青稞非淀粉多糖-植物乳桿菌共微膠囊化對(duì)益生菌存活率的影響

朱瑩瑩，尹麗莎，杜 艷，仵華君，馮學(xué)偉，禹 曉，郝 靜，申瑞玲*

（1 鄭州輕工業(yè)大學(xué)食品與生物工程學(xué)院 鄭州450001 2 河南省冷鏈?zhǔn)称焚|(zhì)量安全控制重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室 鄭州450001 3 青海省青稞資源綜合利用工程技術(shù)研究中心 西寧 810000）

世界衛(wèi)生組織（WHO）將益生菌定義為：通過(guò)攝取適當(dāng)?shù)牧繉?duì)食用者的身體健康能發(fā)揮有效作用的活菌。目前已知的益生菌種類繁多，主要包括乳酸桿菌類、雙歧桿菌類、部分革蘭氏陽(yáng)性球菌和部分酵母菌[1]。植物乳桿菌是人體胃腸道內(nèi)重要的益生菌群，對(duì)腸道健康有良好影響，可降低血清膽固醇，預(yù)防冠心病，緩解抑郁，調(diào)節(jié)精神和神經(jīng)等生理功能[2]，是傳統(tǒng)發(fā)酵食品和商業(yè)益生菌食品中常用的菌株。Mdae 等[3]研究發(fā)現(xiàn)，益生菌食品中須有足量的活菌數(shù)，才能使其較好地定植于腸道中，發(fā)揮健康效益。世界糧農(nóng)組織（FAO）建議益生菌食品中活菌數(shù)至少大于106CFU/mL 或g。然而，在儲(chǔ)藏過(guò)程中，益生菌食品中的活菌因物理環(huán)境易導(dǎo)致細(xì)胞損傷而失活，此外，益生菌對(duì)胃腸道強(qiáng)酸和高濃度膽酸鹽的環(huán)境較為敏感，經(jīng)胃腸道消化后很難存活定植[4]。微膠囊技術(shù)無(wú)疑是一個(gè)提高植物乳桿菌在脅迫環(huán)境下存活率的良好方法。

選用的微膠囊壁材可為益生菌提供物理屏障，保證益生菌與極端外部環(huán)境隔絕，從而增強(qiáng)其胃腸耐受性，延長(zhǎng)儲(chǔ)藏期。海藻酸鹽是一種最常見的益生菌微膠囊壁材，具有無(wú)毒、低成本、抗消化酶和生物降解性好等優(yōu)點(diǎn)[5]。然而，海藻酸鹽壁材對(duì)益生菌的包埋率較低，此外，鈣離子誘導(dǎo)的海藻酸鈉微膠囊對(duì)酸堿環(huán)境耐受性差，在胃酸消化過(guò)程中易降解致乳酸菌早釋，暴露在高濃度膽鹽環(huán)境下，降低益生菌存活率[6]。為解決這一問(wèn)題，將植物非淀粉多糖作為新型壁材，或與益生菌共微膠囊化成為近年來(lái)益生菌微膠囊領(lǐng)域研究熱點(diǎn)。王森等[7]利用谷物水溶性膳食纖維作為壁材替代一半脫脂奶粉與益生菌共微膠囊化，可使包埋益生菌活性提高10 倍。Shah 等[8]利用青稞β-葡聚糖的凝膠特性完全替代海藻酸鹽作為壁材包埋益生菌，可以顯著提高益生菌耐胃腸消化特性和耐熱性?？傊?，植物非淀粉多糖用于益生菌微膠囊生產(chǎn)時(shí)，其特殊的網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)有利于益生菌的吸附和包裹，從而增加包埋率；其抗胃腸道消化酶降解作用，可保護(hù)益生菌順利進(jìn)入大腸；其作為益生元促進(jìn)益生菌增殖效應(yīng)，可有效幫助益生菌在機(jī)體腸道中定植。

