柠檬醛微胶囊制备、性质表征及其在控制家禽坏死性肠炎中的应用

发布时间：2017-04-20 00:10

  本文关键词：柠檬醛微胶囊制备、性质表征及其在控制家禽坏死性肠炎中的应用，由笔耕文化传播整理发布。

【摘要】：抗生素替代品的开发是医药界,饲料界,食品界共同关心的话题。植物中的某些挥发性成分,比如柠檬醛,具有体外广谱抗菌性,尤其对于引发畜禽坏死性肠炎的致病菌—产气荚膜梭菌有很强的抑制作用。但是柠檬醛的化学稳定性较低,挥发性较强,且口服或注射吸收快,难以作为控制肠道疾病的抗生素替代品使用。要减少柠檬醛在食品/饲料加工和上消化道中的损失,在生物活体中发挥其抑制肠道致病菌的功能,就需要利用微胶囊包埋技术来进行保护和运输。本论文从微胶囊壁材构建入手,选取易于工业化生产的乳化—喷雾干燥工艺制备粉末状柠檬醛微胶囊,并优化了其配方及工艺参数;并且系统研究了制得的柠檬醛微胶囊的稳定性及其在模拟胃液中及肉鸡消化道中的释放性能,之后通过一系列体外抑菌实验和体内攻毒实验,评估柠檬醛微胶囊抑制产气荚膜梭菌生长和抑制坏死性肠炎的功效。该研究为植物精油类抗生素替代品的开发提供了一定的理论基础和实践经验。具体研究内容如下:1、通过干热美拉德反应制备大豆分离蛋白—大豆水溶性多糖共价复合物(SPPMP),并以SPPMP的乳化性能为主要评价指标,并兼顾得率及成本,最终优选在SSPS:SPI干基质量比3:5,相对湿度75%,温度60°C下保温3天为制备条件。通过高效液相色谱,傅里叶红外光谱,聚丙烯酰胺凝胶电泳表征了制备的SPPMP中SPI-SSPS共价连接情况。与SPI及大豆分离蛋白-大豆水溶性多糖共价复合物(SPP)相比,由SPPMP稳定的含有10%(w/w)柠檬醛的乳状液的储存稳定性,热稳定性,酸稳定性有显著的提高,且乳状液中柠檬醛的化学稳定性也有显著的提高。SPPMP稳定的柠檬醛乳状液暴露在模拟胃液环境中2 h过程中,其平均粒径没有显著性增长,其中发生化学转化的柠檬醛的比率低于20%。2、以柠檬醛的包埋率和回收率为评价指标,优化了制备柠檬醛微胶囊的喷雾干燥工艺参数。研究发现柠檬醛在喷雾干燥过程中的保留率,柠檬醛微胶囊的包埋效率和释放性能受到进料乳状液中柠檬醛与壁材的比例和总固形物的影响。最终选择含有10.4%SPPMP和13%柠檬醛的乳状液配方为喷雾干燥进料液配方。SPPMP为壁材的微胶囊对模拟胃液显示出很高的耐受性,在与模拟胃液作用2 h后,柠檬醛的释放量小于20%。通过肉鸡灌胃实验证实,使用SPPMP为壁材的柠檬醛微胶囊有助于提升柠檬醛的保留率。当温度是4oC和25oC时,存放6个月后,SPPMP壁材的微胶囊内柠檬醛的保留率分别为86%和83%。3、系统性研究了柠檬醛的体外抗菌特性。选取脑心肉汤培养基或采自12日龄肉鸡的回肠和(或)空肠食糜为培养介质,测定了柠檬醛微胶囊对产气荚膜梭菌(C.perfringens,简称CP)繁殖的抑制作用。还研究了模拟胃液和模拟肠液处理对柠檬醛微胶囊的抗菌活力的影响;测定了肉鸡口服柠檬醛微胶囊1-3 h后,其肠道食糜对抑制CP生长的效力。上述研究结果表明,经过SPPMP包埋后,柠檬醛的抗菌性能有了成倍数的提升,尤其是在经过模拟胃肠液处理后,抗菌性能基本保持不变。4、评估柠檬醛微胶囊在肉鸡养殖中控制坏死性肠炎的效果。在攻毒实验中采用双菌株感染模型,在肉鸡生长过程中通过肠道食糜中产气荚膜梭菌(CP)和乳杆菌属计数,以及肠道粘膜形态观察,研究饲料中添加柠檬醛微胶囊对肉鸡坏死性肠炎(NE)发病情况的影响,探讨柠檬醛微胶囊替代抗生素预防和治疗NE的作用机制。研究表明SPPMP为壁材的柠檬醛微胶囊可以有效地降低肉鸡肠道内CP的数量,但并不影响乳杆菌属的增殖。攻毒实验结果表明250μg/g柠檬醛微胶囊对抵抗NE发病的效力与饲料常用抗生素相当。
【关键词】：柠檬醛 微胶囊 稳定性 释放 抗菌性 攻毒实验 坏死性肠炎
【学位授予单位】：江南大学
【学位级别】：博士
【学位授予年份】：2015
【分类号】：S859.79;S856.4
【目录】：

