CN107373029B - 一种活菌微生态制剂及其制备方法和应用 - Google Patents

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Abstract

本发明提供了一种活菌微生态制剂，涉及微生物制剂技术领域，包括芯材，依次包被在所述芯材上的疏水层以及外壁层；所述芯材由吸附有微生物的多孔吸附材料和包被在多孔吸附材料表面的多糖层组成；所述多孔吸附材料的孔隙与所述多糖层之间为中空。本发明提供的活菌微生态制剂将活菌微生物置于所述芯材的中空孔隙中，辅以依次包被在芯材上的疏水层和外壁层，使热蒸汽等不易透过外层包覆物进入芯材内部与微生物接触，能够有效的阻隔外界高温、高湿以及高压等不良环境对微生物活性的影响，从而提高活菌微生态制剂的稳定性，降低活菌微生物生态制剂在后加工过程中的损失。

Description

一种活菌微生态制剂及其制备方法和应用
技术领域
本发明涉及微生物制剂技术领域，具体涉及一种活菌微生态制剂及其制备方法和应用。
背景技术
微生态制剂，是指运用微生态学原理，利用对宿主有益无害的益生菌或益生菌的促生长物质，经特殊工艺制成的制剂。目前微生态制剂己被应用于饲料、农业、医药保健和食品等各领域中。微生态制剂的有效成分可以是活菌、死菌及其代谢产物，其中活菌微生态制剂与死菌或微生物代谢产物为主要有效成分的微生态制剂不同之处在于，活菌微生态制剂的功效与微生态制剂中的活菌数有显著相关。
现有的饲料微生态制剂在工艺上大多采用发酵后包被处理，生产方法主要采用流化床干燥、喷雾干燥以及冷冻干燥等方法。冷冻干燥技术成本高、稳定性差，采用该方法得到的产品易形成蜂窝状，不仅随储存温度升高和接触空气时间的延长，其活性会大大降低，而且在饲料加工中该产品无法耐受高温、压力和剪切力等生产环境，致使活性大大降低甚至死亡，严重影响了乳酸菌活菌制剂的存活率及应用效果。不能很好地发挥其包被的优势。喷雾干燥及单纯的流化床干燥技术进口温度较高，对需烘干产品具有较高的要求，大部分发酵的菌液中的菌体在喷雾干燥的高温、高压环境下不易存活。
实际应用中，活菌微生态制剂常常需要与其他原料进一步制备成颗粒饲料使用，颗粒饲料的调质、膨化过程对活菌微生态制剂的微生物活性有较大的损害。典型的挤压膨化法通过加入蒸汽和水来形成预挤压糊状物，经调质后各种粉料直接送入挤压机的挤压室内，通入额外的蒸汽和水，物料在剪切力和加热的作用下蒸煮熟化，加热温度使大部分淀粉发生糊化，同时由于活菌微生态制剂的热稳定性较差，微生态制剂中的微生物也随之失活，影响活菌微生态制剂的使用效果。
影响活菌微生态制剂功效的主要原因有加工工艺中的高温、储存运输以及胃酸、胆汁等的耐受性差等方面，这些原因使得能够活菌微生态制剂最终 能够进入肠道并发挥作用的微生物活菌种类和数量不多。目前，市场上大部分活菌微生态制剂能够较好的解决储存运输、胃酸或胆汁等耐受性差的问题，但是在热稳定性方面并没有太大改善。
发明内容
有鉴于此，本发明的目的在于提供一种热稳定性好的活菌微生态制剂。
为了实现上述发明目的，本发明提供以下技术方案：
本发明提供了一种活菌微生态制剂，包括芯材，依次包被在所述芯材外的疏水层以及外壁层；
所述芯材由吸附有微生物的多孔吸附材料和包被在多孔吸附材料表面的多糖层组成；所述多孔吸附材料的孔隙与所述多糖层之间为中空。
优选的，所述多孔吸附材料选自石英质多孔材料、沸石或海泡石。
优选的，所述外壁层的材质选自明胶、甘油、海藻酸钠和多糖中的一种或多种。
优选的，当所述外壁层的材质包括多糖时，所述多糖层或所述外壁层中的多糖独立地选自阿拉伯胶、麦芽糊精、壳聚糖、蔗糖、纤维素、几丁质和淀粉中的一种或多种。
优选的，所述疏水层的材质选自硬脂酸钠、十六烷基三甲基溴化铵、α-环糊精和聚乳酸中的一种或多种。
优选的，所述多孔吸附材料和多糖层的质量比为60～90:5～9；所述芯材、疏水层和外壁层的质量比为90～120:0.4～0.7:2.50～4.00。
