以TGase催化交聯(lián)魚皮明膠為壁材制備羅伊氏乳桿菌微膠囊工藝

郭帥玲，張鈺龍，廖嘉婧，徐 進(jìn)，巫小丹，萬 茵，付桂明，b*

(南昌大學(xué)a.食品科學(xué)與技術(shù)國家重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室，江西 南昌 330047;b.國際食品創(chuàng)新研究院，江西 南昌 330000)

羅伊氏乳桿菌(Lactobacillusreuteri)作為一種內(nèi)源性乳酸菌，主要存在于脊椎動(dòng)物和哺乳動(dòng)物胃腸道內(nèi)，是應(yīng)用最廣的益生乳酸菌之一[1]。但L.reuteri在熱干燥加工及貯藏過程中，菌體活性隨時(shí)間的延長大幅降低，嚴(yán)重影響其益生作用。噴霧干燥微膠囊包埋技術(shù)是對(duì)乳酸菌的一種保護(hù)技術(shù)，可在活菌表面形成一層半透性或密封的囊膜，構(gòu)成微膠囊，在特定條件下將內(nèi)部包埋的菌體釋放[2]，從而增強(qiáng)乳酸菌對(duì)環(huán)境的抵抗力，顯著提升菌體存活率，使其在腸道中定殖，充分發(fā)揮乳酸菌益生功能的作用[35]。噴霧干燥法包埋乳酸菌相比于冷凍干燥，包埋率更高，粒徑大小更均勻，氧化穩(wěn)定性更好，故噴霧干燥法是更優(yōu)的制備微膠囊的干燥技術(shù)[6]。魚皮明膠作為一種新型壁材，因其具有良好的生物相容性、生物降解性和低免疫原性等特性，廣泛應(yīng)用于制備可食性膜和食品表面涂層等方面。

谷氨酰胺轉(zhuǎn)氨酶(Transglutaminase，TGase)可催化蛋白質(zhì)分子中谷氨酰胺殘基和賴氨酸殘基，形成ε-(γ-谷氨酸)賴氨酸共價(jià)鍵，在分子內(nèi)或分子間產(chǎn)生交聯(lián)，提高凝膠強(qiáng)度和成膠性能。姜燕[12]等研究了TGase分別處理大豆分離蛋白(SPI1和SPI2),酪蛋白酸鈉(NaCN1和NaCN2)及明膠(G1和G2)可改善3類蛋白質(zhì)膜的抗拉強(qiáng)度和表面疏水性。Wang[24]等采用MTGase與酪氨酸酶催化明膠-殼聚糖偶聯(lián)反應(yīng)，兩種酶共同作用，提高了明膠-殼聚糖雙酶改性材料在水介質(zhì)中的穩(wěn)定性。

本文通過TGase對(duì)魚皮明膠進(jìn)行交聯(lián)改性，使得明膠α-螺旋相對(duì)含量增加，并保留更多的分子內(nèi)氫鍵，增強(qiáng)了肽鏈間相互作用力，提高其成膜性能，復(fù)配麥芽糊精制備壁材，采用噴霧干燥法進(jìn)行壁材包埋L.reuteri微膠囊，并進(jìn)行噴霧干燥單因素和響應(yīng)面優(yōu)化實(shí)驗(yàn)，確定最優(yōu)噴霧干燥工藝參數(shù)，為生產(chǎn)提供一種低成本，活菌存活率高的L.reuteriNCUF 203.1微膠囊產(chǎn)品提供技術(shù)指導(dǎo)。

1 材料與方法

1.1 材料及儀器

主要材料：B型魚皮明膠購于上海鑫汐生物科技有限公司(中國上海市)；TGase購自江蘇省一鳴生物有限公司(中國江蘇省)；L.reuteriNCUF 203.1是實(shí)驗(yàn)室保存菌株(MRS斜面培養(yǎng)基，37 ℃靜置培養(yǎng))