青稞，也稱高原裸大麥，是生長(zhǎng)在我國(guó)青藏高原地區(qū)的特色農(nóng)作物。近年來(lái)，“三區(qū)三州”產(chǎn)業(yè)扶貧工作帶動(dòng)了青稞產(chǎn)業(yè)的迅速發(fā)展。如何實(shí)現(xiàn)對(duì)青稞食品加工副產(chǎn)物——青稞麩皮的綜合利用，逐漸引起人們關(guān)注。青稞麩皮中富含非淀粉多糖，戊聚糖（AX）和β-葡聚糖（BG）是其中最重要的水溶性膳食纖維。AX 主要由阿拉伯糖、木糖、甘露糖、葡萄糖和半乳糖組成，含有α-和β-兩種糖苷鍵，基本骨架以1，4-β-D-Xylp 為主鏈，以α-LAraf-（1→3）-α-L-Araf 以及β-D-Xylp-（3→1）-β-D-Xylp 為支鏈，具有高分支結(jié)構(gòu)[9]。BG 則由吡喃型葡萄糖通過(guò)β-（1→3）以及β-（1→4）糖苷鍵交替連接而成，主要以線性鏈狀結(jié)構(gòu)存在[10]。研究報(bào)道青稞AX 和BG 均具有抗人體胃腸道消化酶消化的作用，其潛在益生功效的評(píng)價(jià)及在功能食品的應(yīng)用已經(jīng)成為領(lǐng)域研究熱點(diǎn)[11]。本研究從青稞麩皮中分別提取純化AX 和BG，旨在1）評(píng)價(jià)其體外促進(jìn)植物乳桿菌增殖作用；2）評(píng)價(jià)其與植物乳桿菌共微膠囊化對(duì)微膠囊綜合品質(zhì)的影響；3）評(píng)估其對(duì)所包埋植物乳桿菌胃腸道耐受性和儲(chǔ)藏特性的影響。以期為益生菌食品的開發(fā)以及青稞麩皮的高值化利用提供理論依據(jù)及技術(shù)支持。

1 材料與方法

1.1 原料、菌種與試劑

青稞麩皮由青海省新丁香糧油有限公司提供；植物乳桿菌（Lactobacillus plantarum）GIM1.191 購(gòu)自廣東省微生物物種保護(hù)中心；MRS 液體培養(yǎng)基購(gòu)自北京奧博星生物技術(shù)有限公司；瓊脂、蛋白胨、牛肉膏購(gòu)自青島高科技工業(yè)園海博生物技術(shù)有限公司；耐熱α-淀粉酶、豬膽鹽、胃蛋白酶、脂肪酶、吐溫-80、胰蛋白酶等均購(gòu)自上海源葉生物科技有限公司；甘油、乙酸、磷酸氫二鉀、硫酸鎂、檸檬酸三銨、硫酸錳、氯化鈉、石油醚、氯化鈣等分析純級(jí)試劑購(gòu)自天津市科密歐化學(xué)試劑有限公司。

1.2 儀器與設(shè)備

超凈工作臺(tái)，蘇州智凈凈化設(shè)備有限公司；生化培養(yǎng)箱，北京科偉永興儀器有限公司；TD5AWS 臺(tái)式低速離心機(jī)，湖南湘怡實(shí)驗(yàn)室儀器開發(fā)有限公司；HNY-100B 恒溫培養(yǎng)振蕩器，天津市歐諾儀器儀表有限公司；Multiskan GO 全波長(zhǎng)酶標(biāo)儀，美國(guó)Thermo Fisher SCIENTIFIC 公司；E-201-9 pH 計(jì)，上海佑科儀器儀表有限公司；7890B-5977A 氣相色譜-質(zhì)譜聯(lián)用儀，美國(guó)Agilent 公司；S3500 激光粒度儀，美國(guó)Microtrac 公司；JSM-76490LV 掃描電子顯微鏡，日本JEOL 公司；SCIENTZ-207A 超高壓均質(zhì)機(jī)，寧波新芝生物科技有限公司；數(shù)顯滅菌器，鄭州華曼生物科技有限公司。

1.3 AX 和BG 提取純化

參考姚豪穎葉[12]的方法并做一定修改，按如下流程圖分別從青稞麩皮中提取BG 和AX 粗提物。得到BG 和AX 粗提物，分別用蒸餾水按料液比1∶10 復(fù)溶，置于透析袋（8 000 u）中，4 ℃透析72 h，每隔8 h 換水。透析后樣品，再次冷凍干燥，通過(guò)DNS 法測(cè)定兩個(gè)樣品中總糖含量，通過(guò)AOAC 955.16 法測(cè)定BG 提取物中BG 含量，通過(guò)Douglas 法測(cè)定AX 樣品中AX 含量[13]。