本发明提供了一种上述技术方案所述的活菌微生态制剂的制备方法，包括以下步骤：
(1)将微生物吸附在多孔吸附材料中；
(2)将多糖包被在步骤(1)得到的多孔吸附材料表面，湿润状态下真空处理15～30min，所述真空处理后在40～60℃下干燥8～15min，再真空干燥15～25min，得到芯材；
(3)将疏水材料包被在所述步骤(2)得到的芯材表面形成疏水层，得到疏水层包被芯材；
(4)将壁材包被在所述步骤(3)得到的疏水层包被芯材表面形成外壁 层，干燥，得到活菌微生态制剂。
优选的，所述步骤(2)中，所述真空处理的条件包括：真空度0.04～0.07MPa、温度35～55℃；
所述真空干燥的条件包括：真空度0.075～0.090MPa、温度40～60℃。
优选的，步骤(2)～(4)中所述包被采用喷雾包覆法进行。
本发明还提供了一种前述技术方案所述的活菌微生态制剂或上述技术方案所述所述制备方法得到的活菌微生态制剂在饲料添加剂中的应用。
本发明与现有技术相比，本发明具有以下优点：
本发明提供的活菌微生态制剂包括芯材，依次包被在所述芯材上的疏水层以及外壁层；所述芯材由吸附有微生物的多孔吸附材料和包被在多孔吸附材料表面的多糖层组成；所述多孔吸附材料的孔隙与所述多糖层之间为中空。本发明提供的活菌微生态制剂将芯材内的多孔吸附材料孔隙制造为中空环境，使得吸附在多孔吸附材料孔隙内的活菌微生物处于中空环境的保护下，辅以依次包被在芯材外的疏水层和外壁层，热蒸汽等不易透过芯材外的包覆物进入芯材内部与微生物发生直接接触，能够有效的阻隔外界高温或热蒸汽等对微生物活性的不良影响，从而提高活菌微生态制剂的热稳定性，显著降低活菌微生物生态制剂中活菌数在后加工过程中的损失。
本发明提供的活菌微生态制剂可以安全通过胃液的强酸环境，在肠液中芯材外层的包覆物以及芯材内的多糖层能够完全溶解，释放多孔吸附材料中的活菌微生物。即本发明提供的活菌微生态制剂在胃液中具有较强的稳定性，与肠液具有良好的生物相容性，达到活菌微生态制剂在肠道靶向释放的作用。
本发明提供的活菌微生态制剂(含有活菌数107CFU/g以上)在常温下贮存3个月后，活菌数仍能够达到105CFU/g以上，而相同条件、含有相同活菌数的常规活菌微生态制剂贮存3个月后活菌数仅为102CFU/g，表明本发明提供的微生态制剂贮存稳定性有显著提高。
本发明提供的制备方法，采用真空处理、干燥后真空干燥的方式，结合多糖层的包覆，将多孔吸附材料的孔隙制造为中空环境，使得吸附在多孔吸附材料中的活菌微生物被全部或部分中空环境隔绝，减少或阻隔外界高温、高湿、高压等不良环境对活菌微生物的直接影响，从而提高活菌微生态制剂 的热稳定性和耐加工性能。在芯材外包被的疏水层通过疏水作用能够有效地防止活菌微生态制剂在胃液中溶解，达到靶向肠道的目的，从而提高活菌微生态制剂在肠道释放的活菌数，提高作用效果。
采用本发明提供的活菌微生态制剂作为饲料添加剂添加到饲料中，活菌微生物存活率高，从而有效地节约了活菌微生态制剂的用量，降低了制作成本，还能够进一步提高活菌微生态制剂的作用效果。
附图说明
图1为活菌微生态制剂的结构示意图。
图2为石英质多孔材料的扫描电镜图。
具体实施方式
本发明提供了本发明提供了一种活菌微生态制剂，包括芯材，依次包被在所述芯材外的疏水层以及外壁层；
所述芯材由吸附有微生物的多孔吸附材料和包被在多孔吸附材料表面的多糖层组成；所述多孔吸附材料的孔隙与所述多糖层之间为中空。
本发明所述活菌微生态制剂的结构如图1所示，微生物吸附在多孔吸附材料的孔隙中，多糖层包覆在所述多孔吸附材料表面，多孔吸附材料的孔隙与所述多糖层之间为中空；吸附有微生物的多孔材料和多糖层共同组成芯材，在芯材表面由内到外依次包被了疏水层和外壁层。
本发明对活菌微生态制剂中吸附的微生物没有限定，任何能够调节微生态环境的活菌微生物均可。本发明所述微生物优选自乳杆菌属或肠球菌属；更优选的，选自嗜酸乳杆菌、乳酸乳杆菌、粪肠球菌、屎肠球菌和乳酸肠球菌中的一种或几种。本发明对所述微生物的来源没有任何限定，采用市售产品即可。