主要儀器：B-290小型噴霧干燥機(jī)(瑞士步琦有限公司)、MCR302流變儀(上海安東帕商貿(mào)有限公司)、ZDX-35BI立式蒸汽滅菌鍋(上海申安醫(yī)療器械有限公司)、TG16-WS冷凍高速離心機(jī)(上海盧湘儀離心機(jī)儀器有限公司)

1.2 實(shí)驗(yàn)方法

1.2.1 魚皮明膠TGase催化交聯(lián)改性制備L.reuteri微膠囊壁材

按照魚皮明膠與麥芽糊精溶液(混合比例為3:7)混合均勻，調(diào)節(jié)溶液pH值為7.0，加入TGase(20 U/g魚皮明膠)，在40 ℃催化交聯(lián)反應(yīng)90 min，反應(yīng)結(jié)束后100 ℃加熱5 min，進(jìn)行滅酶，不加TGase作為空白對(duì)照組。

1.2.2L.reuteri微膠囊壁材溶液性質(zhì)分析

TGase催化的交聯(lián)度測(cè)定采用Caterina[7]方法測(cè)定，用%表示；壁材溶液的乳化性能采用Xin[8]實(shí)驗(yàn)方法；壁材溶液的起泡性能采用Cokun Z[9]實(shí)驗(yàn)方法。

1.2.3L.reuteri微膠囊的制備

1.2.3.1 濃縮菌液的制備

L.reuteri經(jīng)過MRS平板37 ℃培養(yǎng)48 h后，挑單菌落于5 mL MRS液體培養(yǎng)基中，并在37 ℃下培養(yǎng)12 h，然后轉(zhuǎn)接到100 mL MRS液體培養(yǎng)基中進(jìn)一步擴(kuò)大培養(yǎng)24 h后，將處于對(duì)數(shù)期后期的菌液，在4 ℃離心后棄上清液，以無菌生理鹽水洗滌兩次，菌體重新懸浮于生理鹽水中得到濃縮菌液(1011 CFU/mL)，最后利用平板計(jì)數(shù)法對(duì)該菌液精確計(jì)數(shù)。

1.2.3.2 噴霧干燥制備微膠囊

將1.2.1所制備的交聯(lián)溶液與濃縮菌液按照一定比例混合均勻，分別設(shè)置進(jìn)口溫度、進(jìn)料流量和菌壁比不同參數(shù)進(jìn)行噴霧干燥。干燥結(jié)束后，立即將制備得到的TG-FSG-M(經(jīng)TGase交聯(lián)處理的壁材)包埋的微膠囊收集于無菌密封玻璃瓶中，于4 ℃儲(chǔ)存。以FSG-M(不添加TGase的魚皮明膠溶液)為對(duì)照組。

1.2.3.3 不同噴霧干燥條件的單因素實(shí)驗(yàn)

分別設(shè)置進(jìn)風(fēng)溫度(100 ℃，110 ℃，120 ℃，130 ℃，140 ℃)，進(jìn)料流量(1.5，3，6，9，12 mL·min-1)和菌壁比(0.02，0.1，0.2，0.5，1)不同參數(shù)進(jìn)行噴霧干燥三個(gè)因素分別進(jìn)行單因素實(shí)驗(yàn)，每組重復(fù)3次，來優(yōu)化噴霧干燥工藝。

1.2.4 響應(yīng)面法優(yōu)化噴霧干燥微膠囊活菌數(shù)

以L.reuteri微膠囊的包埋活菌數(shù)為響應(yīng)值，根據(jù)單因素的實(shí)驗(yàn)結(jié)果，采用Box-Benhnken的中心組合試驗(yàn)設(shè)計(jì)原理，TG-FSG-M包埋，選擇進(jìn)風(fēng)溫度、進(jìn)料流量、菌壁比這3個(gè)因素進(jìn)行響應(yīng)面分析實(shí)驗(yàn)，每組實(shí)驗(yàn)重復(fù)3次，取平均值。