• 摘要3-5
• Abstract5-8
• 缩写符号说明8-13
• 第一章 绪论13-41
• 1.1 柠檬醛性质概述及其应用13-20
• 1.1.1 柠檬醛的理化特性13-15
• 1.1.2 柠檬醛的生物活性15-17
• 1.1.3 柠檬醛微胶囊研究现状及应用前景17-20
• 1.2 以蛋白质-多糖复合物为壁材的微胶囊的研究现状20-24
• 1.2.1 蛋白质—多糖复合物的形成模式及性能20-22
• 1.2.2 蛋白质-多糖复合物在微胶囊工业化生产中的应用22-24
• 1.3 饲用抗生素替代品的发展现状及前景24-26
• 1.3.1 研发饲用抗生素替代品的意义24-25
• 1.3.2 饲用抗生素替代品的种类及作用机制25-26
• 1.3.3 植物精油类饲用抗生素替代品发展现状26
• 1.4 立题背景和意义26-27
• 1.5 本课题研究的主要内容27
• 参考文献27-41
• 第二章 大豆分离蛋白-大豆水溶性多糖共价复合物的制备及其对柠檬醛稳定效果的评估41-73
• 2.1 引言41
• 2.2 实验材料与设备41-42
• 2.2.1 实验材料41-42
• 2.2.2 实验设备42
• 2.3 实验方法42-45
• 2.3.1 SPI-SSPS美拉德反应产物（SPPMP）的制备42
• 2.3.2 SPPMP结构表征42-43
• 2.3.2.1 SDS-PAGE42-43
• 2.3.2.2 傅里叶红外光谱分析43
• 2.3.2.3 高效液相色谱分析43
• 2.3.3 SPPMP乳化性质评估43-44
• 2.3.3.1 乳状液制备及储存43
• 2.3.3.2 乳状液的热处理条件43
• 2.3.3.3 乳状液经过模拟胃、肠液处理的条件43-44
• 2.3.3.4 乳状液粒径分布和 ζ-电位测定44
• 2.3.4 柠檬醛在乳状液中的稳定性评估44-45
• 2.3.4.1 乳状液中柠檬醛的提取44
• 2.3.4.2 GC法测定柠檬醛浓度44
• 2.3.4.3 柠檬醛保留率的计算44-45
• 2.3.4.4 GC-MS法鉴定柠檬醛转化产物的结构45
• 2.3.5 数据分析45
• 2.4 结果与讨论45-67
• 2.4.1 SPPMP制备参数对其乳化性能的影响45-49
• 2.4.1.1 SPI-SSPS配比的影响45-47
• 2.4.1.2 反应温度及时间的影响47-49
• 2.4.2 SPPMP结构表征49-53
• 2.4.2.1 SDS-PAGE49
• 2.4.2.2 FTIR分析49-51
• 2.4.2.3 HPSEC分析51-53
• 2.4.3 SPPMP稳定的柠檬醛乳状液的稳定性53-57
• 2.4.3.1 储存稳定性53-54
• 2.4.3.2 乳状液的热稳定性54-55
• 2.4.3.3 乳状液在模拟胃肠液中的稳定性55-57
• 2.4.4 柠檬醛在SPPMP稳定的乳状液中的化学稳定性57-67
• 2.4.4.1 乳状液中柠檬醛与SPPMP的比例对柠檬醛稳定性的影响57-59
• 2.4.4.2 储存时间和加热对乳状液中柠檬醛稳定性的影响59-61
• 2.4.4.3 乳化后的柠檬醛在模拟胃液中的化学稳定性61-65
• 2.4.4.4 乳化后的柠檬醛在肠液（或肉鸡食糜中）的化学稳定性65-67
• 2.5 本章小结67
• 参考文献67-73
• 第三章 柠檬醛微胶囊的制备及其稳定性及释放性能评估73-95
• 3.1 引言73
• 3.2 实验材料与设备73-74
• 3.2.1 材料与试剂73-74
• 3.2.2 实验仪器与设备74
• 3.3 实验方法74-78
• 3.3.1 以SPP或SPPMP为乳化稳定剂的进料乳状液的制备74
• 3.3.2 喷雾干燥操作74
• 3.3.3 测定乳状液的粒径分布74
• 3.3.4 喷雾干燥效果评估74-75
• 3.3.4.1 水分含量74-75
• 3.3.4.2 表面油含量测定75
• 3.3.4.3 质量产率 (MY)75