本发明所述多孔吸附材料优选为石英质多孔材料、沸石或海泡石。优选所述多孔吸附材料的孔径为1～50μm，更优选为10μm；优选所述多孔吸附材料的比表面为20～500m2/g，更优选为220m2/g。本发明所述多孔吸附材料的微生物吸附量优选为1.0×105～7.5×108CFU/g，更优选为2.46×107CFU/g。本发明对所述多孔吸附材料的来源没有任何限定，采用满足上述要求的市售商品 即可。多孔吸附材料起到骨架支撑作用，微生物的存在以及孔隙的中空环境形成提供物理上的空间。
本发明所述多孔吸附材料优选为石英质多孔材料。图2为石英质多孔材料扫描电镜图，左图为5μm时的扫描电镜图，右图为50μm时的扫描电镜图。由图2可以看出，石英质多孔材料中含有大量的孔隙可以供微生物附着，也为进一步为中空环境的形成提供物理基础，石英质多孔材料中的孔隙多、比表面积大，能够容纳更多的微生物，使得活菌微生态制剂中所含的活菌数相应的可以提高，最终得到的活菌微生态制剂的单位作用效果也可以提升。
在本发明中，所述多孔吸附材料表面包被有多糖层，形成芯材，所述多糖层中所用多糖优选为阿拉伯胶、麦芽糊精、壳聚糖、蔗糖、纤维素、几丁质和淀粉中的一种或多种；更优选为阿拉伯胶和麦芽糊精。在本发明中，当所述多糖层中所用多糖优选为阿拉伯胶和麦芽糊精时，所述阿拉伯胶和麦芽糊精的质量比优选为0.8～1.5:1.5～3，更优选为1:2。本发明所述芯材中，多孔吸附材料的孔隙内为中空环境，吸附在多孔吸附材料上的微生物被中空环境所保护。通过孔隙中的中空环境包裹能够有效地防止外界热蒸汽、高压、剪切力等直接影响活菌微生物，有效地隔绝了外界处理以及不良环境对微生物活性的影响，提高微生态制剂再加工后的菌活数、提高微生态制剂的贮存稳定性和热稳定性。
在本发明中，所述多孔吸附材料和多糖层的质量比优选为60～90:5～9；更优选为80:7.5。
本发明提供的活菌微生态制剂包括包被在所述芯材表面的疏水层。本发明所述疏水层的材质优选为硬脂酸钠、CTAB、α-环糊精和聚乳酸中的一种或多种；更优选为硬脂酸镁。本发明在芯材外包被疏水层，通过疏水作用减少热蒸汽或水分进入芯材，从而进一步改善活菌微生态制剂在后期加工过程中活菌微生物易失活的问题。
本发明提供的活菌微生态制剂包括包被在所述疏水层外的外壁层。本发明所述外壁层的材质优选自明胶、甘油、海藻酸钠和多糖中的一种或多种；当所述外壁层的材质包括多糖时，所述多糖选自阿拉伯胶、麦芽糊精、壳聚糖、蔗糖、纤维素、几丁质和淀粉中的一种或多种。本发明中，所述外壁层的材质更优选为壳聚糖、甘油和蔗糖。进一步，所述壳聚糖、甘油和蔗糖的 质量比优选为0.5～1.2:1.5～2.5:5～6.5；更优选为1:2:6。在本发明中，所述多糖层与外壁层的材质包括多糖时的多糖之间没有关联。本发明在所述活菌微生态制剂的外层设置外壁层，能够为微生态制剂提供良好的流动性，在作为饲料添加剂使用时，与其他饲料原料具有相当的容重，保障在参与后期加工过程中的混合均匀度，从而更进一步地提高了活菌微生态制剂在后加工过程中的热稳定性。
在本发明中，所述芯材、疏水层与外壁层的质量比优选为90～120:0.4～0.7:2.50～4.00；更优选为100:0.6:3.44。
本发明所述活菌微生态制剂的粒径为20～60目，优选为40目。
本发明提供了一种上述技术方案所述的活菌微生态制剂的制备方法，包括以下步骤：
(1)将微生物吸附在多孔吸附材料中；
(2)将多糖包被在步骤(1)得到的多孔吸附材料表面，湿润状态下真空处理15～30min，所述真空处理后在40～60℃下干燥8～15min，再真空干燥15～25min，得到芯材；
(3)将疏水材料包被在所述步骤(2)得到的芯材表面形成疏水层，得到疏水层包被芯材；
(4)将壁材包被在所述步骤(3)得到的疏水层包被芯材表面形成外壁层，干燥，得到活菌微生态制剂。
本发明在吸附微生物前优选将多孔吸附材料粉碎至60～200目，更优选为80目。
