CN109497555A - 一种槐糖微胶囊及其制备方法和应用 - Google Patents
一种槐糖微胶囊及其制备方法和应用 Download PDFInfo
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Abstract
本发明公开了一种槐糖微胶囊，包括槐糖、pH触发型材料和菌群触发型材料，pH触发型材料包埋槐糖，菌群触发型材料沉积在pH触发型材料表面；其中，所述pH触发型材料为乳清蛋白、海藻酸钠、壳聚糖、明胶、阿拉伯胶或卡拉胶，菌群触发型材料为果胶钙。本发明还公开了其制备方法和应用。本发明将pH触发型材料和菌群触发型材料结合使用制备槐糖微胶囊，使之能够顺利通过胃和小肠，到达大肠，在pH和菌群的作用下释放包埋的槐糖，促进产丁酸菌的生长，产生丁酸，提供能量。
Description
技术领域
本发明涉及微胶囊技术领域，具体涉及一种槐糖微胶囊及其制备方法和应用。
背景技术
槐糖（sophorose，2-O-β-D-吡喃葡萄糖基-α-D-葡萄糖，C12H22O11，MW 342.29），是一种由糖苷键β（1→2）连接的两个葡萄糖单元构成的二糖，它是抗菌、两亲性生物表面活性剂槐糖脂的重要组成部分，是葡萄糖焦糖化的产物，在自然界中主要少量存在于槐树的槐角中，1938年第一次被分离出来。Mäkeläinen H等人已经研究发现，槐糖能够促进有益菌Bifidobacterium lactis Bi-07，Lactobacillus acidophilus NCFM，Lactobacillus rhamnosus HN001生长，不能被致病菌Salmonella typhimurium，Clostridium perfringens利用。槐糖能被有益菌代谢，而不能被致病菌代谢，因此槐糖能够作为一种“益生元”。常见的益生元低聚果糖、异麦芽低聚糖和低聚半乳糖进入胃和小肠内是基本不被消化的，主要是在大肠内被益生菌发酵，刺激益生菌群的生长，从而对宿主产生健康影响。槐糖是一种二糖，进入人体后能够被消化道消化，与益生元不同，那么为了发挥槐糖所具有的益生功能，亟待解决这一问题，使槐糖能够顺利经过胃、小肠，定植大肠，刺激肠内有益菌的生长和活性，产生对宿主有益的作用。由此可见，定点释放技术则能够很好地解决这一问题，达到将槐糖定点释放至大肠中，发挥其益生功能的目的。
现阶段，定点释放技术主要应用于药物和益生菌，将目标物质包埋在特殊的材料或者结构中，使其难以在其他部位被破坏，有目的地在特定位置释放目标物质，产生治疗或者增加益生菌的效果。比如专利CN107484878A“一种微生物微胶囊的制备方法以及在饲料中的应用”中，一种耐高温微生物活菌制剂被包埋在微胶囊中，能够保证菌剂不受胃酸、胆汁酸影响，到达肠道释放。该专利的缺点在于仅区分了胃部和肠道，实际上微生物菌剂主要是作用于结肠部位，结肠的pH和小肠存在略微差异，因此该专利中微胶囊对于结肠部位定点释放未做说明。
胃、小肠、大肠（含结肠）的区别在于三者内部环境pH不同，由胃至大肠pH逐渐升高，另一个区别是大肠是体内菌群的主要根据地，因此本发明在选择槐糖的壁材时可以考虑将pH触发型和菌群触发型结合，区别于以往单一释放类型的壁材。
丁酸是结肠能量的首选来源，90％以阴离子的形式游离于肠腔内，对肠黏膜修复及结肠炎和结肠癌的预防起作用。溃疡性结肠炎(ulcerative colitis, UC)是严重影响人类健康的一种炎症性肠道疾病，研究发现丁酸的添加有助于缓解UC。已有研究表明丁酸可能通过促进组蛋白乙酰化或者激活G蛋白偶联受体进而激活下游的信号途径抑制炎症基因表达；其次丁酸也可以激活过氧化物酶体增殖物激活受体，促进紧密连接蛋白表达，保证肠道的屏障功能；丁酸也可以抑制NF-κB信号通路激活，抑制炎症因子表达，促进T细胞凋亡，促进肠道抗菌肽的分泌。Bergman EN等人研究认为不被小肠消化吸收的膳食纤维在大肠中酵解所产生的短链脂肪酸大约提供人体所需能量的5～15％，特别是结肠细胞更是把丁酸代谢所产生的能量作为自己的主要能量来源。因此肠道内能产生充足的丁酸等短链脂肪酸，对人体肠道微生物的稳定和炎症反应的调节起到积极的作用。
