CN104431370A - 一种高效益生菌微胶囊及其制备方法和应用 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种高效益生菌微胶囊，包括芯材和壁材，所述芯材包括90～95wt％的益生菌和5～10wt％的保护剂，所述的壁材为双层，内层为海藻酸钠，外层为乳清蛋白或明胶。本发明同时公开了上述微胶囊的制备方法和应用。该微胶囊通过海藻酸钠和明胶或乳清蛋白双层包被，提高了益生菌的耐酸、耐胆盐及耐贮存能力。本发明的微胶囊添加到饲料中，可以调整宿主肠道微环境平衡，抑制有害菌，提高宿主的抗病能力。

Description

一种高效益生菌微胶囊及其制备方法和应用

技术领域

本发明属于饲料添加剂领域，涉及一种益生菌，具体涉及一种高效益生菌微胶囊及其制备方法和应用。

背景技术

益生菌作为饲料添加剂，可以调节牲畜胃肠道微生物平衡，提高动物生产性能。益生菌是活细菌，必须到达家畜的肠道中才能发挥作用。但是，饲料加工中的高温和机械力、长期的储存及运输，胃肠液中的胃酸及胆汁都会使益生菌死亡，通过普通饲喂的方法，能活着进入肠道并发挥作用的的益生菌数量很少。

微胶囊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。利用该技术将益生菌制成微胶囊，能够提高益生菌的存活率。但是，不同的包裹材料、不同的加工工艺对益生菌的存活率有极大的影响。因此，选择合适的包裹材料和加工工艺对益生菌进行包埋成为研究的热点。采用海藻酸钠和为壁材，制备高效益生菌微胶囊作为饲料添加剂，能够大大增加牲畜肠道中益生菌的活菌量，促进牲畜的健康生长。

发明内容

发明目的：针对上述现有技术存在的问题和不足，本发明提出了一种高效益生菌微胶囊及其制备方法和应用。

技术方案：为实现上述技术目的，本发明提出了一种高效益生菌微胶囊，包括芯材和壁材，所述芯材包括90～95wt％的益生菌和5～10wt％的保护剂，所述的壁材为双层，内层为海藻酸钠，外层为乳清蛋白或明胶。

所述的保护剂为多孔淀粉和脱脂奶粉，其中，多孔淀粉的量占益生菌总重量2～5wt％，脱脂奶粉的量占益生菌总重量的5～8wt％。其中，所述益生菌为酿酒酵母、枯草芽孢杆菌、蜡样芽孢杆菌、两歧双歧杆菌、粪肠球菌、屎肠球菌、嗜酸乳杆菌中的任意一种或几种的混合物。

本发明同时提出了上述高效益生菌微胶囊的制备方法，包括如下步骤：

(1)芯材的制备：将益生菌接种、发酵培养，使其发酵液活菌浓度达到10¹⁰cfu/g，得到发酵液；将发酵液离心，收集菌体沉淀，向菌体沉淀中加入占益生菌总重量2～5wt％的多孔淀粉和5～8wt％的脱脂奶粉，混匀，得到芯材；

(2)第一层微胶囊的包被：将海藻酸钠加入蒸馏水中混合得到海藻酸钠水溶液，高压灭菌得到第一层壁材，冷却至室温后加入到步骤(1)得到的芯材中充分混匀，通过Equl微胶囊发生器，并滴加CaCl₂，固化30～50min，过滤收集微胶囊；

