CN107484878B - 一种微生物微胶囊的制备方法及其在饲料中的应用 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种耐高温微生物活菌制剂微胶囊的制备方法，其包括将微生物和保护剂制备成基丸后包被隔离层，之后再包被缓释和肠溶材料，其中，包被缓释和肠溶材料通过先包被缓释层后包被肠溶层实现，或者先包被肠溶层后包被缓释层实现。本发明方法实现对微生物的微胶囊制备，不仅保证该微生物能够过胃酸、肠道定点释放，而且显著提高了该微生物的耐高温能力，使其能够在某些颗粒饲料或食品生产中进行添加应用。

Description

一种微生物微胶囊的制备方法及其在饲料中的应用

技术领域

本发明属于微生物制剂领域，涉及一种耐高温微生物活菌制剂的微胶囊制备方法。

背景技术

目前，关于芽孢杆菌、酵母菌和乳酸菌等益生菌的研究越来越多，其微生物活菌制剂的应用也越来越得到国内外的广泛认同。以乳酸菌为例，它是多种动物肠道中的主要共生菌，其代谢产物包括大量的有机酸、醇类及各种氨基酸等，具有抑制肠道有害菌生长、促进有益菌增殖、提高消化率、改善机体代谢和增强机体免疫等生理功效。乳酸菌活菌制剂是目前公认的应用广泛、效果较好的一类微生物饲料添加剂，也是中国最早公布的两种可直接使用的饲料级微生物添加剂菌种之一。但是，乳酸菌一般对环境条件比较敏感，包括温度、湿度、氧气、pH等。未经特殊处理的乳酸菌活菌制剂，一般无法在需要高温处理的某些颗粒饲料或食品的生产中添加应用，其在成品中存活率非常之低，不利于工业化推广使用。再者，未经特殊处理的乳酸菌活菌制剂在进入动物消化道后，容易受到胃酸、胆汁酸等影响，从而导致到达肠道的乳酸菌数量大幅减少,限制了乳酸菌生理作用的发挥。

当前饲料和食品行业对成品中添加乳酸菌等微生物的应用，具有较大的市场需求。但是，这方面仍存在一定问题，还需要在以后进一步加以研究解决，即如何能够有效地同时解决微生物在某些颗粒饲料和食品生产中的添加问题，以及微生物能够顺利通过消化道并在肠道中定点释放的问题。

发明内容

本发明的目的在于，针对某些微生物活菌制剂的耐高温能力较差，无法很好地应用于饲料、食品等行业的问题，提供一种新的耐高温微生物活菌制剂的微胶囊制备方法。

本发明的目的通过以下技术方案予以实现：

一种耐高温微生物制剂的微胶囊制备方法，其包括将微生物和保护剂制备成基丸后包被隔离层，之后再包被缓释和肠溶材料，其中，包被缓释和肠溶材料通过先包被缓释层后包被肠溶层实现，或者先包被肠溶层后包被缓释层实现。

在本发明一个实施方案中，将微生物与保护剂的水溶液充分混匀后，通过以下三种方法制备基丸：

1)混合摇摆离心制丸法，将微生物与保护剂的混合物经摇摆制粒机摇摆后，再经离心制丸机制成丸子，过筛，获得粒径大小为35-40目的基丸；

2)混合挤出离心制丸法，将微生物与保护剂的混合物经装有孔径大小为35-40目筛网的旋转切割挤出制粒机制粒后，再经离心制丸机制成丸子，过筛，获得粒径大小为35-40目的基丸；

3)混合流化床包衣法，在微生物与保护剂的中，加入含量均为1-10％(w/w)的抗粘剂和粘合剂，在粒径大小为40-45目的空白丸芯表面，经流化床包衣机喷涂上微生物与保护剂、抗粘剂和粘合剂的混合物，过筛，获得粒径大小为35-40目的基丸，操作过程中，控制物料温度保持在37℃以下。

