转运过程中包埋层聚合物网络的阳离子基团能够与外界阴离子基团充分接触，减缓外界酸或碱环境的渗透，避免与菌体的直接接触，增强微胶囊结构的牢固性和肠道粘附性，提高了菌体蛋白质和核酸的稳定性，增加了菌体转运过程中的存活率、抗逆性和生物利用度，延长贮存期的活性。

技术特征：

1.一种用于包埋乳酸菌的纳米微胶囊，其特征在于：由透明质酸溶液、藜麦蛋白溶液和纳米氧化锌溶液按体积比1:1:1混合。

2.根据权利要求1所述的一种于包埋乳酸菌的纳米微胶囊，其特征在于：所述的透明质酸溶液浓度为1-5g/l，所述的藜麦蛋白溶液浓度为1-3g/l，所述的纳米氧化锌溶液浓度为0.2-1g/l。

3.根据权利要求1所述的一种于包埋乳酸菌的纳米微胶囊，其特征在于：所述的透明质酸溶液浓度为1.87g/l，所述的藜麦蛋白溶液浓度为1.49g/l，所述的纳米氧化锌溶液浓度为0.39g/l。

4.根据权利要求2所述的一种于包埋乳酸菌的纳米微胶囊，其特征在于：所述的藜麦蛋白的制备方法如下：将藜麦蛋白粉按1g:12ml的比例溶解在蒸馏水中，用0.5mnaoh调节ph为10.5，于温度46℃下提取2.5h后，在4℃条件下，5000rpm/min离心10min，收集上清液，用0.5m hcl调节ph为4.5；在4℃条件下10000rpm/min离心15min后收集沉淀，将沉淀按1g:12ml的比例溶解在蒸馏水中重悬，洗涤2-3次以去除盐；将重悬液ph调整为中性，冻干获得藜麦蛋白。

5.一种权利要求1-4中任一项所述的用于包埋乳酸菌的纳米微胶囊的应用，其特征在于：将乳酸菌重悬于含有1-5g/l藜麦蛋白、1-3g/l透明质酸和0.2-1g/l纳米氧化锌的提前搅拌交联2h的混合溶液中，4℃过夜，冷冻干燥后即可得到包埋乳酸菌的纳米微胶囊。

6.根据权利要求5所述的一种用于包埋乳酸菌的纳米微胶囊的应用，其特征在于：所述的冷冻干燥条件为真空度0.021mbar，冻干温度-55℃，时间48h。

7.根据权利要求5所述的一种用于包埋乳酸菌的纳米微胶囊的应用，其特征在于：所述的乳酸菌包括鼠李糖乳酪杆菌、发酵乳杆菌、植物乳杆菌和干酪乳杆菌。

技术总结本发明公开了一种用于包埋乳酸菌的纳米微胶囊及其应用，特点是由透明质酸溶液、藜麦蛋白溶液和纳米氧化锌溶液按体积比1:1:1混合，透明质酸溶液浓度为1‑5g/L，藜麦蛋白溶液浓度为1‑3g/L，纳米氧化锌溶液浓度为0.2‑1g/L，将乳酸菌重悬于含有1‑5g/L藜麦蛋白、1‑3g/L透明质酸和0.2‑1g/L纳米氧化锌的提前搅拌交联2h的混合溶液中，4℃过夜，冷冻干燥后即可得到包埋乳酸菌的纳米微胶囊，优点是实现在单个菌体表面形成保护层，提高乳酸菌抵抗外界恶劣环境的能力，延长贮存期的活性和胃肠转运中的稳定性。技术研发人员：曾小群,范青,闫若楠,俞宏森,潘道东,吴振,杜启伟,张涛受保护的技术使用者：宁波大学技术研发日：技术公布日：2024/6/13