(3)第二层微胶囊的包被：将步骤(3)得到的微胶囊悬于蒸馏水中，并与明胶或乳清蛋白混匀，流化喷雾法制备微胶囊，流化床法干燥收集双层包被的微胶囊。

其中，所述步骤(1)中的益生菌为酿酒酵母、枯草芽孢杆菌、蜡样芽孢杆菌、两歧双歧杆菌、粪肠球菌、屎肠球菌和嗜酸乳杆菌中的任意一种或几种的混合物。

所述步骤(2)中海藻酸钠水溶液的浓度为2～5％，芯材与海藻酸钠水溶液的体积比为1∶3～1∶5。

所述步骤(3)中明胶或乳清蛋白浓度为2～5wt％。

具体地，所述步骤(3)中流化喷雾包埋微囊的参数为：包覆第一层壁材的芯材与明胶或乳清蛋白的体积比为1∶5～1∶15，控制液速为5～10mL/min，进口温度40℃，出口温度35℃，喷嘴雾化压力为0.3～0.5MPa，干燥空气流量为300～500m³/h。

本发明进一步提出了上述高效益生菌微胶囊作为饲料添加剂的应用。

有益效果：与现有技术相比，本发明中的芯材包含有脱脂奶粉和多孔淀粉。脱脂奶粉保护剂可显著提高微囊化益生菌的存活率。多孔淀粉表面具有很多伸向中心的小孔，具有良好的吸附性能，可以吸附和保护益生菌。两者同时作为保护剂，可大大提高益生菌对环境的耐受力，减少生产加工和运输贮藏中益生菌的损失。目前的益生菌微囊仅做一次包被，所以对益生菌的保护效率不高。本发明中壁材包括第一层的海藻酸钠和第二层的明胶或乳清蛋白。海藻酸钠可以提高益生菌对胃蛋白酶等的耐受能力，明胶或乳清蛋白可以提高益生菌对胃酸等的耐受能力，两层的壁材包裹大大提高进入肠道的活菌数。

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酿酒酵母微胶囊的制备。

将酿酒酵母种子液按3wt％的接种量接种于培养基，37℃、120r/min培养16h，6000r/min离心5分钟，加入占酵母菌菌体沉淀总重量2wt％的多孔淀粉和10％的脱脂奶粉，高速均质器进行混匀，得到芯材；称量海藻酸钠加入蒸馏水中，配制3wt％海藻酸钠水溶液，高压灭菌得到第一层壁材，冷却至室温后加入芯材充分混匀，芯材与壁材的体积比为1∶2，通过Equl微胶囊发生器，并滴加8g/l CaCl₂，固化40min，过滤收集微胶囊。微胶囊悬于蒸馏水中，浓度为10wt％。将其与5wt％的明胶进行流化喷雾包埋。参数为微胶囊液与3wt％明胶的体积比为1∶5、控制液速为6mL/min，进口温度40℃，出口温度35℃，喷嘴雾化压力为0.5MPa，干燥空气流量为300m³/h。常温流化床干燥，收集得到酿酒酵母微胶囊。

实施例2嗜酸乳杆菌微胶囊的制备。

将嗜酸乳杆菌种子液按3wt％的接种量接种于培养基，37℃、120r/min培养14h，8000r/min离心5分钟，加入占嗜酸乳杆菌菌体沉淀总重量2％的多孔淀粉和10wt％的脱脂奶粉，高速均质器进行混匀，得到芯材；将3wt％海藻酸钠加入蒸馏水中混合，高压灭菌得到第一层壁材，冷却至室温后加入芯材充分混匀，芯材与壁材的体积比为1∶2，通过Equl微胶囊发生器，并滴加8g/l CaCl₂，固化40min，过滤收集微胶囊。将微胶囊悬于蒸馏水中，浓度为10wt％。将其与5wt％的明胶进行流化喷雾包埋。参数为：微胶囊液与5wt％明胶的体积比为1∶5、控制液速为5mL/min，进口温度40℃，出口温度35℃，喷嘴雾化压力为0.5MPa，干燥空气流量为300m³/h。常温流化床干燥，收集双层包被的嗜酸乳杆菌微胶囊。

