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基本信息
- 項(xiàng)目名稱：
- 具有藻毒素清除能力的益生菌發(fā)酵劑的制備研究
- 小類：
- 生命科學(xué)
- 大類：
- 科技發(fā)明制作A類
- 簡介：
- 本項(xiàng)目組從發(fā)酵食品中篩選獲得一株具有自主知識(shí)產(chǎn)權(quán)的高效降解微囊藻毒素的乳酸菌，同時(shí)，與荷蘭國家應(yīng)用科學(xué)研究院和青島康地恩公司合作，開展相關(guān)績效研究，證實(shí)其應(yīng)用價(jià)值。此外，結(jié)合消費(fèi)者對(duì)益生菌制品活性和效能的要求建立降解菌的高密度培養(yǎng)模式和制劑化研究。實(shí)現(xiàn)高活力益生菌發(fā)酵劑及多樣化產(chǎn)品的制備。該方法立足于通過攝入功能性乳酸菌直接去除食品中的藻毒素，具有經(jīng)濟(jì)性、有效性、安全性、首創(chuàng)性等特點(diǎn)。
- 詳細(xì)介紹：
- 食品是人類賴以生存和發(fā)展的物質(zhì)基礎(chǔ)，而食品安全問題是關(guān)系到人類健康和國計(jì)民生的大事。近年來，隨著藍(lán)藻水華的頻繁爆發(fā)，國內(nèi)眾多湖泊和水系，如太湖、巢湖、滇池等，均面臨隨之而來的微囊藻毒素(MCs)的泛濫。MCs主要作用于肝細(xì)胞和肝巨噬細(xì)胞，毒性作用主要表現(xiàn)為肝中毒。由于水源以及食物中MCs可通過食物鏈的富集危害人類健康，對(duì)水源以及食物中MCs的清除已成為食品安全領(lǐng)域的重要研究課題。目前，對(duì)于干預(yù)藻毒素的研究主要針對(duì)污染水體環(huán)境的處理，包括絮凝沉淀法、吸附法、光降解法、臭氧氧化法等，但對(duì)已受污染的食品尚無安全有效的處理方法。與藻毒素傳統(tǒng)處理方法中的化學(xué)法和物理法相比，微生物干預(yù)法具有成本低、避免二次污染等諸多優(yōu)點(diǎn)。然而，目前研究多集中于對(duì)部分非食品級(jí)微生物如銅綠假單胞菌、鞘氨醇單胞菌等的干預(yù)作用解析，尚缺乏能夠在食品領(lǐng)域開發(fā)應(yīng)用的相關(guān)菌株的深入研究。乳酸菌作為公認(rèn)的食品安全菌株(GRAS)，目前已被廣泛應(yīng)用于食品生產(chǎn)的眾多領(lǐng)域。目前開展的益生菌降解毒素的相關(guān)研究主要集中于探索對(duì)真菌毒素、黃曲霉素的作用效果，而對(duì)其干預(yù)藻毒素的研究尚處于起步階段。本項(xiàng)目組從發(fā)酵食品中篩選獲得一株具有自主知識(shí)產(chǎn)權(quán)的高效降解MC-LR的乳酸菌，并對(duì)其降解MC-LR的條件進(jìn)行了優(yōu)化，處理24小時(shí)后，降解率達(dá)到81.3%，遠(yuǎn)高于其它國內(nèi)外已報(bào)道的益生菌菌株。同時(shí)，與荷蘭國家應(yīng)用科學(xué)研究院(TNO)合作，使用該研究院開發(fā)的人體胃腸道模擬仿生系統(tǒng)(TIM)進(jìn)行研究菌株的人體仿生模擬實(shí)驗(yàn)。研究結(jié)果表明此降解菌能有效地減少人體對(duì)微囊藻毒素的吸收，從而降低微囊藻毒素對(duì)人體的侵害。