圖1 青稞麩皮中粗提AX 和BG 的流程圖Fig.1 Flow chart of crude AX and BG from highland barley bran

1.4 AX 和BG 體外促進(jìn)益生菌增殖

參考文獻(xiàn)報(bào)道步驟[14]活化植物乳桿菌GIM1.191。簡(jiǎn)要過(guò)程如下：低溫保存菌種在37 ℃融化，使用無(wú)菌接種環(huán)于MRS 固體培養(yǎng)基劃線接種，37℃培養(yǎng)。挑取單菌落于MRS 液體培養(yǎng)基中，37 ℃恒溫振蕩培養(yǎng)12 h 至對(duì)數(shù)生長(zhǎng)期，按照1%的接種量接種至MRS 液體培養(yǎng)基中，重復(fù)2～3 次，使其充分活化。以上試驗(yàn)均在無(wú)菌條件下操作。

依據(jù)Dong 等[15]的報(bào)道，向MRS 培養(yǎng)基中分別添加提取的BG 和AX，使培養(yǎng)基中BG 或AX的最終質(zhì)量分?jǐn)?shù)分別達(dá)到0，0.5%，1.0%，1.5%，2.0%，37 ℃培養(yǎng)48 h，使用平板計(jì)數(shù)法計(jì)算活菌數(shù)量，以lg（CFU/mL）為單位。

1.5 短鏈脂肪酸（SCFA）檢測(cè)

依據(jù)Zhu 等[16]的報(bào)道，測(cè)定上述48 h 后培養(yǎng)基pH 值以及SCFA 組成。簡(jiǎn)要過(guò)程如下：取2 mL培養(yǎng)基，10 倍稀釋后，使用pH 計(jì)測(cè)定其pH 值；另外取2 mL 培養(yǎng)基加入50 μL 硫酸（10%）酸化，然后與1 mL 乙醚振蕩混勻30 min 后低溫離心（4℃，8 000 r/min，10 min），小心吸取上清液于另一試管，加入無(wú)水CaCl2脫水，以巴豆酸為內(nèi)標(biāo)，使用GC-MS 測(cè)定乙酸、丙酸、丁酸的含量。

1.6 微膠囊制備

根據(jù)文獻(xiàn)報(bào)道[17]，采用乳化法制備微膠囊。簡(jiǎn)要步驟如下：活化的植物乳桿菌以1∶20 比例分散于冰磷酸緩沖液（PBS）中，加入AX 或BG 使終質(zhì)量分?jǐn)?shù)達(dá)到2%，渦旋混勻3 次，每次渦旋60 s，靜置20 min 后，加入CaCO3溶液使終質(zhì)量分?jǐn)?shù)達(dá)到0.4%，緊接著加入海藻酸鈉溶液使終質(zhì)量分?jǐn)?shù)達(dá)到4.5%，充分混勻備用。取一定量大豆油置于燒杯中加入吐溫80 使終質(zhì)量分?jǐn)?shù)達(dá)到0.2%，使用均質(zhì)機(jī)均質(zhì)，同時(shí)緩慢滴入上述益生菌/青稞多糖/CaCO3/海藻酸鈉混合液至其最終與油的比例達(dá)到體積比1∶4 并形成穩(wěn)定的油包水乳液。停止均質(zhì)，使用攪拌器連續(xù)攪拌，同時(shí)加入冰醋酸使終質(zhì)量分?jǐn)?shù)達(dá)到0.2%，攪拌約10 min 后，加入0.1 mol/L的CaCl2。于4 ℃環(huán)境下靜置1 h 使油相和水相分離，并收集水相，0.85%生理鹽水清洗并紗布過(guò)濾，得到不同微膠囊。含AX 的微膠囊記為M-AX，含BG 的微膠囊記為M-BG，不含青稞多糖的微膠囊作為對(duì)照組，記為M-S。以上試驗(yàn)均在無(wú)菌條件下操作。

1.7 包埋率測(cè)定

包埋活菌數(shù)（N1）測(cè)定方法如下：取1 g 新鮮制備的微膠囊分散于10 mL 冰PBS 中，先劇烈振蕩15 min，再于1 000 r/min 速度下均質(zhì)1 min 使微膠囊充分破裂，平板計(jì)數(shù)法測(cè)定被包埋的活菌數(shù)。未被包埋活菌數(shù)（N2）測(cè)定方法如下：取過(guò)濾微膠囊后濾液，平板計(jì)數(shù)法測(cè)定活菌數(shù)。包埋率（%）以包埋活菌數(shù)（N1）占活菌總數(shù)（N1+N2）比例表示。以上試驗(yàn)均在無(wú)菌條件下操作。