本发明所述将微生物吸附在多孔吸附材料中，具体为将菌悬液与多孔吸附材料通过搅拌、真空吸附或离心吸附的方式使菌悬液中的微生物进入多孔吸附材料的孔隙中。在本发明中，所述菌悬液中活菌数优选的在108CFU/g以上；更优选的，活菌数为108～1010CFU/g。本发明对微生物吸附在多孔吸附材料上的方法没有任何限定，能够使微生物进入多孔吸附材料的孔隙即可；为了提高活菌微生态制剂的制备效率，可选择真空吸附或离心吸附的方式。
在本发明中，所述真空吸附的方法具体为：将菌悬液离心后去除上清液，将所述离心得到的沉淀与多孔吸附材料混合，真空处理，即可使微生物吸附在多孔吸附材料中。优选的，所述离心的速率优选为2800～3500rpm，更优选 为3000rpm；所述离心的温度优选为3～6℃，更优选为4℃；所述离心时间优选为8～15min；更优选为10min。优选的，所述真空处理的真空度优选为0.04～0.09MPa，更优选为0.06MPa；所述真空处理的温度优选为40～50℃，更优选为45℃。优选的，所述真空处理时间为15～25min；更优选为20min。在本发明中，当采用真空吸附的方式负载微生物时，所述菌悬液的体积与多孔吸附材料的质量比优选为90～120mL:8～15g；更优选为100mL:10g。
在本发明中，所述离心吸附的方法具体为：将多孔吸附材料与菌悬液混合，搅拌8～12min使溶液中的多孔吸附材料和微生物均匀分布，离心使微生物在离心力的作用下进入多孔吸附材料的内部孔隙中。优选的，所述搅拌时间优选为10min。优选的，所述离心速率为2800～3500rpm，更优选为3000rpm；所述离心温度优选为3～6℃；更优选为4℃。优选的，所述离心时间为3～6min；更优选为5min。当采用离心吸附的方式负载微生物时，所述菌悬液与多孔吸附材料的体积质量比为90～120mL:3～6g；更优选为100mL：4g。
将微生物吸附于多孔吸附材料后，本发明将多糖包被在吸附有微生物的多孔吸附材料表面，湿润状态下真空处理15～30min，真空处理后在40～60℃下干燥8～15min，再真空干燥15～25min，得到芯材。本发明通过真空处理制造压力差，使得湿润状态下的多糖在压力差的作用下向多孔吸附材料表面迁移，形成多糖层的同时，防止多糖堵塞多孔吸附材料内的孔隙，以确保中空环境的形成；真空处理后在40～60℃干燥的过程中，将多孔吸附材料内部的水分不断迁移到多糖表面，使多孔吸附材料的孔隙内只含有微生物；干燥后再次进行真空干燥，以多糖层将内部的多孔吸附材料封闭，在多孔吸附材料的孔隙内逐渐形成稳定的中空环境，最终使得微生物被中空环境所保护，得到本发明所述芯材。
在本发明中，所述真空处理的条件优选包括：真空度0.04～0.07MPa、温度35～55℃；更优选的，所述真空处理的真空度为0.06MPa；更优选的，所述真空处理的真空处理温度为温度45℃；更优选的，所述真空处理时间为20min。
在本发明中，所述真空处理后的干燥温度优选为45℃；所述干燥时间优选为10min。
在本发明中，所述真空干燥的条件优选包括：真空度0.075～0.090MPa、温度40～60℃；更优选为0.08MPa、温度50℃。优选的，所述真空干燥时间 为18～23min；更优选为20min。本发明在真空干燥时的真空度高于真空处理时的真空度，是为了使芯材中的多孔吸附材料孔隙内更好的形成稳定中空环境。
在本发明中，为了防止所述真空处理前的物料颗粒黏连，优选的在包被多糖层后加入吸附有微生物的多孔吸附材料质量1.25～3.57％的滑石粉，更优选为2.5％。
在本发明中，所述多糖包被在多孔吸附材料表面的方法优选为喷雾包被法。更优选的，所述喷雾包被时将多糖配制成质量分数12～20％的多糖水溶液进行喷雾。在本发明中，所述喷雾包被时多糖水溶液喷雾速度优选为1～1.6mL/min；最优选为1.2mL/min。
得到所述芯材后，本发明将疏水层包被在所述芯材表面，得到疏水层包被芯材。在芯材外形成的疏水层能够减少或阻止水分直接接触芯材，避免破坏芯材内部的中空环境，从而进一步提高制剂的稳定性。