此外本項(xiàng)目組還與青島康地恩公司開展了動(dòng)物實(shí)驗(yàn)及績效驗(yàn)證的相關(guān)合作，研究結(jié)果更加有助于證實(shí)該菌株干預(yù)微囊藻毒素的有效性及其工業(yè)應(yīng)用價(jià)值。在上述研究的基礎(chǔ)上，結(jié)合消費(fèi)者對(duì)益生菌制品活性和效能的要求建立降解菌的高密度培養(yǎng)模式和制劑化研究。實(shí)現(xiàn)高活力益生菌發(fā)酵劑及多樣化產(chǎn)品的制備，為MCs降解菌的工業(yè)化生產(chǎn)奠定基礎(chǔ)。該方法立足于通過攝入功能性乳酸菌直接去除食品中的藻毒素，具有經(jīng)濟(jì)性、有效性、安全性、首創(chuàng)性等特點(diǎn)。
作品圖片
作品專業(yè)信息
設(shè)計(jì)、發(fā)明的目的和基本思路、創(chuàng)新點(diǎn)、技術(shù)關(guān)鍵和主要技術(shù)指標(biāo)
- 目的和基本思路：本項(xiàng)目通過開發(fā)益生菌在降解藻毒素方面的應(yīng)用，篩選并驗(yàn)證獲得高效藻毒素降解菌株，建立降解菌的高密度培養(yǎng)模式和制劑化研究，采用高密度發(fā)酵模式提高益生菌的菌體量，采用微膠囊和冷凍干燥保藏菌體提高菌體存活率。實(shí)現(xiàn)高活力益生菌發(fā)酵劑及其相關(guān)產(chǎn)品的制備。創(chuàng)新點(diǎn)：近年來大量飲用水體受到微囊藻毒素的污染。在對(duì)微囊藻毒素清除方面，主要針對(duì)受污染的水體，都無法直接用于去除食品中已經(jīng)存在的毒素。該方法立足于直接去除食品中的毒素，具有經(jīng)濟(jì)性、有效性、安全性、首創(chuàng)性等特點(diǎn)。 技術(shù)關(guān)鍵和主要技術(shù)指標(biāo)： 1. 高效藻毒素降解菌的篩選：對(duì)降解條件優(yōu)化使得其在處理24小時(shí)后，降解率達(dá)到81.3%。TIM模擬胃腸道實(shí)驗(yàn)表明此降解菌能有效地減少人體對(duì)微囊藻毒素的吸收，從而降低微囊藻毒素對(duì)人體的侵害。 2. 通過對(duì)目的菌株的高密度發(fā)酵，目前菌體干重比在普通培養(yǎng)提高近4倍，干重達(dá)到5.31g/L。 3. 高活性益生菌制劑的制備：確定復(fù)合保護(hù)配方為蔗糖10 %、麥芽糖10 %、海藻糖5 %、山梨醇5 %、脫脂奶粉20 %、Vc 2 %、GSH 0.5 %時(shí)，其細(xì)胞存活率可達(dá)74.5 %。當(dāng)細(xì)胞在有保護(hù)劑GSH存在時(shí)細(xì)胞形態(tài)較完整。通過噴霧冷凝法選用2%海藻酸鈉和3%變性淀粉的混合體系作為基材, 以3%的CaCl2水溶液作為交聯(lián)劑制備干酪乳桿菌微膠囊，采用該方法制備的微膠囊在模擬人工胃液中，能夠很好的保持形態(tài)和保護(hù)其內(nèi)的乳酸菌。在模擬人工腸液時(shí)又能很好的釋放。
科學(xué)性、先進(jìn)性