1.8 粒徑分析

取新鮮制備微膠囊0.1 g 均勻懸浮于1 mL 去離子水，懸浮液放入微型離心管中，頻繁倒轉(zhuǎn)離心管，保持懸浮液的分散性，使用激光粒度測(cè)定儀進(jìn)行粒度分析。記錄D10、D50、D90并計(jì)算粒徑分布寬度【（D90-D10）/D50】。

1.9 微觀結(jié)構(gòu)觀察

取一定量微膠囊冷凍干燥，均勻地涂抹在導(dǎo)電碳膠布的上，并將多余的粉末吹去，在真空條件下對(duì)其做噴金鍍膜的加工。使用掃描電子顯微鏡（SEM）觀察微膠囊樣品的顆粒形貌并拍攝。

1.10 胃腸耐受性測(cè)定

依據(jù)文獻(xiàn)報(bào)道的配方配制新鮮的模擬胃液與模擬腸液[8]。將1.5 g 胃蛋白酶加到500 mL 生理鹽水中，調(diào)節(jié)pH 值至2.0，即得到新鮮模擬胃液；將1 g 豬胰酶和6 g 豬膽鹽加入到500 mL 生理鹽水中，調(diào)節(jié)pH 值至8.0，即得到新鮮模擬腸液。稱取將新鮮制備的微膠囊5 g 分散于100 mL 模擬胃液中，置于37 ℃水浴振蕩（50 r/min），分別在0，30，60，120 min 和180 min 時(shí)取樣，采用平板計(jì)數(shù)法測(cè)定活菌數(shù)。180 min 后，使用將微膠囊從模擬胃液中過(guò)濾，生理鹽水輕柔沖洗后，轉(zhuǎn)移至100 mL 模擬腸液，置于37 ℃水浴振蕩（50 r/min），分別在30，60，120 min 和180 min 時(shí)取樣，采用平板計(jì)數(shù)法測(cè)定活菌數(shù)。以上試驗(yàn)均在無(wú)菌條件下操作。

1.11 儲(chǔ)藏穩(wěn)定性測(cè)定

新鮮制備的微膠囊密封分別置于4 ℃和26℃的避光環(huán)境下儲(chǔ)存，分別于0，3，7，14 d 和21 d取樣1 g 并分散于10 mL 冰PBS 中，先劇烈振蕩15 min，再于1 000 r/min 速度下均質(zhì)1 min 使微膠囊充分破裂，平板計(jì)數(shù)法測(cè)定被包埋的活菌數(shù)。以上試驗(yàn)均在無(wú)菌條件下操作。

1.12 數(shù)據(jù)統(tǒng)計(jì)與分析

以上試驗(yàn)均重復(fù)3 次，結(jié)果以平均值±標(biāo)準(zhǔn)差表示。所有試驗(yàn)數(shù)據(jù)在SPSS 26.0 中進(jìn)行方差分析，采用Duncan's 多重檢驗(yàn)法（95%置信區(qū)間）。

2 結(jié)果與討論

2.1 AX 和BG 對(duì)植物乳桿菌增殖的影響

本研究從青稞麩皮中分別提取AX 和BG，并測(cè)定提取樣品純度。如圖2 所示，所提取AX 和BG 富集物中總糖含量均達(dá)到90%以上，AX 純度為80.3%，BG 純度為76.9%。進(jìn)一步研究AX 和BG 體外促進(jìn)植物乳桿菌增殖的作用，初步評(píng)價(jià)并比較其潛在益生功效。由圖3 可知，與空白組相比，當(dāng)添加量達(dá)到1.5%時(shí)，AX 顯著提高了活菌數(shù)（P<0.05）；當(dāng)添加量達(dá)到2%時(shí)，AX 和BG 使活菌數(shù)分別提高了6.62%和6.18%（P<0.05），AX 和BG 間無(wú)顯著差異；以上結(jié)果說(shuō)明青稞AX 和BG均可以被植物乳桿菌發(fā)酵利用，并促進(jìn)其增殖，具有潛在的益生功效。該結(jié)果與文獻(xiàn)報(bào)道一致：如劉麗婭等[18]發(fā)現(xiàn)，1%的小麥源AX 可以體外促進(jìn)雙歧桿菌和乳酸桿菌等益生菌的增殖；Dong 等[15]則報(bào)道了燕麥源BG 促進(jìn)瑞士乳桿菌、鼠李糖乳桿菌和長(zhǎng)雙歧桿菌等多株乳酸菌增殖的作用。

