CN105360600A - 一种饲用乳酸菌微胶囊的制备方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种饲用乳酸菌微胶囊的制备方法，现有技术制得的乳酸菌胶囊中乳酸菌活性低，在肠道内不能迅速释放，不能耐受饲料制粒过程中的高温，储存过程中容易吸湿变质，而且成本较高。本发明包括以下步骤：A、普鲁兰多糖改性；B、制备胶囊芯材；C、制备壁材；D、制备胶囊；E、对乳酸菌微胶囊半成品进行包衣；F、定型和预干燥；G、得到乳酸菌微胶囊成品。本发明将改性隔水普鲁兰多糖作为包衣材料的主要成分，进行包衣后在乳酸菌微胶囊表面形成隔水层，储存过程中不容易吸湿变质；本发明方法所制得的乳酸菌微胶囊与未包埋的乳酸菌相比，耐酸性、耐胆盐性、耐高温性和储存性都有了明显提高，并能在肠道中迅速崩解释放乳酸菌。

Description

一种饲用乳酸菌微胶囊的制备方法

技术领域

本发明涉及专门适用于动物喂养饲料的生产方法，具体涉及一种饲用乳酸菌微胶囊的制备方法。

背景技术

乳酸菌是指一类能发酵糖类产生乳酸的无芽胞、革兰氏染色阳性细菌的总称，是应用最早、最广泛的益生菌，已被广泛用于各种动物的饲料中。由于乳酸菌的益生作用具有宿主特异性，抗逆性较差，容易失活，极大地影响了其应用价值。例如，胃液的pH通常在2.5以下，此酸度使得绝大部分被摄入的乳酸菌被破坏，只有约百万分之一的乳酸菌能活着到达大肠。当把乳酸菌加于饲料中制粒时，通常的饲料制粒温度为80℃，在此温度下仅5分钟即可使得乳酸菌损失70％～80％。另外，在饲料生产和畜禽养殖中，为便于使用，通常将乳酸菌直接加入全价料或添加剂预混料中，因这两者都存在大量的微量元素金属离子(如Cu2+、Fe2+、Mn2+、Zn2+和Ca2+)、维生素类(如氯化胆碱)及抗生素等物质，均会通过一系列氧化还原反应、酸碱度变化、改变乳酸菌生存微环境等方式影响到乳酸菌的存活和活力。

为了克服以上问题，使猪源乳酸菌作为一种益生菌添加到猪饲料中，通过饲料制粒处理后仍能保持较高活性，进入猪体内能耐胃酸﹑胆汁，到达肠道起益生作用。现在较为提倡使用的技术是对乳酸菌采用包衣措施，制备乳酸菌胶囊，来保护乳酸菌，从而降低外界对乳酸菌的影响。例如中国专利03145934.X中，公开了一种包被乳酸菌微胶囊及其制备方法，本发明涉及一种乳酸菌微胶囊及其制备方法。该乳酸菌微胶囊包括:其芯材为乳酸菌颗粒;制丸辅料为蔗糖、麦芽糖糊精、微晶纤维素、玉米淀粉、葡萄糖或蛋白糖中的一种或几种的混合物;所述壁材包括海藻酸钠和CaCl2,还包括卡拉胶、大豆分离蛋白、非水溶性植物油中的一种,两种或三种。该乳酸菌微胶囊是通过乳酸菌与制丸辅料混合造粒,再用肠溶性包衣材料进行包被制得的。该乳酸菌微胶囊对乳酸菌进行了保护,使得乳酸菌可安全通过胃液而进入肠道内;并在肠道内迅速崩解,占据定植位点,从而抑制了病原菌的生长;该乳酸菌微胶囊在常温下具有优良的贮存稳定性、对金属离子的耐受性以及对高温的耐受力,在畜禽生产中的使用效果较佳。但此法采用海藻酸钠作为壁材，是目前微胶囊包被中经常使用的，但海藻酸钠本身持水能力差，易于水硬化破裂，不耐胃酸。