設(shè)計(jì)的響應(yīng)面因素水平編碼如下表所示。

表1 響應(yīng)面法因素水平編碼表

1.2.5 微膠囊活菌數(shù)的測(cè)定

采用活菌計(jì)數(shù)法測(cè)定[10]。

1.2.6 微膠囊水分含量的測(cè)定

采用水分含量測(cè)定儀測(cè)定，用%表示[11]。

1.3 數(shù)據(jù)統(tǒng)計(jì)與分析

每組實(shí)驗(yàn)設(shè)定3個(gè)平行樣本，利用Design Expert 8.0設(shè)計(jì)以及分析數(shù)據(jù)，Excel 2016計(jì)算平均值及偏差，SPSS 25進(jìn)行數(shù)據(jù)顯著性分析，Origin 2018作圖。

2 結(jié)果與分析

2.1 TGase催化魚皮明膠的溶液性質(zhì)

由表2可知隨著TGase催化魚皮明膠的交聯(lián)時(shí)間延長，魚皮明膠的交聯(lián)度逐漸升高，當(dāng)交聯(lián)時(shí)間為90 min時(shí)，其交聯(lián)度為15.45%，出現(xiàn)這種現(xiàn)象的原因可能是因?yàn)門Gase的加入使得魚皮明膠分子中的賴氨酸和谷氨酰胺發(fā)生交聯(lián)反應(yīng)后使得魚皮明膠溶液中的氨基總濃度降低，與試劑反應(yīng)的化合物減少，吸光度降低導(dǎo)致的，這與姜燕[12]等人的研究結(jié)果一致。史瑩[13]研究發(fā)現(xiàn)，TGase交聯(lián)兩種牛乳酪蛋白后，其交聯(lián)度分別增加，這與本文所研究的結(jié)果一致。TGase因其可以修飾強(qiáng)化蛋白質(zhì)的結(jié)構(gòu)穩(wěn)定性，并能改善其控釋性能，在微膠囊包埋益生菌領(lǐng)域具有良好的應(yīng)用[14]。

表2 TGase催化魚皮明膠的交聯(lián)時(shí)間對(duì)其交聯(lián)度的影響

2.2 TGase交聯(lián)魚皮明膠對(duì)壁材溶液的乳化性能的影響

由表2可知隨著TGase交聯(lián)魚皮明膠交聯(lián)度的升高，壁材溶液的乳化性呈現(xiàn)先升高再降低的趨勢(shì)，且當(dāng)交聯(lián)度為15.45%時(shí)，乳化性為64.25 m2/g，較未交聯(lián)的提高了14.5%；乳化性較高可顯著降低壁材溶液的油-水界面的張力，減少溶液不穩(wěn)定和液滴凝聚現(xiàn)象，是壁材有效包裹芯材的前提條件。Petruccelli[15]研究發(fā)現(xiàn)TGase將賴氨酸上的氨基和谷氨酰胺上的羥酰胺基結(jié)合，減少了自由氨基的量，導(dǎo)致明膠分子的疏水性增加，增強(qiáng)了了疏水基團(tuán)與油的相互作用，乳化性增加。劉穎[16]在研究TGase改善大豆11S蛋白聚合的條件時(shí)發(fā)現(xiàn)，經(jīng)過TGase交聯(lián)改性后大豆11S蛋白的乳化性從30.27%提高至61.15%；Hu X[17]研究發(fā)現(xiàn)采用TGase交聯(lián)花生分離蛋白時(shí)發(fā)現(xiàn)TGase處理形成聚合物可改善乳化活性，這與本文研究結(jié)果相似。