圖2 提取AX 和BG 的含量及純度Fig.2 Content and purity of AX and BG extracts

圖3 不同質(zhì)量分?jǐn)?shù)的AX 和BG 對(duì)植物乳桿菌增殖作用Fig.3 Different mass fraction of AX and BG promoted the proliferation of Lactobacillus plantarum

2.2 pH 值對(duì)植物乳桿菌增殖的影響

益生菌有效利用碳源可代謝產(chǎn)生多種有機(jī)酸，使培養(yǎng)基pH 值降低，有利于抑制雜菌生長(zhǎng)[19]。此外，研究報(bào)道，益生菌在腸道內(nèi)利用益生元產(chǎn)酸可使腸道pH 值降低，從而抑制有害菌（例如大腸桿菌等）的增殖[20]。本研究結(jié)果表明（圖4），與空白組相比，向培養(yǎng)基中添加AX 和BG，發(fā)酵48 h后，均能使培養(yǎng)基pH 值進(jìn)一步降低；當(dāng)添加量為2%，AX 和BG 分別使發(fā)酵液pH 值顯著（P<0.05）降低至5.6 和5.7，而AX 和BG 兩者之間無(wú)顯著差異，該結(jié)果進(jìn)一步證實(shí)了AX 和BG 均可被植物乳桿菌作為碳源有效利用并產(chǎn)酸，一定程度表征了AX 和BG 潛在的腸道益生作用。

圖4 不同質(zhì)量分?jǐn)?shù)的AX 和BG 作為植物乳桿菌的碳源產(chǎn)酸pH 值變化Fig.4 pH value changes of acid production by Lactobacillus plantarum with different mass fraction of AX and BG as carbon sources

2.3 短鏈脂肪酸（SCFAs）組成分析

SCFAs 是益生菌發(fā)酵益生元產(chǎn)生的主要代謝產(chǎn)物，包括乙酸、丙酸、丁酸等。研究表明腸道內(nèi)產(chǎn)生的SCFAs 不僅能為腸黏膜細(xì)胞提供能量，還可通過(guò)多種途徑參與到機(jī)體代謝過(guò)程，影響機(jī)體脂代謝、糖代謝和膽固醇代謝等，進(jìn)而調(diào)節(jié)機(jī)體健康狀態(tài)[21]。因此，在上述研究基礎(chǔ)上，進(jìn)一步評(píng)價(jià)了添加2% AX 和BG 對(duì)培養(yǎng)基中SCFAS 含量及組成的影響。如圖5 所示，植物乳桿菌發(fā)酵48 h 后，AX 和BG 顯著提高了培養(yǎng)基中乙酸、丁酸和總SCFAs 的含量（P<0.05），對(duì)丙酸含量無(wú)顯著影響。這與郭文奎等[22]對(duì)小米和燕麥水溶性膳食纖維體外發(fā)酵產(chǎn)短鏈脂肪酸結(jié)果一致。此外，與AX 相比，BG 更有利于提高丁酸含量（P<0.05）。在益生菌代謝產(chǎn)生的多種SCFA 中，丁酸的健康效益被廣泛研究與報(bào)道，具有抑制動(dòng)脈粥樣硬化形成、抑制結(jié)腸癌細(xì)胞增殖、緩解結(jié)腸炎癥、改善胰島素抵抗等多種功效[23-24]。

圖5 2%的AX 和BG 與植物乳桿菌發(fā)酵產(chǎn)生SCFAs 含量及組成Fig.5 Content and composition of SCFAs produced by Lactobacillus plantarum fermentation with 2% AX and 2% BG