综上所述，现有的这些技术或是制得的乳酸菌胶囊中乳酸菌活性低，或是乳酸菌在肠道内不能迅速地释放，而且成本都较高，因而不适于在微利的饲料工业和畜禽养殖生产中的广泛应用。另外，胶囊通常壁材的主要原料如：明胶、海藻酸钠、糊精等，具有一定的吸湿性，用其制备的胶囊壳与空气接触后会不断从空气中吸收水分，受潮而出现软化、粘接等现象，影响了乳酸菌微胶囊的质量、外观及运用。

发明内容

为解决现有技术制得的乳酸菌胶囊中乳酸菌活性低，在肠道内不能迅速释放，不能耐受饲料制粒过程中的高温，储存过程中容易吸湿变质，而且成本较高的缺陷，本发明提供了一种活性高、可以安全通过胃液而进入肠道后迅速崩解的饲用乳酸菌微胶囊的制备方法。

为实现上述目的，本发明所述一种饲用乳酸菌微胶囊的制备方法，包括以下步骤：

A、普鲁兰多糖改性：首先取普鲁兰多糖按照1:20-40的比例溶解于二甲基亚砜中，得普鲁兰多糖溶液，备用；然后将重量份4～5份的胆固醇和4～5份的琥珀酸酐溶解于3～4份的吡啶中，并加入冰盐酸，得到白色絮状沉淀，冷藏过滤后收集；将该白色絮状沉淀用蒸馏水洗至pH>5,并置于乙酸乙酯/乙醇中重结晶,之后75～85℃干燥,得白色针状琥珀酰胆固醇；取琥珀酰胆固醇、4-二甲氨基吡啶溶解于二甲基亚砜中，反应活化50～60min，得反应液；将反应液加入普鲁兰多糖溶液中进行反应后，滴入无水乙醇中,析出白色沉淀状的改性隔水普鲁兰多糖，经冲洗干燥后备用。

B、制备胶囊芯材：将健康动物肠道中分离的乳酸菌接入MRS液体培养基，在恒温生化培养箱中37℃厌氧培养至液体变混浊，活菌数达到约为10⁹cfu/ml以上,将培养所得的处于稳定期前期的乳酸菌经离心分离后，弃上清，将收集到的菌体制成菌悬液，加入菌悬液总重3.5～9%的菌种保护剂，静置一段时间，即为乳酸菌浓液胶囊芯材。

C、制备壁材：按比例分别称取壁材原料，包括结冷胶、20g/l海藻酸钠、改性淀粉，其中结冷胶为冷凝成型材料，海藻酸钠增加胶囊的弹性和韧性，改性淀粉增加胶囊的密闭性和脆性，按重量份数计算，结冷胶、海藻酸钠、改性淀粉三者占壁材总干重的3%-30%，且结冷胶：海藻酸钠：改性淀粉=（1%-10%）:（1%-10%）:（1%-10%），取结冷胶溶解于相应比例的纯化水中，搅拌至完全溶解后依次加入相应比例的海藻酸钠和改性淀粉，继续搅拌混合均匀，得到壁材溶液。

D、制备胶囊：将壁材溶液和胶囊芯材按4：1～3的质量比同时泵送通过同心多元喷嘴，将其滴入0-15℃的石蜡油中，通过结冷胶的低温凝胶特性，形成乳酸菌微胶囊半成品；胶囊滴制后收集，用石油醚清洗石蜡油，将胶囊半成品浸入10g/l的氯化钙溶液中，海藻酸钠与钙离子结合形成海藻酸钙，完成胶囊的二次凝胶，与结冷胶共同构成胶囊壁壳，保证胶囊成品的弹性和韧性。

E、包衣：将上述制好备用的改性隔水普鲁兰多糖与改性淀粉混合研磨后加水制成包衣液，按照常规工艺对乳酸菌微胶囊半成品进行包衣，改性隔水普鲁兰多糖与改性淀粉的用量为乳酸菌微胶囊重量的2-4%。

F、将上述完成包衣的乳酸菌微胶囊放入转笼中进行定型和预干燥。

G、通过定型的乳酸菌微胶囊放入湿度为20-40%RH的干燥间，静置干燥24小时，收集后选除次品，得到乳酸菌微胶囊成品。

优选的，步骤B中所述的菌种保护剂是脱脂乳、海藻糖、低聚糖、抗性淀粉或麦芽糊精。在步骤B制得的5份乳酸菌浓液中加入1～2份蜡样芽孢杆菌，1～3份柠檬酸制得胶囊芯材。