2.3 TGase交聯(lián)魚皮明膠對(duì)壁材溶液起泡性的影響

由表2可知經(jīng)TGase交聯(lián)魚皮明膠后，隨著其交聯(lián)度的增加，溶液的起泡性呈現(xiàn)先升高后降低的趨勢(shì)，且在交聯(lián)度為15.45%時(shí)起泡性最高達(dá)到140.00%，較未交聯(lián)的提高了17.90%；出現(xiàn)這種現(xiàn)象的原因可能是隨著TGase交聯(lián)魚皮明膠的交聯(lián)程度增加使得明膠溶液的黏度增大，氨基含量減少引起靜電斥力減小，使蛋白質(zhì)分子之間的相互作用增強(qiáng)，更易于吸附到界面，導(dǎo)致起泡性增加。當(dāng)交聯(lián)度超過15.45%時(shí)，明膠溶液的黏度過大，嚴(yán)重影響溶液的流動(dòng)性，使得起泡性降低。張曉琳[18]在研究TGase對(duì)大豆分離蛋白的起泡性時(shí)發(fā)現(xiàn)TGase酶量40 U/g，pH值6.0，交聯(lián)溫度45 ℃，交聯(lián)時(shí)間2 h時(shí)起泡性較原料提高了46.66%；這與本文的研究結(jié)果相一致。

2.4 TGase交聯(lián)魚皮明膠對(duì)L.reuteri進(jìn)行噴霧干燥的單因素實(shí)驗(yàn)結(jié)果

2.4.1 噴霧干燥包埋L.reuteri過程中不同進(jìn)風(fēng)溫度的單因素結(jié)果

從圖1可以看出，隨著進(jìn)風(fēng)溫度的提高，出風(fēng)溫度不斷提高，采用FSG-M制備微膠囊時(shí)的出風(fēng)溫度顯著高于TG-FSG-M；而水分和L.reuteri活菌數(shù)隨進(jìn)風(fēng)溫度的提高呈現(xiàn)逐漸降低的趨勢(shì)，TG-FSG-M制備的微膠囊的含水量和內(nèi)部的活菌數(shù)顯著高于FSG-M

注：*代表顯著性差異(p<0.05)。

這些結(jié)果表明TGase交聯(lián)改性對(duì)提高包埋L.reuteri的活菌數(shù)有良好改善效果。出現(xiàn)這種現(xiàn)象的可能的原因是，TGase交聯(lián)使魚皮明膠分子內(nèi)部的網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)更加致密，與FSG-M微膠囊相比TG-FGS-M對(duì)熱量的緩沖能力更強(qiáng)，對(duì)活菌的熱損傷有更好的保護(hù)作用。

TG-FSG-M制備微膠囊水分含量略高于FSG-M，可能的原因是TGase交聯(lián)導(dǎo)致壁材溶液的黏度增加，水分蒸發(fā)困難，干燥速率降低，導(dǎo)致水分含量升高。進(jìn)風(fēng)溫度過低，水分受熱蒸發(fā)不完全，微膠囊含水量過高，菌粉黏度大，塔內(nèi)黏壁現(xiàn)象明顯，噴霧干燥效果差、微膠囊得率低。隨著進(jìn)風(fēng)溫度的升高，出風(fēng)溫度不斷升高，微膠囊顆粒干燥時(shí)間減少，使其較迅速地在表面形成完整且致密的微膠囊結(jié)構(gòu)[19]。不同菌種的抗熱性能具有一定差別，L.reuteri可在60 ℃～65 ℃的出風(fēng)溫度下存活，相比于其他種類乳酸菌，抗逆性較強(qiáng)。

進(jìn)風(fēng)溫度為120 ℃時(shí)，出風(fēng)溫度為64.5 ℃±0.5 ℃時(shí)，對(duì)L.reuteri不會(huì)產(chǎn)生明顯的熱損傷，此時(shí)微膠囊水分含量為4.17%。含水量是體現(xiàn)微膠囊性能的一個(gè)重要指標(biāo)，適當(dāng)?shù)偷暮靠梢员ＷC細(xì)胞處于休眠狀態(tài)，對(duì)微膠囊內(nèi)L.reuteri的活性有著重要的作用。進(jìn)風(fēng)溫度過高，料液液滴表面水分迅速蒸發(fā)，內(nèi)部的水分來不及遷移到表面來補(bǔ)充，會(huì)引起微膠囊產(chǎn)品水分過低，囊殼表面開裂，熱量通過裂縫進(jìn)入微膠囊內(nèi)部，加劇L.reuteri的活菌損失，使微膠囊化效率和產(chǎn)率均下降，同時(shí)，含水量太低在儲(chǔ)存和運(yùn)輸過程中容易破裂，影響產(chǎn)品品質(zhì)[20]；含水量太高會(huì)引起料液結(jié)塊、霉變、滋生雜菌、儲(chǔ)存期短。因此選擇進(jìn)風(fēng)溫度120 ℃為進(jìn)行下一步研究。

