一种养肠胃益生菌膳食纤维的制备方法与流程

1.本发明属于益生菌膳食纤维领域，更具体的，涉及一种养肠胃益生菌膳食纤维的制备方法。

背景技术：

2.2001年，联合国粮农组织（fao）/世界卫生组织( who）联合专家委员会提出了益生菌的科学定义：益生菌系指活的微生物，当摄取足够数量时，对宿主健康有益。2018年我国修订的《益生菌类保健食品申报与审评规定（征求意见稿）》及2020 年《益生菌的科学共识》也认同这一概念，亦明确指出益生菌的核心特征是足够数量、活菌状态和有益健康功能。
3.单纯地使用益生菌，只能短时间提升肠胃内益生菌含量，不能长时间地对肠胃内益生菌菌落进行修复或改善。而膳食纤维存在的特定成分能够促进了肠道中有益微生物的生长和代谢作用。
4.目前针对益生菌和膳食纤维的制备只进行简单的配比混合，在制备过程中，并没有实时量化益生菌数量与膳食纤维混合比例对益生菌活性状态的监控。研究表明，益生菌制备过程中，由于益生菌分解大量的有机物，产生co2、nh3、硫化物等诸多小分子气体，相同容器内，菌落中益生菌数量越多，活性越强，代谢过程中释放co2量越大。