步骤C中按重量份数计算，结冷胶、海藻酸钠、改性淀粉三者占壁材总干重的10%-25%，且结冷胶：海藻酸钠：改性淀粉=（4%-8%）:（4%-8%）:（4%-8%）。

本发明的有益效果是：

①本发明将改性隔水普鲁兰多糖作为包衣材料的主要成分，进行包衣后在乳酸菌微胶囊表面形成隔水层，储存过程中不容易吸湿变质。另外，虽然本发明所使用的结冷胶的胶凝性能较好，但是其生成的胶囊壁材材质易碎，会影响后续的包衣工序，因此本发明通过在壁材原料中加入海藻酸钠，并在结冷胶一次凝胶形成后将胶囊浸入氯化钙溶液中，通过壁材中的海藻酸钠与钙离子结合形成海藻酸钙，完成胶囊的二次凝胶，增加胶囊壁材的弹性和韧性，降低其在后续加工过程中的破碎率，提高产品品质，可添加到饲料中进行80℃制粒处理和长期保存不吸湿。

②本发明方法所制得的乳酸菌微胶囊与未包埋的乳酸菌相比，耐酸性、耐胆盐性、耐高温性和储存性都有了明显提高，并能在肠道中迅速崩解释放乳酸菌。

③本发明提供所述乳酸菌微胶囊的壁材没有使用明胶，避免了明胶的吸湿问题，本发明中所选用的壁材原料均为常用的符合国家标准的食品行业原料。

附图说明

下面结合附图和实施方式对本实用新型的内容作进一步的阐述。

图1为本发明制备的微胶囊在人工胃液和人工肠液中溶出图。

图2为本发明制备的微胶囊的高温耐受性检测结果图。

具体实施方案：

实施例1

一种饲用乳酸菌微胶囊的制备方法，包括以下步骤：

A、普鲁兰多糖改性：首先取普鲁兰多糖按照1:20的比例溶解于二甲基亚砜中，得普鲁兰多糖溶液，备用；然后将重量份4份的胆固醇和5份的琥珀酸酐溶解于3份的吡啶中，并加入冰盐酸，得到白色絮状沉淀，冷藏过滤后收集；将该白色絮状沉淀用蒸馏水洗至pH>5,并置于乙酸乙酯/乙醇中重结晶,之后75～85℃干燥,得白色针状琥珀酰胆固醇；取琥珀酰胆固醇、4-二甲氨基吡啶溶解于二甲基亚砜中，反应活化50min，得反应液；将反应液加入普鲁兰多糖溶液中进行反应后，滴入无水乙醇中,析出白色沉淀状的改性隔水普鲁兰多糖，经冲洗干燥后备用。

B、制备胶囊芯材：将健康动物肠道中分离的乳酸菌接入MRS液体培养基，在恒温生化培养箱中37℃厌氧培养至液体变混浊，活菌数达到约为10⁹cfu/ml以上,将培养所得的处于稳定期前期的乳酸菌经离心分离后，弃上清，将收集到的菌体制成菌悬液，加入菌悬液总重3.5～9%的脱脂乳，静置一段时间，即为乳酸菌浓液胶囊芯材。

C、制备壁材：取结冷胶100g溶解于5L纯化水中，搅拌至完全溶解后依次加入500g海藻酸钠和1000g改性淀粉，继续搅拌2-3min，混合均匀，得到壁材溶液。

D、制备胶囊：将壁材溶液和胶囊芯材按4：2的质量比同时泵送通过同心多元喷嘴，将其滴入5℃的石蜡油中，通过结冷胶的低温凝胶特性，形成乳酸菌微胶囊半成品；胶囊滴制后收集，用石油醚清洗石蜡油，将胶囊半成品浸入10g/l的氯化钙溶液中，海藻酸钠与钙离子结合形成海藻酸钙，完成胶囊的二次凝胶，与结冷胶共同构成胶囊壁壳，保证胶囊成品的弹性和韧性。