2.4.2 不同進(jìn)料流量的單因素實(shí)驗(yàn)

從圖2可以看出，隨著進(jìn)料流量的提高，TG-FSG-M制備微膠囊的出風(fēng)溫度降低，所得微膠囊中L.reuteri活菌數(shù)呈現(xiàn)先升高再下降的趨勢(shì)；其中TG-FSG-M制備的微膠囊內(nèi)部的活菌數(shù)和含水量較FSG-M微膠囊更高，而TG-FSG-M微膠囊的出風(fēng)溫度要顯著低于FSG-M微膠囊。

注：*代表顯著性差異(p<0.05)。

進(jìn)料流量從1.5 mL·min-1增加到9 mL·min-1時(shí)，TG-FSG-M制備的微膠囊中的L.reuteri活菌數(shù)從7.96 log CFU/g上升到8.22 log CFU/g。這可能的原因是在噴霧干燥進(jìn)風(fēng)溫度不變的情況下，進(jìn)料流量過低，導(dǎo)致出風(fēng)溫度過高，使得活菌數(shù)減少；隨著進(jìn)料流量的提高，水分不斷蒸發(fā)，由于汽化作用導(dǎo)致出風(fēng)溫度降低，對(duì)L.reuteri菌體的熱損傷作用減弱，失活菌體數(shù)減少。但是進(jìn)料流量過大，微膠囊中的水分來不及蒸發(fā)就被旋風(fēng)分離器帶走，導(dǎo)致產(chǎn)品中水分過高，容易粘到噴霧塔壁造成微膠囊產(chǎn)率下降。

Endo[21]等研究指出，乳酸菌微膠囊產(chǎn)品的含水量對(duì)其儲(chǔ)存穩(wěn)定性有影響，益生菌微膠囊產(chǎn)品的水分含量應(yīng)保持在2.8%～5.0%。當(dāng)進(jìn)料流量增加到9 mL·min-1時(shí)，TG-FSG-M制備的微膠囊其水分含量高達(dá)5.45%，不利于長期保存。進(jìn)料流量對(duì)微膠囊顆粒也有一定影響，但進(jìn)料流量過大，導(dǎo)致微膠囊干燥效果和產(chǎn)品的流動(dòng)性不佳，容易相互粘連[22]。因此進(jìn)料流量選擇6 mL·min-1進(jìn)行下一步研究。

2.4.3 不同菌壁比的單因素實(shí)驗(yàn)

由圖3可以看出，由于進(jìn)風(fēng)溫度和進(jìn)料流量不變，需要蒸發(fā)的水分量不變，吸收的汽化潛熱不變，故出風(fēng)溫度差別不大，得到微膠囊的溫度基本相同，使不同菌壁比對(duì)微膠囊水分含量的影響不大，水分含量均在5%以下，符合微生物微膠囊的儲(chǔ)存要求。但隨著菌壁比的提高，微膠囊中L.reuteri活菌數(shù)呈現(xiàn)先升高再下降的趨勢(shì)，在菌壁比為0.5時(shí)活菌數(shù)最高為8.18 log CFU/g。采用相同體積壁材溶液噴霧干燥制備微膠囊的過程中，菌壁比較低時(shí)，單個(gè)微膠囊包埋的菌體數(shù)量較少，包埋率及存活率較低。隨著菌壁比的增加，L.reuteri被壁材包埋的可能性增加，使微膠囊中L.reuteri活菌數(shù)顯著增加，同時(shí)節(jié)約了壁材投料量，降低了成本。但當(dāng)菌壁比超過0.5時(shí)，噴霧干燥得到的單個(gè)微膠囊中的菌體數(shù)量超出壁材最大包裹能力后，多余部分附著于壁材液滴外部，可能會(huì)破壞壁材溶液分散狀態(tài)，引發(fā)乳滴聚集，降低微膠囊包埋率，對(duì)于受熱易失活的L.reuteri，暴露越多受熱變性越嚴(yán)重，故活菌數(shù)顯著下降[23]。TG-FSG-M制備微膠囊中的L.reuteri為8.18 log CFU/g，比FSG-M微膠囊的活菌數(shù)提高0.58 log CFU/g，表明魚皮明膠經(jīng)過TGase交聯(lián)后，壁材溶液的黏度增加，成膜性提高，包裹菌體的能力增強(qiáng)，因此菌壁比選擇0.5比較合適。