技术实现要素：

5.为解决现有技术中存在的不足，本发明的目的在于解决上述缺陷，进而提出一种养肠胃益生菌膳食纤维的制备方法。
6.本发明采用如下的技术方案。
7.本发明公开了一种养肠胃益生菌膳食纤维的制备方法，包括如下步骤：步骤1，将益生菌置于培养罐中进行发酵，并设定发酵温度、搅拌速率、ph值；步骤2，根据益生菌的含量，确定膳食纤维的饱和值，并将膳食纤维按照饱和值分成n，并令i=1；其中，饱和值取决于益生菌本身的各个成分的含量；步骤3，将第i份膳食纤维注入到培养罐中，并利用气体浓度传感器对培养罐的co2浓度进行实时监测；步骤4，若i=n，跳至步骤5；否则，根据co2浓度的变化，判断是否应当注入第i+1份膳食纤维，若判定为应当注入，令i=i+1，并返回步骤3继续迭代；步骤5，待发酵完毕，将益生菌膳食纤维引出培养罐，并进行过滤、浓缩、晾干得到最终的益生菌膳食纤维产品。
8.本发明的有益效果在于，与现有技术相比，本发明具有以下优点：（1）本发明通过监测co2浓度，实现了对益生菌发酵过程中活菌数量的实时跟踪监测。
9.（2）本发明分批次注入膳食纤维，使得益生菌与膳食纤维充分融合，达到更多的活菌数量。
10.（3）本发明还通过改变每一份膳食纤维的配比，从而缩短膳食纤维的注入间隔，保证每一份膳食纤维的发酵时间基本稳定。
附图说明
11.图1a是不同参数下益生菌膳食纤维的活菌数量与co2浓度的关系示意图。
12.图1b是益生菌膳食纤维的co2浓度与膳食纤维份数的关系示意图。
13.图1c是不同时间下益生菌膳食纤维的co2浓度与时间的关系示意图。
14.图1d是不同时间下益生菌膳食纤维的co2浓度增长率与时间的关系示意图。
15.图2是培养罐的结构示意图。
16.图3是一种养肠胃益生菌膳食纤维的制备方法的流程图。
17.图中：1、培养罐罐体；21、进气口；22、出气口；31、进料口；32、出料口；4、气体浓度探测器；5、转子；6、加热器。
具体实施方式
18.下面结合附图对本技术作进一步描述。以下实施例仅用于更加清楚地说明本发明的技术方案，而不能以此来限制本技术的保护范围。
19.通常，益生菌的作用是促进消化、增强免疫、以及改善便秘、腹泻与消化不良等。而膳食纤维一般是指粗纤维，能够起到润肠通便的作用，有利于促进大便排出体外，同时还可以缓解便秘症状。
20.膳食纤维和益生菌不冲突，可以达到补菌和养菌的效果。例如，通过合理的搭配，膳食纤维可以被结肠内菌分解，产生短链脂肪酸，从而促进益生菌的生长，增强益生菌的效果。因此，益生菌和膳食纤维一起吃可软化消化物，促进肠道蠕动，使消化物容易排出，帮助排便。
21.本发明公开了一种益生菌膳食纤维，不仅有助消化、易排便、保护肠胃等作用，同时有耐胃酸，耐胆汁酸，稳定性高的特点。
22.在本发明中，益生菌膳食纤维由益生菌、膳食纤维与二氧化硅组成。其中，益生菌包括：罗伊氏乳杆菌dsm17648、植物乳杆菌lp05、嗜酸乳杆菌la-5、abk乳酸菌、动物双歧杆菌bb-12、乳双歧杆菌bk001、长双歧杆菌bk001、嗜酸乳杆菌bk001、干酪乳杆菌bk001、发酵乳杆菌bk001、植物乳杆菌bk001、罗伊氏乳杆菌bk001、鼠李糖乳杆菌bk001与菌株；膳食纤维包括：抗性糊精、乳糖醇、低聚果糖、菊粉、猴头菇粉、接骨木莓粉、陈皮粉与麦芽糊精。