在本发明中，所述疏水层包被在芯材表面的方法优选为喷雾包被法。更优选的，所述喷雾包被时将疏水材料配制成质量分数0.2～0.6％的疏水材料溶液；更进一步优选的，采用有机溶剂溶解所述疏水材料；所述有机溶剂更优选为甲醇或乙醇。在本发明中，所述喷雾包被时疏水材料溶液喷雾速度优选为0.8～1.5mL/min；最优选为1mL/min。
得到所述疏水层包被芯材后，本发明将所述壁材包被在疏水层包被芯材表面形成外壁层，干燥，即得活菌微生态制剂。
在本发明中，所述外壁层包被在疏水层包被芯材表面的方法优选为喷雾包被法。更优选的，所述喷雾包被制备壁材外层时，将壁材配制成质量分数2.5～4.5％的壁材溶液；最优选为4.3％。更优选的，所述喷雾包被时壁材溶液喷雾速度为1.8～2.5mL/min；最优选为2.0mL/min。
在本发明中，所述包被外壁层后的干燥温度优选为40～80℃，更优选为45℃。在本发明中，所述包被外壁层后优选的干燥至制剂含水量为5～12％时即可；更优选为8.0％。本发明对所述干燥方法没有任何限定，采用本领域常规的制剂干燥方式即可，如热风干燥等。
本发明还提供了一种前述技术方案所述的活菌微生态制剂或上述技术方案所述所述制备方法得到的活菌微生态制剂在饲料添加剂中的应用。优选的， 在制备颗粒剂的饲料添加剂中应用本发明的活菌微生态制剂。进一步，本发明所述活菌微生态制剂应用于饲料添加剂中按照4.50～5.28×109CFU/吨的比例将活菌微生态制剂与饲料添加剂混合；更优选为4.92×109CFU/吨。本发明提供的活菌微生态制剂具有良好的热稳定性，即使再进行高温、热蒸汽加工也不会导致活菌微生态制剂中的活菌大量失活。
下面将结合本发明中的实施例，对本发明中的技术方案进行清楚、完整地描述。显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
实施例1
取10g石英质多孔材料粉碎至80目，备用。取100mL、活菌数为1×108CFU/g的乳酸菌菌悬液在3000rpm、4℃条件下离心10min，去除上清液后将沉淀与粉碎后的石英质多孔材料混合，在0.06MPa、45℃的条件下真空处理20min，得到吸附有乳酸菌的石英质多孔材料。
取60g吸附有乳酸菌的石英质多孔材料，悬浮在流化床中。取3.2g阿拉伯胶和6.4g麦芽糊精配制成48mL的多糖水溶液，以1.2mL/min的喷雾速度对吸附有乳酸菌的石英质多孔材料进行包被；包被结束后，保持流动状态5min；将上述处于湿润状态的物料在0.06MPa、45℃的条件下真空处理20min。真空处理后在45℃、常压条件下干燥10min，再转入真空干燥箱中在0.08MPa、50℃的条件下真空干燥20min，即得芯材。
取0.6g硬脂酸镁溶于120mL、75％乙醇溶液中，配制成质量分数0.5％的硬脂酸镁乙醇溶液，备用。取0.48g壳聚糖、0.96g甘油和2g蔗糖与80mL水混合，配制成壁材溶液，备用。
取100g芯材悬浮在流化床中，将配制的硬脂酸镁乙醇溶液以1mL/min的喷雾速度包被所述芯材；包被结束后，保持流动状态5min，得到疏水层包被芯材。将配制的壁材溶液以2mL/min的喷雾速度包被在上述疏水层包被芯材表面；包被结束后，在50℃下干燥至水分为7.9％时，即得乳酸菌活菌微生态制剂。
上述包被过程中流化床内气流温度为40～45℃。
采用乳酸菌活菌计数法测定制备得到的乳酸菌活菌微生态制剂中的活菌数，结果为为2.46×107CFU/g。
实施例2
取4g海泡石粉碎至80目，备用。取100mL、活菌数为1×109CFU/g的粪肠球菌菌悬液与上述粉碎后的海泡石混合，在0.06MPa、45℃的条件下真空处理5min，真空处理后在3000rpm、4℃条件下离心10min，去除上清液，即得吸附有粪肠球菌的海泡石。