E、包衣：将上述制好备用的改性隔水普鲁兰多糖与改性淀粉混合研磨后加水制成包衣液，按照常规工艺对乳酸菌微胶囊半成品进行包衣，改性隔水普鲁兰多糖与改性淀粉的用量为乳酸菌微胶囊重量的4%。

F、将上述完成包衣的乳酸菌微胶囊放入转笼中进行定型和预干燥。

G、通过定型的乳酸菌微胶囊放入湿度为20-40%RH的干燥间，静置干燥24小时，收集后选除次品，得到乳酸菌微胶囊成品。

实施例2

一种饲用乳酸菌微胶囊的制备方法，包括以下步骤：

A、普鲁兰多糖改性：首先取普鲁兰多糖按照1:30的比例溶解于二甲基亚砜中，得普鲁兰多糖溶液，备用；然后将重量份5份的胆固醇和4份的琥珀酸酐溶解于4份的吡啶中，并加入冰盐酸，得到白色絮状沉淀，冷藏过滤后收集；将该白色絮状沉淀用蒸馏水洗至pH>5,并置于乙酸乙酯/乙醇中重结晶,之后75～85℃干燥,得白色针状琥珀酰胆固醇；取琥珀酰胆固醇、4-二甲氨基吡啶溶解于二甲基亚砜中，反应活化60min，得反应液；将反应液加入普鲁兰多糖溶液中进行反应后，滴入无水乙醇中,析出白色沉淀状的改性隔水普鲁兰多糖，经冲洗干燥后备用。

B、制备胶囊芯材：将健康动物肠道中分离的乳酸菌接入MRS液体培养基，在恒温生化培养箱中37℃厌氧培养至液体变混浊，活菌数达到约为10⁹cfu/ml以上,将培养所得的处于稳定期前期的乳酸菌经离心分离后，弃上清，将收集到的菌体制成菌悬液，加入菌悬液总重3.5～9%的低聚糖，静置一段时间，并在5份乳酸菌浓液中加入2份蜡样芽孢杆菌，1份柠檬酸制得胶囊芯材。

C、制备壁材：取结冷胶500g溶解于25L纯化水中，搅拌至完全溶解后依次加入100g海藻酸钠和500g改性淀粉，继续搅拌2-3min，混合均匀，得到壁材溶液。

D、制备胶囊：将壁材溶液和胶囊芯材按4：1的质量比同时泵送通过同心多元喷嘴，将其滴入15℃的石蜡油中，通过结冷胶的低温凝胶特性，形成乳酸菌微胶囊半成品；胶囊滴制后收集，用石油醚清洗石蜡油，将胶囊半成品浸入10g/l的氯化钙溶液中，海藻酸钠与钙离子结合形成海藻酸钙，完成胶囊的二次凝胶，与结冷胶共同构成胶囊壁壳，保证胶囊成品的弹性和韧性。

E、包衣：将上述制好备用的改性隔水普鲁兰多糖与改性淀粉混合研磨后加水制成包衣液，按照常规工艺对乳酸菌微胶囊半成品进行包衣，改性隔水普鲁兰多糖与改性淀粉的用量为乳酸菌微胶囊重量的2-4%。

F、将上述完成包衣的乳酸菌微胶囊放入转笼中进行定型和预干燥。

G、通过定型的乳酸菌微胶囊放入湿度为20-40%RH的干燥间，静置干燥24小时，收集后选除次品，得到乳酸菌微胶囊成品。

对上述方法制备的微胶囊进行特性分析，结果如下：

1、微胶囊在人工胃液和人工肠液中溶出结果

称取1g微胶囊2份，分别置于100ml人工胃液和100ml人工肠液中，于摇床中37℃﹑175r/min处理。分别于0，15，30，45，60，75，90，105和120min时取样，以人工胃液和人工肠液为空白对照组，测其OD₆₀₀值，根据OD₆₀₀值变化情况来分析人工胃液和人工肠液中微胶囊的溶出情况。溶出情况见图1，由图1可知，微胶囊在人工胃液处理的前45min，OD₆₀₀值有上升现象，处理45min后基本稳定。在人工肠液中，处理75min后，其OD₆₀₀值基本稳定。