2.4 包埋率分析

上述研究表明AX 和BG 可被植物乳桿菌有效利用并代謝產(chǎn)生SCFAS，具備潛在的腸道益生功效。在上述研究基礎(chǔ)上，選擇植物乳桿菌為芯材，海藻酸鈉為主要壁材，研究2%的AX 和BG 分別與植物乳桿菌共微膠囊化，對(duì)植物乳桿菌微膠囊綜合品質(zhì)的影響。包埋率是微膠囊進(jìn)行工藝優(yōu)化的主要指標(biāo)，也是評(píng)價(jià)微膠囊質(zhì)量好壞的重要指標(biāo)，因此包埋率是制造微膠囊產(chǎn)品首要考慮的因素[25]。如圖6 所示，不添加青稞非淀粉多糖時(shí)（M-S），通過(guò)乳化法使海藻酸鹽包埋植物乳桿菌微膠囊的包埋率為46.3%。陳合等[26]研究報(bào)道使用乳化法在不同條件下制備益生菌微膠囊包埋率在40.9%～82%之間，這與本研究結(jié)果一致。添加2% AX 和2% BG 后，微膠囊包埋率分別提高了1.4 倍（M-AX）和1.6 倍（M-BG）。文獻(xiàn)報(bào)道，植物非淀粉多糖結(jié)構(gòu)復(fù)雜，形成三維網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)有利于吸附益生菌，且吸附作用受多糖分子質(zhì)量、糖苷鍵組成和分支結(jié)構(gòu)等多種因素影響[27]。根據(jù)文獻(xiàn)報(bào)道，青稞BG（～1×106u）比AX 分子質(zhì)量更大（～3×105u），且BG 對(duì)小分子物質(zhì)吸附能力更強(qiáng)[28]，這可能是BG 對(duì)包埋率影響更大的原因。

圖6 2% AX 和2% BG 與植物乳桿菌共微膠囊化的包埋率Fig.6 The embedding rate of 2% AX and 2%BG co-microencapsulation with L.plantarum

2.5 粒徑和微觀結(jié)構(gòu)

微膠囊的粒徑是影響所包埋益生菌腸道耐受性以及儲(chǔ)存活性的重要因素。Hansen 等[29]研究報(bào)道微膠囊粒徑在100 μm 以上時(shí)對(duì)益生菌的保護(hù)作用更強(qiáng)。然而，微膠囊粒徑過(guò)大，添加到食物中會(huì)對(duì)食物質(zhì)構(gòu)及感官產(chǎn)生較大的影響[30]。本研究測(cè)定了3 組微膠囊包括M-S、M-AX 和M-BG 的粒徑分布（D10、D50和D90）和平均粒徑，并計(jì)算了微膠囊粒徑分布域?qū)挾龋⊿pan 值）。如表1 所示，使用乳化法制備的3 組微膠囊粒徑均在1 000 μm以下，說(shuō)明都屬于微米級(jí)別的顆粒；D50均在100 μm 以上，說(shuō)明對(duì)益生菌具備保護(hù)作用。M-S 的平均粒徑最?。?07.4 μm），AX 和BG 的加入顯著提高了（P<0.05）微膠囊的平均粒徑，尤其是BG。此外，AX 和BG 顯著降低了微膠囊的粒徑分布寬度，使粒徑分布更均勻集中，尤其是AX。

表1 植物乳桿菌微膠囊化粒徑分布Table 1 Microencapsulation particle size distribution of Lactobacillus plantarum

SEM 觀察不同微膠囊的結(jié)構(gòu)發(fā)現(xiàn)（圖7），3 組微膠囊均表現(xiàn)出完整結(jié)構(gòu)，無(wú)益生菌暴露在表面，進(jìn)一步說(shuō)明微膠囊有效包埋了植物乳桿菌；此外，SEM 結(jié)果也驗(yàn)證了AX 和BG 對(duì)微膠囊粒徑的影響。