取80g吸附有粪肠球菌的多孔吸附材料，悬浮在流化床中。取3.75g阿拉伯胶和3.75g麦芽糊精配制成62.5mL的多糖水溶液，以1mL/min的喷雾速度对吸附有粪肠球菌的多孔吸附材料进行包被；包被结束后，加入2g滑石粉，保持流动状态5min；将上述处于湿润状态的物料在0.04MPa、40℃的条件下真空处理15min。真空处理后在40℃、常压条件下干燥15min，再转入真空干燥箱中在0.075MPa、40℃的条件下真空干燥25min，即得芯材。
取0.4g硬脂酸镁溶于200mL、75％乙醇溶液中，配制成质量分数0.2％的硬脂酸镁乙醇溶液，备用。取0.25g壳聚糖、0.625g甘油和1.625g蔗糖与100mL水混合，配制成壁材溶液，备用。
取90g芯材悬浮在流化床中，将配制的硬脂酸镁乙醇溶液以0.8mL/min的喷雾速度包被所述芯材；包被结束后，保持流动状态5min，得到疏水层包被芯材。将配制的壁材溶液以1.8mL/min的喷雾速度包被上述疏水层包被芯材；包被结束后，在45℃下干燥至水分为8.0％时，即得粪肠球菌活菌微生态制剂。
上述包被过程中流化床内气流温度为35～42℃。
采用乳酸菌活菌计数法测定制备得到的粪肠球菌活菌微生态制剂中的活菌数，结果为2.78×107CFU/g。
实施例3
取15g沸石粉碎至80目，备用。取90mL、活菌数为1×1010CFU/g的嗜酸乳杆菌菌悬液在3500rpm、3℃条件下离心15min，去除上清液后将沉淀与 粉碎后的沸石混合，在0.06MPa、45℃的条件下真空处理20min，得到吸附有嗜酸乳杆菌的沸石。
取90g吸附有嗜酸乳杆菌的沸石，悬浮在流化床中。取1.6g阿拉伯胶和6g麦芽糊精配制成50mL的多糖水溶液，以1.6mL/min的喷雾速度对吸附有嗜酸乳杆菌的沸石进行包被；包被结束后，保持流动状态5min；将上述处于湿润状态的物料在0.07MPa、50℃的条件下真空处理20min。真空处理后在50℃、常压条件下干燥8min，再转入真空干燥箱中在0.09MPa、60℃的条件下真空干燥15min，即得芯材。
取0.7g硬脂酸镁溶于117mL、75％乙醇溶液中，配制成质量分数0.6％的硬脂酸镁乙醇溶液，备用。取0.5g壳聚糖、1g甘油和2.5g蔗糖与89mL水混合，配制成壁材溶液，备用。
取120g芯材悬浮在流化床中，将配制的硬脂酸镁乙醇溶液以1.5mL/min的喷雾速度包被所述芯材；包被结束后，保持流动状态5min，得到疏水层包被芯材。将配制的壁材溶液以2.5mL/min的喷雾速度包被上述疏水层包被芯材；包被结束后，在45℃下干燥至水分为8.0％时，即得嗜酸乳杆菌活菌微生态制剂。
上述包被过程中流化床内气流温度为45～50℃。
采用乳酸菌活菌计数法测定制备得到的嗜酸乳杆菌活菌微生态制剂中的活菌数，结果为6.18×107CFU/g。
对比例1
取15g沸石粉碎至80目，与90mL、活菌数为1×1010CFU/g的乳酸菌悬液混合，制成芯材；取0.5g壳聚糖、1g甘油和2.5g蔗糖与89mL水混合，配制成壁材溶液，取120g芯材中悬浮在流化床中，将配制的壁材溶液以1.5mL/min的喷雾速度包被；包被结束后，保持流动状态5min，得到常规乳酸菌微生态制剂。所述常规乳酸菌微生态制剂中的活菌数为2.46×107CFU/g。
实施例4
本次试验对活菌微生态制剂的释放特性进行验证。
1、试验方法：
(1)取实施例1和对比例1得到的乳酸菌活菌微生态制剂各10g，分别置于10mL模拟胃液中，在60rpm、37℃条件下搅拌30min后过滤，观察乳酸菌活性微生态制剂的破碎情况，检测滤液中的活菌数。
所述模拟胃液为：取盐酸3.84mL，加水约800mL与胃蛋白酶10g，摇匀后，加水稀释成1000mL。
(2)将步骤(1)过滤得到的沉淀置于10mL模拟肠液中，在37℃、80rpm条件下搅拌2h。观察乳酸菌活性微生态制剂的溶解情况，过滤反应后的溶液，检测滤液中活菌数。
所述模拟肠液为：取磷酸二氢钾6.8g，加水500mL使溶解，用0.1mol/L氢氧化钠溶液调节pH值至6.8；另取胰酶10g，加水适量使溶解，将两液混合后，加水稀释至1000mL。