2、微胶囊对人工胃液、人工胆汁耐受性和人工肠液的崩解性实验结果

称取1g微胶囊，溶解于9ml的人工胃液中，于摇床中37℃﹑175r/min处理。2h后取样，将微胶囊过滤，用生理盐水洗涤至中性，干燥。将干燥好的微胶囊用解囊液处理后，采用梯度稀释法进行活菌计数。由表2可知，乳酸菌微胶囊在人工胃液2h后，活菌数达10⁸cfu/g，菌体存活率达45％，而未包埋的菌液组活菌数下降两个数量级，菌体存活率为1.95％，说明该乳酸菌微胶囊具有良好的耐酸性。

表2微胶囊在人工胃液中的活菌数变化。

称取1g微胶囊，溶解于9ml的人工胆汁中，于摇床中37℃﹑175r/min处理。2h后取样，将微胶囊过滤，用生理盐水洗涤至中性，干燥。将干燥好的微胶囊用解囊液处理后，采用梯度稀释法进行活菌计数。由表3可知，乳酸菌微胶囊在人工胆汁2h后，活菌数达10⁸cfu/g，菌体存活率达42.27％，而未包埋的菌液组活菌数下降两个数量级，菌体存活率为1.94％，说明该乳酸菌微胶囊具有良好的耐胆盐性。

表3微胶囊在人工胆汁中的活菌数变化。

称取1g微胶囊，溶解于9ml的人工肠液中，于摇床中37℃﹑175r/min处理。75min后取样，采用梯度稀释法进行活菌计数。由表4可知，该乳酸菌微胶囊在人工肠液75min后基本溶解,活菌数达10⁹cfu/g，菌体存活率达86.36％，说明该乳酸菌微胶囊具有肠溶性。

表4微胶囊在人工肠液中的活菌数变化。

3、微胶囊的高温耐受性实验结果

分别称取1g微胶囊加入到9ml解囊液和9mlMRS液体培养基中,待解囊液组完全溶解，MRS液体培养基组不做处理。两组试管同时放入80℃(一般的制粒温度)水浴锅中，分别在0、1、2、3、4、5、6、7min取样。采用梯度稀释法进行活菌计数。由图2可知，乳酸菌微胶囊组比未包埋的菌液组耐受高温的时间长，说明该乳酸菌微胶囊具有耐80℃高温性。

4、微胶囊的稳定性实验结果

称取10g微胶囊，于37℃恒温培养箱条件下中放置3个月（相当于常温下一年），每个月取出1份（1g）微胶囊，采用梯度稀释法进行活菌计数。由表5可知，在37℃恒温培养条件下放置3个月后，敏捷乳酸菌微胶囊组菌体存活率达10.9%，而未包埋的菌液组基本死亡，说明该乳酸菌微胶囊具有储存稳定性。

上述试验重复3次，取平均值。

表5微胶囊的稳定性检测结果。

以上可以看出：微胶囊包埋的乳酸菌与未包埋的乳酸菌相比，其耐酸性、耐胆盐性、耐高温性和储存性都有较好提高。乳酸菌微胶囊在人工胃液条件下处理2h后，活菌数仅下降一个数量级，活菌数达10⁸cfu/g,而未包埋的乳酸菌在pH1.5的条件下处理2h后，活菌数下降两个数量级,活菌数达10⁷cfu/g。乳酸菌微胶囊在1％胆盐条件下，活菌数下降一个数量级，活菌数达10⁸cfu/g,而未包埋的乳酸菌在0.3％胆盐条件下处理2h后，活菌数下降两个数量级,活菌数达10⁷cfu/g。微胶囊在人工肠液中处理75min后，几乎全部崩解，活菌数达10⁹cfu/g。

微胶囊包埋乳酸菌在恒温37℃条件下保存3个月活菌数降1个数量级，活菌数达10⁸cfu/g,未包埋的乳酸菌活菌数下降4个数量级,活菌数达10⁴cfu/g。微胶囊包埋乳酸菌在80℃高温下处理6min后，活菌数达10⁷cfu/g；而未包埋乳酸菌耐全部死亡。

