CN103911362A - 纳米结构磷酸钙空心微球在微生物微囊化培养中的应用 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种纳米结构磷酸钙空心微球在微生物微囊化培养中的应用。本发明还公开了一种微生物微胶囊，所述微生物微胶囊含有占微生物总重量2~6%的纳米结构磷酸钙空心微球。本发明还公开了一种微生物微胶囊的制备方法。本发明的纳米结构磷酸钙空心微球具有较大的内部空间，大的比表面积和低密度，微生物可以顺利通过孔道进入纳米结构磷酸钙空心微球中进行包被形成包裹效应，使得微生物的存活率远远高于普通未微囊化经处理过的微生物的存活率。而将乳酸菌、酪酸菌等益生菌进行微囊化这一技术对于目前食品添加剂、饲料添加剂更是大的突破，不仅可以保证益生菌的存活率，保证人类和动物肠道正常的菌群，而且同时能给人类或动物补充钙质。
Description
技术领域
本发明属于微生物微囊化技术领域，特别涉及纳米结构磷酸钙空心微球在微生物微囊化培养中的应用。
背景技术
乳酸菌、酪酸菌和屎肠球菌是人类和动物肠道中的正常益生菌，这些益生菌对饲料加工、尤其是制粒工艺中的高温、储存运输和胃肠液的胃酸及胆汁的耐受性很差，能活着进入肠道的乳酸菌种类和数量不多。
微囊化技术是利用天然或者高分子包囊材料将固体、液体或气体的核心物质包囊形成的一种具有半透性或密封囊膜的微型胶囊的技术。微生物微囊化技术特别是益生菌的微囊化技术能很好的解决益生菌的存活率，目前针对益生菌存活率研究有多种，而微囊化冷冻干燥目前存活率最高，但其缺点是设备投资大，生产工艺周期长。
空心纳米球由于具有较大的内部空间，大比表面积和低密度等特性，受到人们的广泛关注，由于纳米球的空心部分可容纳大量或者大尺寸的客体分子形成包裹效应，使得这些材料广泛用于医药和化工等技术领域。
发明内容
发明目的：针对上述现有技术存在的问题和不足，本发明的第一个目的是提供了一种纳米结构磷酸钙空心微球在微生物微囊化培养中的应用。本发明的第二个目的是提供了一种微生物微胶囊。本发明的第三个目的是提供了一种微生物微胶囊的制备方法。
技术方案：为了解决上述技术问题，本发明提供的技术方案如下：一种纳米结构磷酸钙空心微球在微生物微囊化培养中的应用。
一种微生物微胶囊，所述微生物微胶囊含有占微生物总重量2~6%的纳米结构磷酸钙空心微球。
其中，上述纳米结构磷酸钙空心微球尺寸为2μm~4μm，壁厚为20~500nm。
其中，上述微生物为益生菌，所述益生菌为乳酸菌、酪酸菌、屎肠球菌中的一种或几种。
一种微生物微胶囊的制备方法，包括以下步骤：
1）芯材的制备：微生物进行培养，离心，加占微生物总重量2~6%的纳米结构磷酸钙空心微球，高速均质器进行混匀，得到芯材；
2）微生物微胶囊的制备：将3%海藻酸钠、1%明胶加入蒸馏水中混合，高压灭菌得到包埋剂，包埋剂冷却至室温后加入芯材充分混匀，通过Equl微胶囊发生器，并滴加CaCl2，固化40~55min，过滤收集微生物微胶囊。
其中，上述步骤1）中的微生物为益生菌，所述益生菌为乳酸菌、酪酸菌、屎肠球菌中的一种或几种。
其中，上述步骤2）中芯材与包埋剂的体积比为1:2~1:4。
其中，上述步骤2）中CaCl2浓度为8~11g/l。
纳米结构磷酸钙空心微球由于有特有的中空结构而具备独特的物理化学性质，其比表面积大、密度低，以及空心和多孔结构，空心和多孔结构壳层中存在大量的孔道结构，微生物可以顺利通过孔道进入纳米结构磷酸钙空心微球中进行包被从而获得更好的保护。