• 3.3.4.4 柠檬醛保留率75
• 3.3.4.5 包埋效率 (EE)75
• 3.3.5 扫描电镜和共聚焦电镜75-76
• 3.3.6 柠檬醛微胶囊复溶乳状液在模拟胃肠道环境中的稳定性测定76
• 3.3.7 柠檬醛微胶囊复溶乳状液在模拟胃肠道环境中的稳定性测定76
• 3.3.8 柠檬醛微胶囊在模拟胃肠液中释放率的测定76-77
• 3.3.9 动物管理77
• 3.3.10灌胃实验及食糜取样77
• 3.3.11数据分析77-78
• 3.4 结果与讨论78-91
• 3.4.1 喷雾干燥工艺参数优化78-81
• 3.4.2 进料乳状液配方对喷雾干燥效果的影响81-86
• 3.4.2.1 壁材和柠檬醛比例对微胶囊的影响81-82
• 3.4.2.2 乳状液固形物含量对微胶囊的影响82-84
• 3.4.2.3 乳化剂的作用84-86
• 3.4.3 微胶囊中柠檬醛的稳定性86-88
• 3.4.3.1 储存稳定性86-87
• 3.4.3.2 在模拟胃肠道的稳定性87-88
• 3.4.4 柠檬醛微胶囊的释放性能88-90
• 3.4.4.1 柠檬醛微胶囊在模拟胃、肠液中的释放性能88-89
• 3.4.4.2 在连续性模拟胃肠道溶液中89-90
• 3.4.5 柠檬醛微胶囊在肉鸡中消化动力学90-91
• 3.5 本章小结91-92
• 参考文献92-95
• 第四章 柠檬醛微胶囊体外抑菌性能评估95-103
• 4.1 引言95
• 4.2 材料与试剂95
• 4.2.2 实验仪器与设备95
• 4.3 实验方法95-97
• 4.3.1 菌株的培养与保藏95-96
• 4.3.2 柠檬醛微胶囊在BHIB中抗CP性能的测定96
• 4.3.3 柠檬醛微胶囊在肉鸡食糜中抗CP性能的测定96
• 4.3.4 模拟胃液和肠液对柠檬醛抗CP性能的影响96
• 4.3.5 接受柠檬醛微胶囊灌胃实验的肉鸡肠道食糜抗CP性能96-97
• 4.3.6 数据分析97
• 4.4 结果与讨论97-101
• 4.4.1 柠檬醛微胶囊与未包埋的柠檬醛的体外抗CP性能比较97-98
• 4.4.1.1 柠檬醛微胶囊与未包埋的柠檬醛在BHIB中抗CP性能比较97-98
• 4.4.1.2 柠檬醛微胶囊与未包埋的柠檬醛在肉鸡食糜中抗CP性能比较98
• 4.4.2 模拟胃液和肠液对柠檬醛抗CP性能的影响98-100
• 4.4.2.1 模拟胃液和肠液对柠檬醛在BHIB中抗CP性能的影响98-99
• 4.4.2.2 模拟胃液和肠液对柠檬醛在肉鸡食糜中中抗CP性能的影响99-100
• 4.4.3 接受柠檬醛微胶囊灌胃实验的肉鸡肠道食糜抗CP性能100-101
• 4.5 本章小结101-102
• 参考文献102-103
• 第五章 柠檬醛微胶囊抑制家禽坏死性肠炎的功效评估103-113
• 5.1 引言103
• 5.2 实验材料与设备103-104
• 5.2.1 材料与试剂103
• 5.2.2 实验仪器与设备103-104
• 5.3 实验方法104-106
• 5.3.1 肉鸡养殖104
• 5.3.2 肉鸡分组104
• 5.3.3 CP攻毒实验104-105
• 5.3.4 取样及细菌计数105
• 5.3.5 评估NE肠炎的患病程度105-106
• 5.3.6 数据分析106
• 5.4 结果与讨论106-110
• 5.4.1 柠檬醛微胶囊抑制坏死性肠炎效果评估106-108
• 5.4.2 柠檬醛微胶囊对肉鸡肠道细菌菌落数的影响108-109
• 5.4.3 肉鸡生长情况109-110
• 5.5 本章小结110
• 参考文献110-113
• 论文主要结论与展望113-115
• 主要结论113-114
• 展望114-115
• 论文创新点115-116
• 致谢116-117
• 攻读博士学位期间发表的论文117-118
• 攻读博士学位期间的其他成果118

【参考文献】

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