其中，所述保护剂的主要成分为脱脂奶粉、谷氨酸钠、聚维酮K30、乳糖、维生素C、甘油、玉米淀粉等物质中的一种或几种。

其中，所述抗粘剂的主要成分为滑石粉、硅藻土、二氧化硅中的一种或几种。

其中，所述的空白丸芯的主要成分为淀粉、蔗糖、微晶纤维素等物质中的一种或几种。

其中，所述粘合剂的主要成分为淀粉、羧甲基纤维素钠、羟丙基纤维素、甲基纤维素、乙基纤维素、羟丙甲纤维素、明胶、蔗糖、聚维酮K30中的一种或几种。

在本发明另一个实施方案中，在基丸的表面，经流化床包衣机喷涂上增重为20-200％的隔离层，过筛，获得粒径大小为30-35目的隔离丸，其中，隔离层的主要成分为甲基纤维素、乙基纤维素、羟丙纤维素、羟丙甲纤维素、醋酸纤维素、纤维醋法酯、羟丙甲纤维素酞酸酯、醋酸羟丙甲纤维素琥珀酸酯等物质中的一种或几种，还包括抗粘剂，所述抗粘剂主要成分为滑石粉、硅藻土、二氧化硅中的一种或几种，操作过程中，控制物料温度保持在37℃以下。

在本发明另一个实施方案中，在隔离丸的表面，经流化床包衣机喷涂上增重为0.5-50％的缓释层，过筛，获得粒径大小为25-30目的缓释丸，其中，缓释层的主要成分为聚丙烯酸树脂，包括RS100、RS PO、RS30D、RS12.5、RL100、RL PO、RL30D、RL12.5、NE30D、NE40D中的一种或几种，及玉米朊、褐藻胶、交联明胶、脱蜡虫胶、巴西棕榈蜡等物质中的一种或几种，还包括抗粘剂、增塑剂，所述抗粘剂主要成分为滑石粉、硅藻土、二氧化硅中的一种或几种，所述增塑剂主要成分为聚乙二醇、柠檬酸三乙酯、三乙酸甘油酯、甘油、丙二醇等物质中的一种或几种，操作过程中，控制物料温度保持在37℃以下。

在本发明另一个实施方案中，在所述的25-30目缓释丸的表面，经流化床包衣机喷涂上增重为5-30％的肠溶层，过筛，获得粒径大小为20-30目的肠溶丸，其中，肠溶层的主要成分为聚丙烯酸树脂，包括聚丙烯酸树脂I、聚丙烯酸树脂II、聚丙烯酸树脂III、聚丙烯酸树脂IV、L30D-55、L100D-55、E100/EPO、E12.5、L100、L12.5、S100、S12.5、FS30D等物质中的一种或几种，还包括抗粘剂、增塑剂，所述抗粘剂主要成分为滑石粉、硅藻土、二氧化硅中的一种或几种，所述增塑剂主要成分为聚乙二醇、柠檬酸三乙酯、三乙酸甘油酯、甘油、丙二醇等物质中的一种或几种，操作过程中，控制物料温度保持在37℃以下。

其中，所述的微生物包括但不限于乳酸菌、芽孢杆菌、酵母菌。

本发明还提供由本发明方法制备的耐高温微生物活菌制剂。

本发明还提供还有所述耐高温微生物活菌制剂的动物饲料。

本发明的耐高温微生物活菌制剂的微胶囊制备方法与其他微生物微胶囊制备工艺的专利(如CN100537759C、CN1139657C、CN100569097C，等)相比，本发明方法制备的微生物制剂的特点是，它不仅能够过胃酸，并在肠道中定点释放微生物，而且显著提高了原有微生物的耐高温能力。以对高温非常敏感的乳酸菌为例，本方法制备的乳酸菌活菌制剂，具有极强的耐高温能力，在100℃湿热环境中放置2分钟，存活率仍能达到95％以上。因此，本发明方法制备的微生物制剂能够在某些动物颗粒饲料或人类食品的生产过程中添加应用，扩大了饲用微生物产品的应用范围，具有巨大的市场潜力。

具体实施方式

以下结合实施例来进一步解释本发明，但实施例并不对本发明做任何形式的限定。

实施例1耐高温乳酸菌活菌制剂的微胶囊制备

1)制备基丸。将120g乳酸菌菌泥与90g保护剂(60g脱脂奶粉、15g谷氨酸钠、10g乳糖、5g维生素C)、30g羟丙基纤维素、20g滑石粉、700g纯水充分混匀后，在400g粒径大小为40-45目的蔗糖空白丸芯表面，经流化床包衣机(科旭药机，设备型号为LBL-1)喷涂上乳酸菌与保护剂的混合物，过筛，获得粒径大小为35-40目的基丸。操作过程中，控制物料温度保持在37℃以下。