实施例3屎肠球菌微胶囊的制备。

将屎肠球菌种子液按3wt％的接种量接种于培养基，37℃、120r/min培养14h，8000r/min离心5分钟，加入占屎肠球菌菌体沉淀总重量2wt％的多孔淀粉和10wt％的脱脂奶粉，高速均质器进行混匀，得到芯材；称量海藻酸钠加入蒸馏水中，配制3wt％海藻酸钠水溶液，高压灭菌得到第一层壁材，冷却至室温后加入芯材充分混匀，芯材与壁材的体积比为1∶2，通过Equl微胶囊发生器，并滴加8g/l CaCl₂，固化40min，过滤收集微胶囊。微胶囊悬于蒸馏水中，浓度为10wt％。将其与5wt％的明胶进行流化喷雾包埋。参数为微胶囊液与5wt％明胶的体积比为1∶5、控制液速为5mL/min，进口温度40℃，出口温度35℃，喷嘴雾化压力为0.5MPa，干燥空气流量为300m³/h。常温流化床干燥，收集双层包被的屎肠球菌微胶囊。

实施例4含有酿酒酵母、嗜酸乳杆菌和屎肠球菌的微胶囊的制备.

将酿酒酵母、嗜酸乳杆菌和屎肠球菌种子液按2wt％的接种量接种于培养基，37℃、120r/min培养15h，8000r/min离心5分钟，加入占菌体沉淀总重量5wt％的多孔淀粉和10wt％的脱脂奶粉，高速均质器进行混匀，得到芯材；称量海藻酸钠加入蒸馏水中，配制3wt％海藻酸钠水溶液，高压灭菌得到第一层壁材，冷却至室温后加入芯材充分混匀，芯材与壁材的体积比为1∶2，通过Equl微胶囊发生器，并滴加10g/l CaCl₂，固化40min，过滤收集微胶囊。微胶囊悬于蒸馏水中，浓度为10％。将其与5wt％的明胶进行流化喷雾包埋。参数为微胶囊液与5wt％明胶的体积比为1∶5、控制液速为8mL/min，进口温度42℃，出口温度35℃，喷嘴雾化压力为0.5MPa，干燥空气流量为400m³/h。常温流化床干燥，收集双层包被的含有酿酒酵母、嗜酸乳杆菌和屎肠球菌的微胶囊。

实施例5微胶囊进行性能评定测试。

将实施例1～4的酿酒酵母微胶囊、嗜酸乳杆菌微胶囊、屎肠球菌微胶囊以及含有酿酒酵母、嗜酸乳杆菌和屎肠球菌的微胶囊进行性能评定测试。

(1)益生菌微胶囊的稳定性实验。

将制备好的酿酒酵母微胶囊、嗜酸乳杆菌微胶囊、屎肠球菌微胶囊以及含有酿酒酵母、嗜酸乳杆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，同时取未微胶囊化屎肠球菌菌液作为对照。结果如表1所示。

表1益生菌微胶囊对益生菌存活率的影响

	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	68.3	69.4	71.6	70.2	42.1

(2)益生菌微胶囊内微生物高温耐受性实验。

将制备好的酿酒酵母微胶囊、嗜酸乳杆菌微胶囊、屎肠球菌微胶囊以及含有酿酒酵母、嗜酸乳杆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。同时取未微胶囊化屎肠球菌菌液作为对照，结果如表2所示。

表2益生菌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	61.5	62.4	67.6	64.2	2.7

(3)益生菌微胶囊内微生物耐酸性实验。

将制备好的酿酒酵母微胶囊、嗜酸乳杆菌微胶囊、屎肠球菌微胶囊以及含有酿酒酵母、嗜酸乳杆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。同时取未微胶囊化屎肠球菌菌液作为对照。结果如表3所示。

表3益生菌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	61.7	66.4	62.5	63.2	6.4

由表1、2、3可知：实施例1的酿酒酵母微胶囊、实施例2的嗜酸乳杆菌微胶囊、实施例3的屎肠球菌微胶囊以及实施例4的含有酿酒酵母、嗜酸乳杆菌和屎肠球菌的微胶囊在三个实验中都远远高于对照，有效的提高益生菌对环境的耐受力。该微胶囊通过海藻酸钠和明胶或乳清蛋白双层包被，提高了益生菌的耐酸、耐胆盐及耐贮存能力。