注：*代表顯著性差異(p<0.05)。

2.4.4 響應(yīng)面法優(yōu)化噴霧干燥制備L.reuteri微膠囊活菌數(shù)

以進(jìn)風(fēng)溫度、進(jìn)料流量、菌壁比為自變量，以TG-FSG-M包埋，利用響應(yīng)面法分析優(yōu)化噴霧干燥制備L.reuteri微膠囊工藝參數(shù)。

以活菌數(shù)為響應(yīng)值，測(cè)定結(jié)果如下表所示：

根據(jù)Design-expert 8.0軟件分析，以進(jìn)風(fēng)溫度、進(jìn)料流量、菌壁比為自變量，L.reuteri活菌數(shù)為因變量，建立的回歸方程如下：

活菌數(shù)(log CFU/g)=8.48-0.39A+0.56B+0.15C-1.26A2-1.27B2-1.25C2+0.33AB+0.04AC-0.24BC

2.4.5 進(jìn)風(fēng)溫度和進(jìn)料流量對(duì)L.reuteri微膠囊活菌數(shù)的影響

由圖4A可知，進(jìn)風(fēng)溫度一定時(shí)，包埋活菌數(shù)隨著進(jìn)料流量的增加而增大，但當(dāng)進(jìn)料流量增加到一定量時(shí)，包埋活菌數(shù)隨進(jìn)料流量的增加而減?。贿M(jìn)料流量一定時(shí)，進(jìn)風(fēng)溫度變化呈現(xiàn)相似的變化趨勢(shì)。結(jié)果表明進(jìn)風(fēng)溫度和進(jìn)料流量對(duì)L.reuteri活菌數(shù)有影響，適當(dāng)?shù)倪M(jìn)風(fēng)溫度和進(jìn)料流量可以使包埋活菌數(shù)達(dá)到最大。

2.4.6 進(jìn)風(fēng)溫度和菌壁比對(duì)L.reuteri微膠囊活菌數(shù)的影響

由圖4B可知，進(jìn)風(fēng)溫度和菌壁比對(duì)L.reuteri包埋活菌數(shù)有影響。在進(jìn)風(fēng)溫度一定時(shí)，包埋活菌數(shù)隨著菌壁比的增加而增大，但當(dāng)菌壁比增加到一定量時(shí)，包埋活菌數(shù)隨菌壁比的增加而減??；在菌壁比一定時(shí)，進(jìn)風(fēng)溫度變化呈現(xiàn)相似的趨勢(shì)。這個(gè)結(jié)果表明適當(dāng)?shù)倪M(jìn)風(fēng)溫度和菌壁比可以使包埋活菌數(shù)達(dá)到最大，與單因素實(shí)驗(yàn)的結(jié)論相吻合。