圖7 3 組微膠囊SEM 圖（×500）Fig.7 Three microcapsules SEM map（×500）

2.6 胃腸道耐受

使用體外模擬胃腸道消化液，評(píng)價(jià)不同青稞非淀粉多糖對(duì)微膠囊包埋益生菌胃腸耐受性的影響。如表2 所示，在模擬胃消化結(jié)束時(shí)（120 min），M-S 組活菌數(shù)減少到3.11 lg（CFU/g），而M-AX和M-BG 組活菌數(shù)分別為6.36 lg（CFU/g）和6.72 lg（CFU/g），說(shuō)明AX 和BG 的添加有助于植物乳桿菌抵抗胃部酸性環(huán)境。繼續(xù)進(jìn)行模擬腸道消化，150 min 時(shí)，M-S 組未檢測(cè)到活菌，這可能是模擬胃部的強(qiáng)酸及模擬腸道的高膽酸鹽等環(huán)境使海藻酸鹽包埋的微膠囊壁降解破壞，植物乳桿菌暴露在消化液中，細(xì)胞壁破壞失活[31]。添加AX 和BG對(duì)植物乳桿菌活性具有顯著的保護(hù)作用，在模擬腸消化進(jìn)行到180 min 時(shí)，M-AX 和M-BG 中活菌數(shù)>6 lg（CFU/g），符合FAO 對(duì)益生菌食品中活菌數(shù)的最低要求[3]。此外，直到模擬胃腸道消化結(jié)束，M-BG 中活菌數(shù)仍>6 lg（CFU/g），與M-BG 益生菌包埋率較高、粒徑較大有關(guān)系。

表2 植物乳桿菌微膠囊化在胃腸消化中的存活情況Table 2 Survival of Lactobacillus plantarum microencapsulated in gastrointestinal digestion

2.7 儲(chǔ)存特性

一般來(lái)說(shuō)，商業(yè)化的益生菌食品在食用前都會(huì)經(jīng)過(guò)一定時(shí)間的貨架期，因此，儲(chǔ)存期間益生菌活性的保持，成為保證益生菌食品健康效益的重要因素[32]。3 組微膠囊在4 ℃和室溫（26 ℃）環(huán)境中儲(chǔ)存后，對(duì)其中包埋植物乳桿菌活性進(jìn)行測(cè)定。結(jié)果如表3 所示，在4 ℃下儲(chǔ)存21 d 時(shí)，3 組活菌數(shù)均>6 lg（CFU/g），滿足益生菌食品中最低活菌數(shù)要求。儲(chǔ)存至第35 天，M-S 組活菌數(shù)下降至5.15 lg（CFU/g），而M-AX 和M-BG 中活菌數(shù)仍然>6 lg（CFU/g）。35～50 d 期間，3 組微膠囊中活菌數(shù)分別迅速下降了3.14，1.01 lg（CFU/g）和0.81 lg（CFU/g）。第65 天M-S 組中活菌數(shù)降低至1 lg（CFU/g）以下，第80 天M-AX 中活菌數(shù)降低至1 lg（CFU/g）以下，第95 天M-BG 中活菌數(shù)降低至1 lg（CFU/g）以下。以上研究結(jié)果表明在4 ℃環(huán)境下添加青稞非淀粉多糖可以有效延長(zhǎng)植物乳桿菌微膠囊儲(chǔ)存期，且BG 效果優(yōu)于AX。在室溫條件下，儲(chǔ)存的前14 d 內(nèi)，各組微膠囊中益生菌活性較穩(wěn)定，活菌數(shù)M-BG>M-AX>M-S（P<0.05），且均滿足FAO 要求（>6 lg（CFU/g））。14～28 d，各組益生菌活性迅速下降，到第35 天，3 組活菌數(shù)均<1 lg（CFU/g）。室溫下研究結(jié)果說(shuō)明，AX 和BG 雖然有助于保持微膠囊中益生菌活性，但沒(méi)有起到延長(zhǎng)儲(chǔ)存期的作用。

表3 植物乳桿菌微膠囊化在4 ℃和26 ℃的儲(chǔ)藏穩(wěn)定性Table 3 Storage stability of microencapsulated Lactobacillus plantarum at 4°C and 26°C

3 結(jié)論

綜上，青稞源非淀粉多糖AX 和BG 均能被植物乳桿菌有效利用并代謝產(chǎn)生SCFAs，具備潛在的腸益生功效。當(dāng)與植物乳桿菌共微膠囊化時(shí)，可提高為微膠囊產(chǎn)品的綜合品質(zhì)。其中BG 更有利于提高微膠囊包埋率、增大微膠囊粒徑、改善微膠囊胃腸耐受性和儲(chǔ)藏特性。該研究結(jié)果可為高品質(zhì)益生菌微膠囊的生產(chǎn)及青稞麩皮的高值化利用提供理論依據(jù)和技術(shù)支撐。