23.各个成分的含量为：罗伊氏乳杆菌dsm17648：16~24g，植物乳杆菌lp05：16~20g，嗜酸乳杆菌la-5：10~12g，abk乳酸菌：10~12g，动物双歧杆菌bb-12：8~10g，乳双歧杆菌bk001：2~3g，长双歧杆菌bk001：2~3g，嗜酸乳杆菌bk001：2~3g，干酪乳杆菌bk001：2~3g，发酵乳杆菌bk001：2~3g，植物乳杆菌bk001：1~2g，罗伊氏乳杆菌bk001：1~2g，鼠李糖乳杆菌bk001：1~2g，菌株：0.2~0.5g；抗性糊精：4~6g，乳糖醇：15~20g，低聚果糖：15~20g，菊粉：8~10g，猴头菇粉：8~10g，接骨木莓粉：4~6g，陈皮粉：4~6g，麦芽糊精：25~30g；二氧化硅：0.05~0.1g。
24.研究表明，益生菌制备过程中，由于益生菌分解大量的有机物，产生co2、nh3、硫化物等诸多小分子气体，相同容器内，菌落中益生菌数量越多，活性越强，代谢过程中释放co2量越大。在图1a中，横坐标代表益生菌的数量，纵坐标代表co2浓度，图1a针对益生菌与膳食
纤维在不同的配比下，不同的温度与ph值条件下，对益生菌的活菌数量以及co2浓度进行了测定，例如，62℃:6.7:2分别代表温度是62℃，ph值是6.7，膳食纤维为2份。
25.需要说明的是，在图1a~图1d中，益生菌中各种成分的配比为：罗伊氏乳杆菌dsm17648：20g，植物乳杆菌lp05：18g，嗜酸乳杆菌la-5：12g，abk乳酸菌：12g，动物双歧杆菌bb-12：10g。并定义1份膳食纤维为：抗性糊精：1.2g，乳糖醇：4g，低聚果糖：4g，菊粉：2g，猴头菇粉：2g，接骨木莓粉：1g，陈皮粉：1g，麦芽糊精：6g。
26.从图1a可知，尽管温度、ph值以及益生菌和膳食纤维的配比等因素会影响活菌数量与co2浓度的比值关系，但可以看出，co2浓度基本上可以表征益生菌的活菌数量。
27.图1b示出了在培养罐中注入不同份数的膳食纤维后，益生菌膳食纤维最终的co2浓度。
28.从图1b中可以看出，膳食纤维的加入可以激发出更多的活菌，例如：在65℃，6.5ph值的条件下，当加入1份膳食纤维后，co2浓度由650/ppm增加到了大约665/ppm，可知：益生菌活菌数量大约增长了2.3%。然而，当膳食纤维加入到大约1.3份以上时，活菌数量就趋于平缓，表明更多的膳食纤维不再能够激发出更多的活菌。为了方便下文描述，本发明中将1.3份定义为膳食纤维的饱和值。从图1b中可以看出，饱和值并不受温度的影响，目前认为，饱和值只取决于益生菌本身的各个成分的含量。
29.与图1b形成对比的是，在图1c中，将5份膳食纤维均分成若干份（如图1c，分别是2、3、4、5、6份），每隔一段时间注入到培养罐中与益生菌进行混合。可以发现，均分的份数越多，活菌数量则被进一步激发出来。目前，这种现象背后的机理并不清楚，可能的猜测是：在高温的培养罐中，由于膳食纤维一次性加入太多，导致膳食纤维中的一些分子尚未来得及与益生菌充分融合，就提前失去了活性或直接“蒸发”掉了。
30.需要说明的是，与图1b不同的是，图1c中的膳食纤维的总量为5份是恒定值。结合图1c中，当均分的份数等于4份（5/1.34）或更多时，对活菌数量的改进并不明显，更有理由认定上述猜测的正确性。
31.为了更加准确的研究膳食纤维注入时机与活菌数量的关系，将图1c中co2浓度的增长率绘制出来，如图1d所示。从图1d中可以明显的看出每一次加入膳食纤维的时间，以及膳食纤维对于活菌数量的影响。在未加入膳食纤维时，co2浓度的增长率稳定在1.33/(ppm*min)左右，而当加入膳食纤维时，益生菌的活菌数量增多变快，一段时间后，其活菌数量才呈缓慢下降的平稳态势。为了方便下文描述，将平稳态势下co2浓度的增长率（例如，图1d中的1.33/(ppm*min)）定义为第一增长阈值，第一增长阈值表示没有膳食纤维作用下的益生菌的发酵速率。