2)包隔离层。在400g 35-40目基丸的表面，经流化床包衣机(科旭药机，设备型号为LBL-1)喷涂上增重为50％的200g隔离层，过筛，获得粒径大小为30-35目的隔离丸。其中，隔离层的配方为10％(w/w)甲基纤维素、30％(w/w)羟丙纤维素、50％(w/w)羟丙甲纤维素、10％(w/w)滑石粉，所用溶剂为纯水。操作过程中，控制物料温度保持在37℃以下。

3)包缓释层。在400g 30-35目隔离丸的表面，经流化床包衣机(科旭药机，设备型号为LBL-1)喷涂上增重为20％的80g缓释层，过筛，获得粒径大小为25-30目的缓释丸。其中，缓释层的配方为40％(w/w)RS100D、25％(w/w)RL100D、20％(w/w)玉米朊、5％柠檬酸三乙酯、10％(w/w)滑石粉，所用溶剂为80％(w/w)乙醇的水溶液。操作过程中，控制物料温度保持在37℃以下。

4)包肠溶层。在400g 25-30目缓释丸的表面，经流化床包衣机(科旭药机，设备型号为LBL-1)喷涂上增重为20％的80g肠溶层，过筛，获得粒径大小为20-30目的肠溶丸，作为最终的乳酸菌制剂成品。其中，肠溶层的配方85％(w/w)L100D-55、5％(w/w)柠檬酸三乙酯、10％(w/w)滑石粉，所用溶剂为80％(w/w)乙醇的水溶液。操作过程中，控制物料温度保持在37℃以下。

实施例2耐高温乳酸菌活菌制剂的微胶囊制备

1)制备基丸。将100g乳酸菌菌泥与730g保护剂(50g脱脂奶粉、15g谷氨酸钠、10g乳糖、5g维生素C、650g玉米淀粉)、220g纯水充分混匀后，混合物经摇摆制粒机摇摆后，再经离心制丸机制成丸子，过筛，获得粒径大小为35-40目的基丸。

2)包隔离层。在400g 35-40目基丸的表面，经流化床包衣机(科旭药机，设备型号为LBL-1)喷涂上增重为50％的200g隔离层，过筛，获得粒径大小为30-35目的隔离丸。其中，隔离层的配方为10％(w/w)醋酸纤维素、30％(w/w)纤维醋法酯、50％(w/w)羟丙甲纤维素、10％(w/w)滑石粉，所用溶剂为纯水。操作过程中，控制物料温度保持在37℃以下。

3)包缓释层。在400g 30-35目隔离丸的表面，经流化床包衣机(科旭药机，设备型号为LBL-1)喷涂上增重为20％的80g缓释层，过筛，获得粒径大小为25-30目的缓释丸。其中，缓释层的配方为40％(w/w)RL PO、25％(w/w)NE30D、20％(w/w)褐藻胶、5％聚乙二醇、10％(w/w)滑石粉，所用溶剂为80％(w/w)乙醇的水溶液。操作过程中，控制物料温度保持在37℃以下。

4)包肠溶层。在400g 25-30目缓释丸的表面，经流化床包衣机(科旭药机，设备型号为LBL-1)喷涂上增重为20％的80g肠溶层，过筛，获得粒径大小为20-30目的肠溶丸，作为最终的乳酸菌制剂成品。其中，肠溶层的配方85％(w/w)聚丙烯酸树脂I、5％(w/w)聚乙二醇、10％(w/w)滑石粉，所用溶剂为80％(w/w)乙醇的水溶液。操作过程中，控制物料温度保持在37℃以下。

实施例3耐高温乳酸菌活菌制剂的微胶囊制备

1)制备基丸。将100g乳酸菌菌泥与730g保护剂(50g脱脂奶粉、15g谷氨酸钠、10g乳糖、5g维生素C、650g玉米淀粉)、220g纯水充分混匀后，混合物经装有孔径大小为35-40目筛网的旋转切割挤出制粒机制粒后，再经离心制丸机制成丸子，过筛，获得粒径大小为35-40目的基丸。

2)包隔离层。在400g 35-40目基丸的表面，经流化床包衣机(科旭药机，设备型号为LBL-1)喷涂上增重为50％的200g隔离层，过筛，获得粒径大小为30-35目的隔离丸。其中，隔离层的配方为10％(w/w)羟丙甲纤维素酞酸酯、30％(w/w)醋酸羟丙甲纤维素琥珀酸酯、50％(w/w)羟丙甲纤维素、10％(w/w)滑石粉，所用溶剂为纯水。操作过程中，控制物料温度保持在37℃以下。