2.4.7 進(jìn)料流量和菌壁比對(duì)L.reuteri微膠囊包埋活菌數(shù)的影響

由圖4C可知，進(jìn)料流量一定時(shí)，包埋活菌數(shù)隨著菌壁比的增加而增大，但當(dāng)菌壁比增加到一定量時(shí)，包埋活菌數(shù)隨菌壁比的增加而減??；菌壁比一定，進(jìn)料流量變化出現(xiàn)相似的趨勢(shì)。這個(gè)結(jié)果表明進(jìn)料流量和菌壁比對(duì)L.reuteri包埋活菌數(shù)有影響，適當(dāng)?shù)倪M(jìn)料流量和菌壁比可以使包埋活菌數(shù)達(dá)到最大。

圖4 不同因素對(duì)L.reuteri微膠囊包埋活菌數(shù)的交互作用

2.5 回歸方程方差分析

運(yùn)用Design-expert 8.0軟件對(duì)17個(gè)實(shí)驗(yàn)點(diǎn)的響應(yīng)值進(jìn)行回歸分析，得到L.reuteri微膠囊包埋活菌數(shù)的回歸方程分析如表3所示。

表3 響應(yīng)面試驗(yàn)結(jié)果

表4 實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)方差分析

由表可以看出，活菌包埋率總回歸模型在α=0.01水平上是極顯著的，而失擬項(xiàng)則是不顯著的，說明所建立的模型是正確的。由各因素檢驗(yàn)可以看出，對(duì)活菌數(shù)的影響程度為進(jìn)料流量>進(jìn)風(fēng)溫度>菌壁比，進(jìn)風(fēng)溫度、進(jìn)料流量，進(jìn)風(fēng)溫度的二次項(xiàng)，進(jìn)料流量的二次項(xiàng)，菌壁比的二次項(xiàng)，進(jìn)風(fēng)溫度和進(jìn)料流量的交互作用、進(jìn)料流量和菌壁比的交互作用的影響在α=0.01水平上是極顯著的，菌壁比的影響在α=0.05水平上是顯著的。

2.6 驗(yàn)證實(shí)驗(yàn)

根據(jù)軟件計(jì)算得到最優(yōu)反應(yīng)條件為：進(jìn)風(fēng)溫度為117.46 ℃，進(jìn)料流量為7.79 mL·min-1，菌壁比為0.5，在此條件下，軟件預(yù)測(cè)的活菌數(shù)為8.57 log CFU/g。根據(jù)噴霧干燥儀的實(shí)際操作要求，調(diào)整條件為：進(jìn)風(fēng)溫度為117 ℃，進(jìn)料流量為7.8 mL·min-1，菌壁比為0.5，噴霧制備L.reuteri微膠囊，此時(shí)出風(fēng)溫度在62.5 ℃±2.5 ℃。按此條件所得微膠囊活菌數(shù)為8.18±2.50 log CFU/g，與模型預(yù)測(cè)值差距較小，證明該模型的重現(xiàn)性較好。

3 結(jié)論

魚皮明膠由于其乳化性和成膜性好，可使蛋白質(zhì)分子形成穩(wěn)定的空間結(jié)構(gòu)，使得L.reuteri在噴霧干燥包埋過程中迅速形成熱可逆凝膠膜，使其免受高溫脫水損傷，提高微膠囊在加工和儲(chǔ)存期間的穩(wěn)定性。本文采用TGase對(duì)魚皮明膠進(jìn)行改性，制備壁材溶液，魚皮明膠的交聯(lián)度為15.45%，壁材溶液的乳化性和起泡性分別為為64.25 m2/g，140.00%，通過單因素和響應(yīng)面優(yōu)化實(shí)驗(yàn)確定了最佳噴霧干燥工藝參數(shù)為進(jìn)風(fēng)溫度117 ℃，進(jìn)料流量7.8 mL·min-1，菌壁比0.5。在此條件下，L.reuteri微膠囊包埋活菌數(shù)為8.18±2.50 log CFU/g，較未交聯(lián)的活菌數(shù)提高了104%，可為食品明膠作為壁材原料進(jìn)行噴霧干燥制備L.reuteri微膠囊工業(yè)化生產(chǎn)提供了良好的理論指導(dǎo)。