Claims (4)

1.一种饲用乳酸菌微胶囊的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：

A、普鲁兰多糖改性：首先取普鲁兰多糖按照1:20-40的比例溶解于二甲基亚砜中，得普鲁兰多糖溶液，备用；然后将重量份4～5份的胆固醇和4～5份的琥珀酸酐溶解于3～4份的吡啶中，并加入冰盐酸，得到白色絮状沉淀，冷藏过滤后收集；将该白色絮状沉淀用蒸馏水洗至pH>5,并置于乙酸乙酯/乙醇中重结晶,之后75～85℃干燥,得白色针状琥珀酰胆固醇；取琥珀酰胆固醇、4-二甲氨基吡啶溶解于二甲基亚砜中，反应活化50～60min，得反应液；将反应液加入普鲁兰多糖溶液中进行反应后，滴入无水乙醇中,析出白色沉淀状的改性隔水普鲁兰多糖，经冲洗干燥后备用；

B、制备胶囊芯材：将健康动物肠道中分离的乳酸菌接入MRS液体培养基，在恒温生化培养箱中37℃厌氧培养至液体变混浊，活菌数达到约为10⁹cfu/ml以上,将培养所得的处于稳定期前期的乳酸菌经离心分离后，弃上清，将收集到的菌体制成菌悬液，加入菌悬液总重3.5～9%的菌种保护剂，静置一段时间，即为乳酸菌浓液胶囊芯材；

C、制备壁材：按比例分别称取壁材原料，包括结冷胶、20g/l海藻酸钠、改性淀粉，按重量份数计算，结冷胶、海藻酸钠、改性淀粉三者占壁材总干重的3%-30%，且结冷胶：海藻酸钠：改性淀粉=（1%-10%）:（1%-10%）:（1%-10%），取结冷胶溶解于相应比例的纯化水中，搅拌至完全溶解后依次加入相应比例的海藻酸钠和改性淀粉，继续搅拌混合均匀，得到壁材溶液；

D、制备胶囊：将壁材溶液和胶囊芯材按4：1～3的质量比同时泵送通过同心多元喷嘴，将其滴入0-15℃的石蜡油中，通过结冷胶的低温凝胶特性，形成乳酸菌微胶囊半成品；胶囊滴制后收集，用石油醚清洗石蜡油，将胶囊半成品浸入10g/l的氯化钙溶液中，海藻酸钠与钙离子结合形成海藻酸钙，完成胶囊的二次凝胶，与结冷胶共同构成胶囊壁壳，保证胶囊成品的弹性和韧性；

E、包衣：将上述制好备用的改性隔水普鲁兰多糖与改性淀粉混合研磨后加水制成包衣液，按照常规工艺对乳酸菌微胶囊半成品进行包衣，改性隔水普鲁兰多糖与改性淀粉的用量为乳酸菌微胶囊重量的2-4%；

F、将上述完成包衣的乳酸菌微胶囊放入转笼中进行定型和预干燥；

G、通过定型的乳酸菌微胶囊放入湿度为20-40%RH的干燥间，静置干燥24小时，收集后选除次品，得到乳酸菌微胶囊成品。

2.根据权利要求1所述的一种饲用乳酸菌微胶囊的制备方法，其特征在于，步骤B中所述的菌种保护剂是脱脂乳、海藻糖、低聚糖、抗性淀粉或麦芽糊精。

3.根据权利要求1或2所述的一种饲用乳酸菌微胶囊的制备方法，其特征在于，在步骤B制得的5份乳酸菌浓液中加入1～2份蜡样芽孢杆菌，1～3份柠檬酸制得胶囊芯材。

4.根据权利要求1或2所述的一种饲用乳酸菌微胶囊的制备方法，其特征在于，步骤C中按重量份数计算，结冷胶、海藻酸钠、改性淀粉三者占壁材总干重的10%-25%，且结冷胶：海藻酸钠：改性淀粉=（4%-8%）:（4%-8%）:（4%-8%）。