2、试验结果：
步骤(1)中观察和检测的结果见表1：
表1乳酸菌活菌微生态制剂在模拟胃液中的释放
由表1可以看出，本发明提供的活菌微生态制剂在胃液中基本不溶解，而常规制得的微生态制剂则会有部分被胃液破坏，本发明提供的活性微生物相对于常规微生态制剂损失的活菌数少，能够有效地保护制剂中的微生物活性。
步骤(2)中观察和检测的结果见表2：
表2乳酸菌活菌微生态制剂在模拟肠液中的释放
由表2可以看出，本发明提供的活菌微生态制剂能够在肠液中完全溶解释放，并且经过胃液后释放在肠液中的活菌数显著高于常规方法制备得到的 活菌微生态制剂(对比例1)。即本发明提供的活菌微生态制剂与肠液具有良好的生物相容性，并且最终释放到肠液中的活菌数相对于常规制剂显著提高。
综上所述，本次试验表明，本发明提供的活菌微生态制剂在胃液中具有较强的稳定性，与肠液具有良好的生物相容性，能够稳定将活菌运送到肠道内释放。另一方面，本发明提供的活菌微生态制剂在肠液中释放的活菌数显著高于常规制剂，从而能够有效的提高微生态制剂的作用效果。
实施例5
本次试验验证活菌微生态制剂的贮存稳定性。
试验方法：分别取实施例1和对比例1得到的乳酸菌活菌微生态制剂放置在同一环境下，检测室温放置0h、24h、7d、15d、30d、90天后的活菌微生态制剂中活菌数。
试验结果：贮存不同时间下的活菌数见表3：
表3乳酸菌活菌微生态制剂的贮存稳定性
由表3数据可知，相对于常规方法制得的活菌微生态制剂(对比例1)，本发明提供的活菌微生态制剂在贮存期间损失的活菌数显著减少，表明本发明提供的活菌微生态制剂相对于常规制剂显著提高了贮存稳定性。本发明通过芯材中多孔吸附材料孔隙内的中空环境能够有效的减少或阻止外界不良环境对微生物活性的影响，结合芯材上包被的疏水材料以及外壁层，还能够有效的阻隔贮存过程中空气中水分对制剂的侵蚀。
实施例6
本次试验验证活菌微生态制剂的耐高温性能。
取实施例1或对比例1得到的乳酸菌活菌微生态制剂5g，在80℃、85℃或90℃下水浴2min，检测水浴后的活菌微生态制剂中活菌数，具体结果见表4：
表4乳酸菌活菌微生态制剂的耐高温性能
由表4的数据可以看出，常规的微生态制剂经过较高温度处理后，其中的活菌数显著降低，大部分微生物被灭活，耐热性差。而本发明提供的活菌微生态制剂经过较高温度处理后活菌数仅由2.46×107CFU/g降低至1.05～4.29×106CFU/g，相对于常规微生态制剂的活菌绝大部分被灭活而言，其耐热性显著提高，有效的保护了经过热处理后的微生物活性。
常规的微生态制剂经过热处理后微生物基本被灭菌，从而无法发挥活菌微生态制剂应有的作用，限制了活菌微生态制剂的后期加工和应用范围。本发明提供的活菌微生态制剂通过芯材内的多孔吸附材料孔隙的中空环境对微生物进行保护，以及外部疏水层和壁材的结构，能够有效的隔绝外界高温对微生物活性的影响，降低热处理对活菌微生态制剂功效的影响。
实施例7
活菌微生态制剂应用于育肥猪颗粒配合饲料。
将实施例1或对比例1得到的乳酸菌活菌微生态制剂按照4.92×109CFU/吨的比例与育肥猪配合饲料混合，置于颗粒环模制粒机(WH-500型)中，在环模模孔直径3.0mm、长径比6:1、调质温度60℃、调质时间30s的条件下制备育肥猪颗粒配合饲料。
当生产条件和工艺参数稳定时，每隔15min采集育肥猪颗粒配合饲料检测其活菌数，共取样3次。结果如表5所示：
表5乳酸菌活菌微生态制剂加工后的乳酸菌存活量
由表5的数据可以看出，常规微生态制剂与饲料混合加工后，由于机械剪切力、高温调质等因素将活菌大量灭活，使得最终制得的育肥猪颗粒配合饲料中活菌数较少，难以起到较强的调节微生态环境的功效。本发明提供的活菌微生态制剂经过加工后，配合饲料颗粒中的活菌数依旧可以达到104CFU/g以上，有效地提高了活菌微生态制剂耐加工的性能，保护了内部微生物的活性，进而能够提高制备得到的育肥猪颗粒配合饲料的功能作用。
实施例7