有益效果：与现有技术相比，本发明提供了一种纳米结构磷酸钙空心微球的新用途。本发明提供了一种纳米结构磷酸钙空心微球的新用途。本发明的纳米结构磷酸钙空心微球具有较大的内部空间，大的比表面积和低密度，微生物可以顺利通过孔道进入纳米结构磷酸钙空心微球中进行包被形成包裹效应，使得微生物的存活率远远高于普通未微囊化经处理过的微生物的存活率。而将乳酸菌、酪酸菌等益生菌进行微囊化这一技术对于目前食品添加剂、饲料添加剂更是大的突破，不仅可以保证益生菌的存活率，保证人类和动物肠道正常的菌群，而且同时能给人类或动物补充钙质。另外，本发明的制备方法不仅工艺简单、设备投入少、而且周期短、适合大规模生产。
具体实施方式
下面结合具体实施例，进一步阐明本发明。
实施例1：乳酸菌微胶囊的制备
将乳酸菌种子液按3%的接种量接种，37℃、110r/min培养9h，6000r/min离心8分钟，加占微生物总重量2%的纳米结构磷酸钙空心微球，纳米结构磷酸钙空心微球尺寸为2μm，壁厚为20nm，高速均质器进行混匀，得到芯材；将3%海藻酸钠、1%明胶加入蒸馏水中混合，高压灭菌得到包埋剂，包埋剂冷却至室温后加入芯材充分混匀，芯材与包埋剂的体积比为1:2，通过Equl微胶囊发生器，并滴加8g/l CaCl2，固化40min，过滤收集乳酸菌微胶囊。
实施例2 酪酸菌微胶囊的制备
将酪酸菌种子液按3%的接种量接种，37℃、120r/min培养10h，8000r/min离心5分钟，加占微生物总重量3%的纳米结构磷酸钙空心微球，纳米结构磷酸钙空心微球尺寸为4μm，壁厚为500nm，高速均质器进行混匀，得到芯材；将3%海藻酸钠、1%明胶加入蒸馏水中混合，高压灭菌得到包埋剂，包埋剂冷却至室温后加入芯材充分混匀，芯材与包埋剂的体积比为1:3，通过Equl微胶囊发生器，并滴加10g/l CaCl2，固化50min，过滤收集酪酸菌微胶囊。
实施例3 屎肠球菌微胶囊的制备
将屎肠球菌种子液按3%的接种量接种，37℃、120r/min培养10h，8000r/min离心5分钟，加占微生物总重量4%的纳米结构磷酸钙空心微球，纳米结构磷酸钙空心微球尺寸为3μm，壁厚为200nm，高速均质器进行混匀，得到芯材；将3%海藻酸钠、1%明胶加入蒸馏水中混合，高压灭菌得到包埋剂，包埋剂冷却至室温后加入芯材充分混匀，芯材与包埋剂的体积比为1:4，通过Equl微胶囊发生器，并滴加9g/l CaCl2，固化40min，过滤收集屎肠球菌微胶囊。
实施例4 含有乳酸菌、酪酸菌和屎肠球菌的微胶囊的制备
将乳酸菌、酪酸菌和屎肠球菌种子液按各2%的接种量接种，37℃、120r/min培养10h，8000r/min离心5分钟，加占微生物总重量8%的纳米结构磷酸钙空心微球，纳米结构磷酸钙空心微球尺寸为3.5μm，壁厚为250nm，高速均质器进行混匀，得到芯材；将3%海藻酸钠、1%明胶加入蒸馏水中混合，高压灭菌得到包埋剂，包埋剂冷却至室温后加入芯材充分混匀，芯材与包埋剂的体积比为1:3.3，通过Equl微胶囊发生器，并滴加11g/l CaCl2，固化45min，过滤收集得到含有乳酸菌、酪酸菌和屎肠球菌的微胶囊。
实施例5：
将实施例1~4的乳酸菌微胶囊、酪酸菌微胶囊、屎肠球菌微胶囊以及含有乳酸菌、酪酸菌和屎肠球菌的微胶囊进行性能评定测试。
1、微生物微胶囊的稳定性实验