实施例6：

对实施例1～4微囊化产品进行对动物生长性能影响的评定测试。

以实施例1～4微胶囊作为饲料添加剂，以日粮重量的0.1％-0.2％添加到饲料中，以不加微胶囊的饲料作为空白对照。选择10公斤左右断奶杜长大三元杂交小猪100头，经10天保育过渡，随机分为5组，每组20头，其中1-4组对应实施例1-4，第5组为空白对照组。日常管理按照常规方式进行，各组实验猪均自由采食，自由饮水，至第30天后停止，统计各项数据。结果如下：

表4微胶囊添加剂对动物生长性能的影响

结果显示：本发明的微胶囊添加到饲料中，可以调整仔猪肠道微环境平衡，抑制有害菌，降低腹泻的发病率。同时提高了仔猪的日增重，提高仔猪的免疫力。

Claims (9)

1.一种高效益生菌微胶囊，包括芯材和壁材，其特征在于，所述芯材包括90～95wt％的益生菌和5～10wt％的保护剂，所述的壁材为双层，内层为海藻酸钠，外层为乳清蛋白或明胶。

2.根据权利要求1所述的高效益生菌微胶囊，其特征在于，所述的保护剂为多孔淀粉和脱脂奶粉，其中，多孔淀粉的量占益生菌总重量2～5wt％，脱脂奶粉的量占益生菌总重量的5～8wt％。

3.根据权利要求1所述的高效益生菌微胶囊，其特征在于，所述益生菌为酿酒酵母、枯草芽孢杆菌、蜡样芽孢杆菌、两歧双歧杆菌、粪肠球菌、屎肠球菌、嗜酸乳杆菌中的任意一种或几种的混合物。

4.权利要求1所述的高效益生菌微胶囊的制备方法，其特征在于，包括如下步骤：

(1)芯材的制备：将益生菌接种、发酵培养，使其发酵液活菌浓度达到10¹⁰cfu/g，得到发酵液；将发酵液离心，收集菌体沉淀，向菌体沉淀中加入占益生菌总重量2～5wt％的多孔淀粉和5～8wt％的脱脂奶粉，混匀，得到芯材；

(2)第一层微胶囊的包被：将海藻酸钠加入蒸馏水中混合得到海藻酸钠水溶液，高压灭菌得到第一层壁材，冷却至室温后加入到步骤(1)得到的芯材中充分混匀，通过Equl微胶囊发生器，并滴加CaCl₂，固化30～50min，过滤收集微胶囊；

(3)第二层微胶囊的包被：将步骤(3)得到的微胶囊悬于蒸馏水中，并与明胶或乳清蛋白混匀，流化喷雾法制备微胶囊，流化床法干燥收集双层包被的微胶囊。

5.根据权利要求4所述的方法，其特征在于，所述步骤(1)中的益生菌为酿酒酵母、枯草芽孢杆菌、蜡样芽孢杆菌、两歧双歧杆菌、粪肠球菌、屎肠球菌和嗜酸乳杆菌中的任意一种或几种的混合物。

6.根据权利要求4所述的方法，其特征在于，所述步骤(2)中海藻酸钠水溶液的浓度为2～5％，芯材与海藻酸钠水溶液的体积比为1∶3～1∶5。

7.根据权利要求4所述的方法，其特征在于，所述步骤(3)中明胶或乳清蛋白浓度为2～5wt％。

8.根据权利要求4所述的方法，其特征在于，所述步骤(3)中流化喷雾包埋微囊的参数为：包覆了第一层壁材后的芯材与明胶或乳清蛋白的体积比为1∶5～1∶15，控制液速为5～10mL/min，进口温度40℃，出口温度35℃，喷嘴雾化压力为0.3～0.5MPa，干燥空气流量为300～500m³/h。

9.权利要求1所述的高效益生菌微胶囊作为饲料添加剂的应用。