32.基于图1c的结论，本发明公开了一种养肠胃益生菌膳食纤维的制备方法，通过分批次注入膳食纤维来提高益生菌的活菌数量，如图3所示，该方法包括如下步骤：步骤1，将益生菌置于培养罐中进行发酵，并设定发酵温度、搅拌速率、ph值等参数。
33.具体的，步骤1之前还包括对培养罐进行灭菌消毒处理。培养罐的结构如图2所示，主要由培养罐罐体1、进气口21、出气口22、进料口31、出料口32、气体浓度探测器4、转子5与加热器6组成。
34.先将益生菌通过进料口31注入培养罐中，完成后关闭进料口31后，开启进气口21
和出气口22充入氮气并排除其他气体。待通气完成，关闭进气口21和出气口22，开启加热器6及转子5，使得培养罐的温度是60~65℃以及搅拌速率为50~60rpm，此外设置ph值为6.2~6.5，发酵时长为6~8h。
35.步骤2，根据益生菌的含量，确定膳食纤维的饱和值，并将膳食纤维按照饱和值分成，并令i=1。
36.其中，饱和值取决于益生菌本身的各个成分的含量。
37.步骤3，将第i份膳食纤维注入到培养罐中，并利用气体浓度传感器对培养罐的co2浓度进行实时监测。
38.通常，益生菌的发酵时间为8~10h，而膳食纤维的发酵时间为2h。因此，在益生菌发酵6~8h后需要将第1份膳食纤维注入培养罐中。
39.步骤4，若i=，跳至步骤5；否则，根据co2浓度的变化，判断是否应当注入第i+1份膳食纤维，若判定为应当注入，令i=i+1，并返回步骤3继续迭代。
40.在第一实施例中，步骤2中膳食纤维按照饱和值均分成份，且步骤4中根据co2浓度的变化，判断是否应当注入第i+1份膳食纤维具体包括：步骤4.1，按照固定的时间间隔对co2浓度进行采样，从而计算co2浓度的增长率。
41.步骤4.2，若co2浓度的增长率小于预设的第一增长阈值，则判定应当注入第i+1份膳食纤维。
42.其中，，为需要注入的膳食纤维的总份数，例如是5份，而是饱和值，例如是1.3份。符号为向下取整。第一增长阈值表示没有膳食纤维作用下的益生菌的发酵速率。
43.考虑到膳食纤维的发酵时间在2h左右，因此，第一份膳食纤维的注入时间应当与最后一份膳食纤维的注入时间尽可能接近，以防止对益生菌其他功能造成不利的影响。因此，为了加快膳食纤维与益生菌的融合效率，不应当等到co2浓度的增长率完全小于预设的第一增长阈值才注入下一份膳食纤维。在第二实施例中，步骤2中膳食纤维按照饱和值分成份，第一份的膳食纤维为份，其他份的膳食纤维为份。其中，；并且，步骤4具体包括：步骤s41，按照固定的时间间隔对co2浓度进行采样，以计算co2浓度的增长率。
44.步骤s42，根据第二份膳食纤维与第一份膳食纤维的比值、第一增长阈值、co2浓度的增长率，确定第二增长阈值，第二增长阈值通过co2浓度的增长率能表征膳食纤维与益生菌的吸收率。
45.步骤s43，若co2浓度的增长率小于预设的第二增长阈值，则判定应当注入第i+1份膳食纤维。
46.考虑到当膳食纤维融合差不多时，co2浓度的增长率以指数级减缓，步骤s42中第二增长阈值由下式决定：
其中，为第一增长阈值，为本次迭代中步骤3监测到的co2浓度的增长率的最大值。
47.可理解的是，第二增长阈值一定是大于第一增长阈值的。
48.步骤5，待发酵完毕，打开出料口32，将益生菌膳食纤维引出培养罐，并进行过滤、浓缩、晾干得到最终的益生菌膳食纤维产品。
49.发酵完毕的时刻可以是从步骤3执行后的2h。
50.本发明申请人结合说明书附图对本发明的实施示例做了详细的说明与描述，但是本领域技术人员应该理解，以上实施示例仅为本发明的优选实施方案，详尽的说明只是为了帮助读者更好地理解本发明精神，而并非对本发明保护范围的限制，相反，任何基于本发明的发明精神所作的任何改进或修饰都应当落在本发明的保护范围之内。