3)包缓释层。在400g 30-35目隔离丸的表面，经流化床包衣机(科旭药机，设备型号为LBL-1)喷涂上增重为20％的80g缓释层，过筛，获得粒径大小为25-30目的缓释丸。其中，缓释层的配方为40％(w/w)RL30D、25％(w/w)NE40D、20％(w/w)交联明胶、5％三乙酸甘油酯、10％(w/w)滑石粉，所用溶剂为80％(w/w)乙醇的水溶液。操作过程中，控制物料温度保持在37℃以下。

4)包肠溶层。在400g 25-30目缓释丸的表面，经流化床包衣机(科旭药机，设备型号为LBL-1)喷涂上增重为20％的80g肠溶层，过筛，获得粒径大小为20-30目的肠溶丸，作为最终的乳酸菌制剂成品。其中，肠溶层的配方45％(w/w)聚丙烯酸树脂III、40％(w/w)FS30D、5％(w/w)三乙酸甘油酯、10％(w/w)滑石粉，所用溶剂为80％(w/w)乙醇的水溶液。操作过程中，控制物料温度保持在37℃以下。

试验例1包被乳酸菌的肠溶性测试

包被乳酸菌的肠溶性测试结果如表1所示。本试验利用人工胃液和人工肠液，对包被乳酸菌进行崩解释放实验，以考察包被乳酸菌的肠溶性。测试结果表明，三个实施例中的包被乳酸菌，均能在人工胃液中保持2h无变化，而在人工肠液中，40min内完全崩解释放。

其中，人工胃液的配制为：取浓盐酸234ml，加水稀释至1000ml，得到稀盐酸。取稀盐酸16.4ml，加水约800ml与胃蛋白酶10g，摇匀后，加水稀释至1000ml，即得人工胃液。人工肠液的配制为：取0.2mol/L磷酸二氢钾溶液250ml，加0.2mol/L氢氧化钠溶液118ml，用水稀释至800ml左右，加胰酶10g，加水至1000ml，摇匀，即得pH 6.8的人工肠液。

表1包被乳酸菌的肠溶性测试

试验例2包被乳酸菌的活菌数检测

包被乳酸菌的活菌数检测结果如表2所示。本试验利用人工肠液对包被乳酸菌的各个环节进行检测，以考察包被工艺对乳酸菌的活菌数是否有影响。检测结果表明，包被工艺对乳酸菌的活菌数没有明显影响，符合实际增重所导致的活菌数的正常变化。

表2包被乳酸菌的活菌数检测结果

试验例3包被乳酸菌的耐高温测试

高温高湿对包被乳酸菌存活率的影响如表3所示。本试验利用高压湿热灭菌锅，人工模拟高温高湿环境，以考察包被乳酸菌对高温高湿环境的耐受性。检测用的稀释液为人工肠液。测试结果表明，包被乳酸菌对高温高湿环境的耐受性较好，其经过100℃高温高湿2min处理后，乳酸菌的存活率仍有95％以上。

人工肠液的配制：取0.2mol/L磷酸二氢钾溶液250ml，加0.2mol/L氢氧化钠溶液118ml，用水稀释至800ml左右，加胰酶10g，加水至1000ml，摇匀，即得pH 6.8的人工肠液。

表3高温高湿对包被乳酸菌存活率的影响

试验例4包被乳酸菌在猪颗粒饲料生产中的添加测试

猪颗粒饲料的生产过程包括原料粉碎、混匀、高温制粒及冷却四个步骤。包被乳酸菌在混匀阶段按饲料重量的千分之一比例进行投料，在充分混匀后和制粒冷却后两处取样。用人工肠液进行稀释检测，结果如表4所示。测试结果表明，包被乳酸菌在猪颗粒饲料生产中的添加效果较好，其经过85℃、60s的高温制粒过程后的存活率仍能达到95％以上。

表4包被乳酸菌在猪颗粒饲料生产中的添加测试结果

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，在不脱离本发明技术原理和包衣材料的前提下，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 (9)

1.一种耐高温微生物制剂微胶囊的制备方法，其特征在于，包括将微生物和保护剂制备成基丸后包被隔离层，之后再包被缓释和肠溶材料，其中，包被缓释和肠溶材料通过先包被缓释层后包被肠溶层实现，所述基丸是将微生物与保护剂的水溶液充分混匀后，通过以下任一三种方法制备基丸：