活菌微生态制剂应用于水产膨化颗粒料。
将实施例1或对比例1得到的乳酸菌活菌微生态制剂按照4.92×109CFU/吨的比例与水产配合饲料混合，置于双螺杆膨化机(SJPS56×2型)中，在调质温度90℃、调质水分含量32％、调质时间15s、蒸汽压力0.35MPa、模头温度104℃的条件下制备水产膨化颗粒配合饲料。
当生产条件和工艺参数稳定时，每隔15min采集水产膨化颗粒配合饲料检测其活菌数，共取样3次。结果如表6所示：
表6乳酸菌活菌微生态制剂加工后的乳酸菌存活量
由表6的数据可以看出，常规微生态制剂(对比例1)经过高温调质、高压蒸汽灭菌以及膨化后，最终得到的水产膨化颗粒配合饲料中活菌数较少，大量的微生物被加工过程中的高温、高压和高湿所灭活，使得制备得到的水产膨化颗粒配合饲料中活菌数较少，难以起到较强的调节作用。而且在制备膨化颗粒的过程中，大量的热蒸汽对没有保护的常规微生态制剂有显著影响，热蒸汽将热量传导至其中包含的微生物中，进而使微生物活性灭失。
而本发明提供的活菌微生态制剂，在芯材中以中空环境保护微生物，同时配合芯材外的疏水层阻止热蒸汽进入，有效地降低了加工过程中高温、高压、高湿对微生物活性的影响，进而提高了制剂的热稳定性和耐加工性。
以上所述仅是本发明的优选实施方式，应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明原理的前提下，还可以做出若干改进和润饰，这些改进和润饰也应视为本发明的保护范围。

Claims (7)

1.一种活菌微生态制剂，包括芯材，依次包被在所述芯材外的疏水层以及外壁层；
所述芯材由吸附有微生物的多孔吸附材料和包被在多孔吸附材料表面的多糖层组成；所述多孔吸附材料的孔隙与所述多糖层之间为中空；
所述多孔吸附材料选自石英质多孔材料、沸石或海泡石；
所述的活菌微生态制剂的制备方法，包括以下步骤：
(1)将微生物吸附在多孔吸附材料中；
(2)将多糖包被在步骤(1)得到的多孔吸附材料表面，湿润状态下真空处理15～30min，所述真空处理后在40～60℃下干燥8～15min，再真空干燥15～25min，得到芯材；
(3)将疏水材料包被在所述步骤(2)得到的芯材表面形成疏水层，得到疏水层包被芯材；
(4)将壁材包被在所述步骤(3)得到的疏水层包被芯材表面形成外壁层，干燥，得到活菌微生态制剂。
2.根据权利要求1所述的活菌微生态制剂，其特征在于，所述疏水层的材质选自硬脂酸钠、十六烷基三甲基溴化铵、α-环糊精和聚乳酸中的一种或多种。
3.根据权利要求1所述的活菌微生态制剂，其特征在于，所述多孔吸附材料和多糖层的质量比为60～90:5～9；所述芯材、疏水层和外壁层的质量比为90～120:0.4～0.7:2.50～4.00。
4.权利要求1～3任意一项所述的活菌微生态制剂的制备方法，包括以下步骤：
(1)将微生物吸附在多孔吸附材料中；
(2)将多糖包被在步骤(1)得到的多孔吸附材料表面，湿润状态下真空处理15～30min，所述真空处理后在40～60℃下干燥8～15min，再真空干燥15～25min，得到芯材；
(3)将疏水材料包被在所述步骤(2)得到的芯材表面形成疏水层，得到疏水层包被芯材；
(4)将壁材包被在所述步骤(3)得到的疏水层包被芯材表面形成外壁层，干燥，得到活菌微生态制剂。
5.根据权利要求4所述的活菌微生态制剂的制备方法，其特征在于，所述步骤(2)中，所述真空处理的条件包括：真空度0.04～0.07MPa、温度35～55℃；
所述真空干燥的条件包括：真空度0.075～0.090MPa、温度40～60℃。
6.根据权利要求4或5所述的活菌微生态制剂的制备方法，其特征在于，步骤(2)～(4)中所述包被采用喷雾包覆法进行。
7.权利要求1～3任意一项所述的活菌微生态制剂或权利要求4～6任意一项所述制备方法得到的活菌微生态制剂在饲料添加剂中的应用。
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