- 在對(duì)藻毒素處理方面的研究主要針對(duì)污染水體環(huán)境的處理，但對(duì)已受污染的食品卻無能為力。目前在益生菌的毒素降解研究方面，更多集中于對(duì)真菌毒素、黃曲霉素的探索，而對(duì)藻毒素降解的研究則較少。此外，其作用于人體腸胃道的有效性也沒有進(jìn)行驗(yàn)證，這極大地限制了益生菌對(duì)微囊藻毒素干預(yù)技術(shù)的發(fā)展及后續(xù)的工業(yè)化應(yīng)用。采用益生菌對(duì)食品中已存在的毒素進(jìn)行處理，具有安全性、有效性和首創(chuàng)性。本項(xiàng)目組從發(fā)酵食品中篩選獲得一株具有自主知識(shí)產(chǎn)權(quán)的高效MC-LR降解菌，遠(yuǎn)遠(yuǎn)高于其它益生菌株。同時(shí)與荷蘭國家應(yīng)用科學(xué)研究院(TNO)合作，使用該研究所開發(fā)的TIM人體模擬系統(tǒng)進(jìn)行降解菌人體模擬實(shí)驗(yàn)。與青島康地恩公司開展動(dòng)物實(shí)驗(yàn)及績效驗(yàn)證的相關(guān)合作。相關(guān)結(jié)果更加有助于證明此降解菌在干預(yù)微囊藻毒素上的有效性，證實(shí)其應(yīng)用價(jià)值。在實(shí)際的產(chǎn)業(yè)化應(yīng)用中，本項(xiàng)目通過采用高密度發(fā)酵提高益生菌的菌體量，采用微膠囊和冷凍干燥保藏菌體提高菌體存活率。實(shí)現(xiàn)高活力益生菌發(fā)酵劑的制備，為MCs降解菌的工業(yè)化生產(chǎn)奠定基礎(chǔ)。
獲獎(jiǎng)情況及鑒定結(jié)果
- 無
作品所處階段
- 本作品目前正與青島康地恩公司進(jìn)行相關(guān)績效驗(yàn)證與試生產(chǎn)。
技術(shù)轉(zhuǎn)讓方式
- 以專利技術(shù)入股的方式實(shí)現(xiàn)技術(shù)轉(zhuǎn)讓
作品可展示的形式
- 現(xiàn)場演示、樣品展示、圖片展示
使用說明,技術(shù)特點(diǎn)和優(yōu)勢(shì),適應(yīng)范圍,推廣前景的技術(shù)性說明,市場分析,經(jīng)濟(jì)效益預(yù)測(cè)
- 技術(shù)特點(diǎn)及優(yōu)勢(shì)：該產(chǎn)品具有自主知識(shí)產(chǎn)權(quán)；采用益生菌處理清除食品中已存在的藻毒素，具有首創(chuàng)性；制劑化過程獲得高密度高活性益生菌制劑，適用于工業(yè)化生產(chǎn)。微膠囊技術(shù)保證菌體在人體胃腸道中仍保持較高的活性。適用范圍：制備生產(chǎn)獲得發(fā)酵劑，作為食品添加劑提供給相關(guān)食品生產(chǎn)企業(yè)，作為具有微囊藻毒素清除功能的益生菌食品添加劑。此外還可開發(fā)其他口服類產(chǎn)品，直接用于飲用。市場分析和經(jīng)濟(jì)效益預(yù)測(cè)：隨著我國發(fā)酵乳制品市場的不斷擴(kuò)大，對(duì)發(fā)酵劑的需求也隨之增加。國內(nèi)發(fā)酵劑的研究一直處于空白，大型乳品企業(yè)使用的發(fā)酵劑均為進(jìn)口，其市場售價(jià)高達(dá)10-15萬元/噸，1000噸生產(chǎn)規(guī)?？尚纬汕f元以上的利潤。從成本上看，我們的發(fā)酵劑為公司自主研發(fā)產(chǎn)品，具有自主知識(shí)產(chǎn)權(quán)，在價(jià)格方面，預(yù)計(jì)生產(chǎn)每噸發(fā)酵劑的總費(fèi)用在2.3萬元。按年產(chǎn)250噸，售價(jià)定為9萬元/噸，項(xiàng)目投產(chǎn)后，每年可獲銷售收入2970萬元，年均利潤715.73萬元,年均稅后利潤608.38萬元，產(chǎn)生顯著的經(jīng)濟(jì)效益。