将制备好的乳酸菌微胶囊、酪酸菌微胶囊、屎肠球菌微胶囊以及含有乳酸菌、酪酸菌和屎肠球菌的微胶囊分别装于无菌的棕色样品瓶中，在4℃下放置，每隔10d取样测定活菌数，测定存活率，并计算存活率平均值，同时取未微胶囊化乳酸菌菌液作为对照。
表1 微生物微胶囊对微生物存活率的影响
| 实施例1 | 实施例2 | 实施例3 | 实施例4 | 对照组 | |
| 存活率平均值 | 53.7 | 56.2 | 60.3 | 66.8 | 32.1 |
2、微生物微胶囊内微生物高温耐受性实验
将制备好的乳酸菌微胶囊、酪酸菌微胶囊、屎肠球菌微胶囊以及含有乳酸菌、酪酸菌和屎肠球菌的微胶囊分别置于50℃、80℃、100℃下高温干燥30、60min，测定存活率，并计算存活率平均值。同时取未微胶囊化乳酸菌菌液作为对照。
表2微生物微胶囊高温耐受性实验
| 实施例1 | 实施例2 | 实施例3 | 实施例4 | 对照组 | |
| 存活率平均值 | 49.7 | 52.8 | 58.2 | 60.2 | 4.1 |
3、微生物微胶囊内微生物耐酸性实验
将制备好的乳酸菌微胶囊、酪酸菌微胶囊、屎肠球菌微胶囊以及含有乳酸菌、酪酸菌和屎肠球菌的微胶囊分别置于质量分数为3%的除菌稀盐酸中静止10min，测定存活率。同时取未微胶囊化乳酸菌菌液作为对照。
表3微生物微胶囊对微生物耐酸性实验
| 实施例1 | 实施例2 | 实施例3 | 实施例4 | 对照组 | |
| 存活率 | 46.8 | 50.3 | 52.3 | 58.4 | 5.2 |
由表1、2、3可知：实施例1的乳酸菌微胶囊比对照的未微胶囊化乳酸菌菌液存活率高，略低于对照2的冷冻干燥微胶囊化乳酸菌，但是实施例2的酪酸菌微胶囊、实施例3的屎肠球菌微胶囊以及实施例4的含有乳酸菌、酪酸菌和屎肠球菌的微胶囊都远远高于对照。
Claims (8)
1.一种纳米结构磷酸钙空心微球在微生物微囊化培养中的应用。
2.一种微生物微胶囊，其特征在于，所述微生物微胶囊含有占微生物总重量2~6%的纳米结构磷酸钙空心微球。
3.根据权利要求2所述的一种微生物微胶囊，其特征在于，所述纳米结构磷酸钙空心微球尺寸为2μm~4μm，壁厚为20~500nm。
4.根据权利要求2所述的一种微生物微胶囊，其特征在于，所述微生物为益生菌，所述益生菌为乳酸菌、酪酸菌、屎肠球菌中的一种或几种。
5.权利要求2~4任一项所述的一种微生物微胶囊的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：
1）芯材的制备：微生物进行培养，离心，加占微生物总重量2~6%的纳米结构磷酸钙空心微球，高速均质器进行混匀，得到芯材；
2）微生物微胶囊的制备：将3%海藻酸钠、1%明胶加入蒸馏水中混合，高压灭菌得到包埋剂，包埋剂冷却至室温后加入芯材充分混匀，通过Equl微胶囊发生器，并滴加CaCl2，固化40~55min，过滤收集微生物微胶囊。
6.根据权利要求5所述的一种微生物微胶囊的制备方法，其特征在于，所述步骤1）中的微生物为益生菌，所述益生菌为乳酸菌、酪酸菌、屎肠球菌中的一种或几种。
7.根据权利要求5所述的一种微生物微胶囊的制备方法，其特征在于，所述步骤2）中芯材与包埋剂的体积比为1:2~1:4。
8.根据权利要求5所述的一种微生物微胶囊的制备方法，其特征在于，所述步骤2）中CaCl2浓度为8~11g/l。
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