1)混合摇摆离心制丸法，将微生物与保护剂的混合物经摇摆制粒机摇摆后，再经离心制丸机制成丸子，过筛，获得粒径大小为35-40目的基丸；

2)混合挤出离心制丸法，将微生物与保护剂的混合物经装有孔径大小为35-40目筛网的旋转切割挤出制粒机制粒后，再经离心制丸机制成丸子，过筛，获得粒径大小为35-40目的基丸；

3)混合流化床包衣法，在微生物与保护剂的中，加入含量均为1-10％w/w的抗粘剂和粘合剂，在粒径大小为40-45目的空白丸芯表面，经流化床包衣机喷涂上微生物与保护剂、抗粘剂和粘合剂的混合物，过筛，获得粒径大小为35-40目的基丸，操作过程中，控制物料温度保持在37℃以下，

其中，所述保护剂的主要成分为脱脂奶粉、谷氨酸钠、聚维酮K30、乳糖、维生素C、甘油、玉米淀粉中的一种或几种，隔离层的主要成分为甲基纤维素、乙基纤维素、羟丙纤维素、羟丙甲纤维素、醋酸纤维素、纤维醋法酯、羟丙甲纤维素酞酸酯、醋酸羟丙甲纤维素琥珀酸酯中的一种或几种，缓释层的主要成分为聚丙烯酸树脂，包括RS100、RS PO、RS30D、RS12.5、RL100、RL PO、RL30D、RL12.5、NE30D、NE40D中的一种或几种，及玉米朊、褐藻胶、交联明胶、脱蜡虫胶、巴西棕榈蜡中的一种或几种，肠溶层的主要成分为聚丙烯酸树脂，包括聚丙烯酸树脂I、聚丙烯酸树脂II、聚丙烯酸树脂III、聚丙烯酸树脂IV、L30D-55、L100D-55、E100/EPO、E12.5、L100、L12.5、S100、S12.5、FS30D中的一种或几种。

2.如权利要求1所述的耐高温微生物制剂微胶囊的制备方法，其特征在于所述抗粘剂的主要成分为滑石粉、硅藻土、二氧化硅中的一种或几种。

3.如权利要求1所述的耐高温微生物制剂微胶囊的制备方法，其特征在于，所述的空白丸芯的主要成分为淀粉、蔗糖、微晶纤维素中的一种或几种。

4.如权利要求1所述的耐高温微生物制剂微胶囊的制备方法，其特征在于，所述粘合剂的主要成分为淀粉、羧甲基纤维素钠、羟丙基纤维素、甲基纤维素、乙基纤维素、羟丙甲纤维素、明胶、蔗糖、聚维酮K30中的一种或几种。

5.如权利要求1所述的耐高温微生物制剂微胶囊的制备方法，其特征在于，在基丸的表面，经流化床包衣机喷涂上增重为20-200%的隔离层，过筛，获得粒径大小为30-35目的隔离丸，其中，隔离层还包括抗粘剂，所述抗粘剂主要成分为滑石粉、硅藻土、二氧化硅中的一种或几种，操作过程中，控制物料温度保持在37℃以下。

6.如权利要求5所述的耐高温微生物制剂微胶囊的制备方法，其特征在于，在隔离丸的表面，经流化床包衣机喷涂上增重为0.5-50%的缓释层，过筛，获得粒径大小为25-30目的缓释丸，其中，缓释层还包括抗粘剂、增塑剂，所述抗粘剂主要成分为滑石粉、硅藻土、二氧化硅中的一种或几种，所述增塑剂主要成分为聚乙二醇、柠檬酸三乙酯、三乙酸甘油酯、甘油、丙二醇中的一种或几种，操作过程中，控制物料温度保持在37℃以下。

7.如权利要求6所述的耐高温微生物制剂微胶囊的制备方法，其特征在于，在所述的25-30目缓释丸的表面，经流化床包衣机喷涂上增重为5-30%的肠溶层，过筛，获得粒径大小为20-30目的肠溶丸，其中，肠溶层还包括抗粘剂、增塑剂，所述抗粘剂主要成分为滑石粉、硅藻土、二氧化硅中的一种或几种，所述增塑剂主要成分为聚乙二醇、柠檬酸三乙酯、三乙酸甘油酯、甘油、丙二醇中的一种或几种，操作过程中，控制物料温度保持在37℃以下。

8.如权利要求1-7任一项所述的耐高温微生物制剂微胶囊的制备方法，其特征在于，所述的微生物包括乳酸菌、芽孢杆菌、酵母菌。

9.一种动物饲料，其含有微生物制剂微胶囊，所述的微生物制剂微胶囊由权利要求1-8任一项所述的方法制备。