同類課題研究水平概述
- 微囊藻毒素作為影響食品安全因素之一，引起世界各國的普遍關(guān)注。在對(duì)藻毒素處理方面的研究主要針對(duì)污染水體環(huán)境的處理，包括絮凝沉淀法、吸附法、光降解法、臭氧氧化法等等，但對(duì)已受污染的食品卻無能為力。研究發(fā)現(xiàn)蚤狀幼體屬、魚(鯉魚、草魚、鰱魚、鳙魚、孟加拉斑馬魚、白鮭、川鰈、虹鱒等)、對(duì)蝦、龍蝦、蟹、鱉、鱔、貝類、兩棲動(dòng)物、哺乳動(dòng)物(小鼠、豬、牛等)等動(dòng)物及其相關(guān)產(chǎn)品(水產(chǎn)品、牛奶等)均可被藍(lán)藻毒素“毒化”，并可通過食物鏈進(jìn)人人體從而影響人類健康。由此可見，對(duì)食物的“去毒化”對(duì)人類健康顯得尤為重要。益生菌廣泛應(yīng)用于食品與發(fā)酵生產(chǎn)領(lǐng)域，具有抗腫瘤、緩解乳糖不耐癥、增強(qiáng)免疫力、降低膽固醇、調(diào)整腸道菌群等生理作用。除上述益生作用外，益生菌對(duì)于部分生物毒素的清除功能正逐步得到人們的認(rèn)識(shí)和認(rèn)可，但目前在益生菌的毒素降解研究方面，更多集中于對(duì)真菌毒素、黃曲霉素的探索，而對(duì)藻毒素降解的研究則較少。乳酸菌對(duì)微囊藻毒素的清除研究開始于2003年，Nybom等研究人員研究考察了11株乳酸菌的藻毒素清除能力，發(fā)現(xiàn)11株實(shí)驗(yàn)菌株均具有不同能力的藻毒素清除能力，其中Bifidobacterium lactis Bb12的毒素清除能力最強(qiáng)，100 μg/L的MC-LR溶液，經(jīng)菌濃1010 CFU/mL的B. lactis Bb12，37℃處理24 h清除率達(dá)58.5%。 2005年Meriluoto 等研究發(fā)現(xiàn)益生菌Lactobacillus rhamnosus GG 和雙歧桿菌Bb12具有藻毒素清除能力，LGG經(jīng)7 h對(duì)0.5 μg/mL的MC-LR的清除率可達(dá)46%。當(dāng)前國內(nèi)外的研究初步證實(shí)并且獲得了能夠去除微囊藻毒素的益生菌，并分析了其對(duì)毒素的結(jié)合轉(zhuǎn)化能力。但是，其降解效率不高，此外對(duì)益生菌在分子水平上對(duì)毒素的結(jié)合、吸附和轉(zhuǎn)化機(jī)制沒有系統(tǒng)的研究，對(duì)益生菌對(duì)環(huán)境因素的適應(yīng)機(jī)制，及其在反應(yīng)器水平上吸附、轉(zhuǎn)化毒素的過程解析和控制機(jī)制也存在研究上的空白，這極大地限制了益生菌毒素干預(yù)技術(shù)的發(fā)展。在實(shí)際的產(chǎn)業(yè)化應(yīng)用中，傳統(tǒng)的益生菌液體發(fā)酵劑正在被活菌含量更高、使用更加方便的濃縮型發(fā)酵劑所取代，然而目前國內(nèi)還尚未形成專業(yè)化、規(guī)模化的工業(yè)生產(chǎn)體系，尤其是直投式發(fā)酵劑存在質(zhì)量良莠不齊、生命力相對(duì)較短等缺點(diǎn)。解決上述問題的重要性和迫切性是本項(xiàng)目研究的源泉和動(dòng)力。
