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消费者对功能性食品的兴趣与日俱增,进而推动了益生菌产品的研究开发。益生菌产品的干制生产,可以获得稳定且较长的货架期,降低运输成本并促进贸易,而冷冻干燥和喷雾干燥是两种主要干燥益生菌的方式。目前,冷冻干燥因条件温和且细菌存活率高,被认为是干燥益生菌的首选技术,但耗时且昂贵;喷雾干燥能耗成本低且生产率高,然而高温对益生菌活性保留具有较大挑战。为了减少干燥过程中益生菌活性的损失,研究者致力于优化菌株、改进干燥条件及产品配方等方面的研究。本研究以乳清分离蛋白(WPI)-低聚木糖(XOS)制备的美拉德反应产物(MRPs)为保护载体,鼠李糖乳杆菌(Lactobacillus rhamnosus CICC 22152)作为研究菌株,探究了干燥、储藏和消化过程中载体对细菌的保护作用及机制;采用乳清蛋白水解物(WPH)培养L.rhamnosus并测定不同培养基中细菌的生长情况,同时制备益生菌微胶囊,探究乳清蛋白水解物作为培养基和保护载体在干燥、储藏、体外模拟消化过程中对菌细胞的影响。研究结果如下:(1)研究了湿热条件下不同比例(1:1、1:2、1:3、1:4,w/w)的XOS与WPI之间的美拉德反应及其产物的性质。根据UV-Vis吸光度值,pH和粒径以及红外光谱的测试结果,所选条件下均成功制备了 WPI和XOS的MRPs。质量比为1:2的体系中美拉德反应程度最高;与未经过美拉德反应的体系相比,MRPs的平均粒径均减小而质量比为1:2的体系平均粒径最大;同时,美拉德反应提高了 WPI的乳化活性和乳化稳定性,比例为1:2时MRPs具有最佳的乳化活性(38.63±1.16 m2/g)和乳化稳定性(65.23±4.51%);流变学测试表明糖基化修饰增强了 WPI的凝胶性,比例为1:3时MRPs的储存模量提高最大,G’值高达约97,000 Pa(约WPI的7倍);在相同剪切速率下,MRPs溶液的表观粘度增加,而WPI的添加比例对体系粘度的影响占主导作用。上述结果表明,美拉德反应可改善WPI的乳化特性和凝胶特性。(2)采用湿热法制备的WPI-XOS的MRPs作为干燥保护载体,以喷雾干燥法包埋L.rhamnosus,探究了在干燥,储存和体外模拟消化过程中MRPs对细菌的保护作用。结果表明:MRPs均对细菌有较好的热保护效果,其中1:2 XOS-WPI MRPs微胶囊的细胞存活率高达99.83±8.44%,约为WPI的2倍,XOS-WPI混合物的1.5倍,且干燥后和新鲜L.rhamnosus细菌生长曲线没有显著差异。在4℃下储存10周后,各微胶囊中菌活下降均不超过1 log cfu/g,且MRPs制成的L.rhamnosus微胶囊具有更好的储藏稳定性,同时研究发现在储藏过程中保护载体中的XOS作为碳源营养素为L.rhamnosus生长代谢提供持续的能量,从而增殖益生菌。复水实验和体外模拟消化结果表明,MRPs溶解度降低,减少并延缓胃液消化中细菌的释放,从而提高了 MRPs微胶囊在胃肠道消化的稳定性。在经历4h的模拟胃肠道消化后,壁材为1:2XOS-WPIMRPs的微胶囊中活菌数量仍高达4.09±0.59×109 cfu/g。(3)采用乳清蛋白高度/适度水解物(H/MWPH)部分替代蛋白胨所制培养基(H/MWHP-m)培养L.rhamnosus,培养效果均与MRS培养基相近,而双重使用培养基(H/MWHP-s)的培养效果则优于MRS培养基,细菌浓度约为MRS培养基的两倍。WPH-乳糖(Lac)仅作为干燥载体保护L.rhamnosus时,喷雾干燥后细胞存活率可高达85.56±7.40%。H/MWPH-s为培养基和保护载体双重使用时,冷冻干燥后细胞存活率高达97.13±9.16%,喷雾干燥后细胞存活率低至0.20±0.018%,表明H/MWPH-s可作为冷冻保护剂,但热保护作用差。单滴干燥实验结果显示,H/MWPH-s中L.rhamnosus大量死亡时温度均低于65℃,可能是细菌热敏性提高或者细胞代谢导致H/MWPH-s保护作用降低。同时,研究发现MWPH微胶囊储藏稳定性均高于HWPH微胶囊,但在4℃条件下储存12周后6种微胶囊中菌活下降均小于1 log cfu/g。体外消化和单滴形貌复水结果显示,由于壁材的溶解性较好,微胶囊在胃肠道消化中会迅速瓦解并释放L.rhamnosus,从而导致细菌的大量死亡,但根据肠液消化结果可知H/MWPH-m可以提高L.rhamnosus对肠液环境耐受性,且MWPH表现更佳。