技术特征：

1.一种养肠胃益生菌膳食纤维的制备方法，其特征在于，包括如下步骤：步骤1，将益生菌置于培养罐中进行发酵，并设定发酵温度、搅拌速率、ph值；步骤2，根据益生菌的含量，确定膳食纤维的饱和值，并将膳食纤维按照饱和值分成，并令i=1；其中，饱和值取决于益生菌本身的各个成分的含量；步骤3，将第i份膳食纤维注入到培养罐中，并利用气体浓度传感器对培养罐的co2浓度进行实时监测；步骤4，若i=，跳至步骤5；否则，根据co2浓度的变化，判断是否应当注入第i+1份膳食纤维，若判定为应当注入，令i=i+1，并返回步骤3继续迭代；步骤5，待发酵完毕，将益生菌膳食纤维引出培养罐，并进行过滤、浓缩、晾干得到最终的益生菌膳食纤维产品。2.根据权利要求1所述的一种养肠胃益生菌膳食纤维的制备方法，其特征在于，益生菌膳食纤维由益生菌、膳食纤维与二氧化硅组成；其中，益生菌包括：罗伊氏乳杆菌dsm17648、植物乳杆菌lp05、嗜酸乳杆菌la-5、abk乳酸菌、动物双歧杆菌bb-12、乳双歧杆菌bk001、长双歧杆菌bk001、嗜酸乳杆菌bk001、干酪乳杆菌bk001、发酵乳杆菌bk001、植物乳杆菌bk001、罗伊氏乳杆菌bk001、鼠李糖乳杆菌bk001与菌株；膳食纤维包括：抗性糊精、乳糖醇、低聚果糖、菊粉、猴头菇粉、接骨木莓粉、陈皮粉与麦芽糊精；各个成分的含量为：罗伊氏乳杆菌dsm17648：16~24g，植物乳杆菌lp05：16~20g，嗜酸乳杆菌la-5：10~12g，abk乳酸菌：10~12g，动物双歧杆菌bb-12：8~10g，乳双歧杆菌bk001：2~3g，长双歧杆菌bk001：2~3g，嗜酸乳杆菌bk001：2~3g，干酪乳杆菌bk001：2~3g，发酵乳杆菌bk001：2~3g，植物乳杆菌bk001：1~2g，罗伊氏乳杆菌bk001：1~2g，鼠李糖乳杆菌bk001：1~2g，菌株：0.2~0.5g；抗性糊精：4~6g，乳糖醇：15~20g，低聚果糖：15~20g，菊粉：8~10g，猴头菇粉：8~10g，接骨木莓粉：4~6g，陈皮粉：4~6g，麦芽糊精：25~30g；二氧化硅：0.05~0.1g。3.根据权利要求1所述的一种养肠胃益生菌膳食纤维的制备方法，其特征在于，步骤1具体包括：对培养罐进行灭菌消毒处理，先将益生菌通过进料口注入培养罐中，完成后关闭进料口后，开启进气口和出气口充入氮气并排除其他气体；待通气完成，关闭进气口和出气口，开启加热器及转子，使得培养罐的温度是60~65℃以及搅拌速率为50~60rpm，此外设置ph值为6.2~6.5，发酵时长为6~8h。4.根据权利要求1所述的一种养肠胃益生菌膳食纤维的制备方法，其特征在于，步骤3中在益生菌发酵6~8h后将第1份膳食纤维注入培养罐中。5.根据权利要求1所述的一种养肠胃益生菌膳食纤维的制备方法，其特征在于，步骤2中膳食纤维按照饱和值均分成份，其中，，为需要注入的膳食纤维的总份数，是饱和值，符号为向下取整；并且步骤4中根据co2浓度的变化，判断是否应当注入第i+1份膳食纤维具体包括：步骤4.1，按照固定的时间间隔对co2浓度进行采样，从而计算co2浓度的增长率；步骤4.2，若co2浓度的增长率小于预设的第一增长阈值，则判定应当注入第i+1份膳食纤维；其中，第一增长阈值表示没有膳食纤维作用下的益生菌的发酵速率。
6.根据权利要求1所述的一种养肠胃益生菌膳食纤维的制备方法，其特征在于，步骤2中膳食纤维按照饱和值分成份，第一份的膳食纤维为份，其他份的膳食纤维为份；其中，为需要注入的膳食纤维的总份数，是饱和值，；并且，步骤4具体包括：步骤s41，按照固定的时间间隔对co2浓度进行采样，以计算co2浓度的增长率；步骤s42，根据第二份膳食纤维与第一份膳食纤维的比值、第一增长阈值、co2浓度的增长率，确定第二增长阈值，第二增长阈值通过co2浓度的增长率能表征膳食纤维与益生菌的吸收率；第二增长阈值由下式决定：其中，为第一增长阈值，为本次迭代中步骤3监测到的co2浓度的增长率的最大值；步骤s43，若co2浓度的增长率小于预设的第二增长阈值，则判定应当注入第i+1份膳食纤维。

技术总结

一种养肠胃益生菌膳食纤维的制备方法，包括：步骤1，将益生菌置于培养罐中进行发酵，并设定发酵参数；步骤2，根据益生菌的含量，确定膳食纤维的饱和值，并将膳食纤维按照饱和值分成N，并令i=1；步骤3，将第i份膳食纤维注入到培养罐中，并利用气体浓度传感器对培养罐的CO2浓度进行实时监测；步骤4，若i=N，跳至步骤5；否则，根据CO2浓度的变化，判断是否应当注入第i+1份膳食纤维，若判定为应当注入，令i=i+1，并返回步骤3继续迭代；步骤5，发酵完毕最终的益生菌膳食纤维产品。本发明通过监测CO2浓度，实现了对益生菌发酵过程中活菌数量的实时跟踪监测，以达到更多的活菌数量。以达到更多的活菌数量。以达到更多的活菌数量。