发明内容
本发明的目的是提供一种槐糖微胶囊及其制备方法和应用，以解决现有技术的不足。
本发明采用以下技术方案：
一种槐糖微胶囊，包括槐糖、pH触发型材料和菌群触发型材料，pH触发型材料包埋槐糖，菌群触发型材料沉积在pH触发型材料表面；其中，所述pH触发型材料为乳清蛋白、海藻酸钠、壳聚糖、明胶、阿拉伯胶或卡拉胶，菌群触发型材料为果胶钙。
上述槐糖微胶囊的制备方法，包括如下步骤：
步骤一、制备pH触发型材料包埋槐糖的微胶囊，制备方法包括乳化凝胶法、挤压法或喷雾干燥法；
步骤二、将菌群触发型材料沉积在微胶囊的表面，得到所述槐糖微胶囊。
进一步地，乳化凝胶法包括如下步骤：将槐糖溶液与pH触发型材料溶液混合，后加入交联剂，搅拌均匀，将混合液加入到植物油中乳化，液滴在交联剂的作用下转化为微胶囊。
进一步地，挤压法包括如下步骤：采用注射器将分散有槐糖的pH触发型材料溶液滴入到氯化钙溶液中来形成微胶囊。
进一步地，喷雾干燥法包括如下步骤：将槐糖均匀分散在pH触发型材料溶液中，经雾化器雾化形成小液滴，使溶解pH触发型材料的溶剂迅速蒸发凝固形成微胶囊。
进一步地，菌群触发型材料沉积在微胶囊的表面包括如下步骤：
将制备的微胶囊分散于果胶溶液中，搅拌一段时间，然后加入到植物油中形成乳状液，搅拌一段时间，再向乳状液中边搅拌边加滴加含有氯化钙的包衣溶液，果胶和Ca2+形成不溶于水的果胶钙，沉积在微胶囊的表面。
进一步地，pH触发型材料和果胶的质量比为1:1。
上述槐糖微胶囊在槐糖肠道定点释放与产丁酸细菌中的应用。
上述槐糖微胶囊在制备益生元产品中的应用。
上述槐糖微胶囊在制备益生菌制剂中的应用。
本发明的有益效果：
本发明将点释放技术应用于具有益生功能的槐糖，并且将pH和菌群这两种触发型的定点释放技术结合，增加对槐糖的保护作用。将pH触发型材料和菌群触发型材料结合使用制备槐糖微胶囊，使之能够顺利通过胃和小肠，到达大肠，在pH和菌群的作用下释放包埋的槐糖，促进产丁酸菌的生长，产生丁酸，提供能量。
附图说明
图1为实施例1中不同浓度槐糖对产丁酸菌生长曲线的影响。
图2为实施例2中乳清蛋白和果胶不同配比对槐糖微胶囊的包埋率和平均粒径的影响。
图3为实施例3中槐糖微胶囊（乳清蛋白和果胶配比为5:5制备，二次包衣的微胶囊）和未二次包衣的微胶囊在模拟小肠液中不同时间槐糖的释放情况。
图4为实施例3中槐糖微胶囊（乳清蛋白和果胶配比为5:5制备，二次包衣的微胶囊）在模拟结肠液中不同时间槐糖的释放情况。
具体实施方式
为了使本发明所要解决的技术问题、技术方案及有益效果更加清楚明白，以下结合附图及实施例，对本发明进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本发明，并不用于限定本发明。
一种槐糖微胶囊，包括槐糖、pH触发型材料和菌群触发型材料，pH触发型材料包埋槐糖，菌群触发型材料沉积在pH触发型材料表面；其中，所述pH触发型材料为乳清蛋白、海藻酸钠、壳聚糖、明胶、阿拉伯胶或卡拉胶，菌群触发型材料为果胶钙。
上述槐糖微胶囊的制备方法，包括如下步骤：
步骤一、制备pH触发型材料包埋槐糖的微胶囊，制备方法包括乳化凝胶法、挤压法或喷雾干燥法；
乳化凝胶法包括如下步骤：将槐糖溶液与pH触发型材料溶液混合，后加入交联剂，搅拌均匀，将混合液加入到植物油中乳化，液滴在交联剂的作用下转化为微胶囊；
挤压法包括如下步骤：采用注射器将分散有槐糖的pH触发型材料溶液滴入到氯化钙溶液中来形成微胶囊；
喷雾干燥法包括如下步骤：将槐糖均匀分散在pH触发型材料溶液中，经雾化器雾化形成小液滴，使溶解pH触发型材料的溶剂迅速蒸发凝固形成微胶囊；
步骤二、将菌群触发型材料果胶钙沉积在微胶囊的表面：
将制备的微胶囊分散于果胶溶液中，搅拌一段时间，然后加入到植物油中形成乳状液，搅拌一段时间，再向乳状液中边搅拌边加滴加含有氯化钙的包衣溶液，果胶和Ca2+形成不溶于水的果胶钙，沉积在微胶囊的表面，得到所述槐糖微胶囊。
pH触发型材料和果胶的质量比优选为1:1。
上述槐糖微胶囊在槐糖肠道定点释放与产丁酸细菌中的应用。
上述槐糖微胶囊因槐糖具有益生功能，可应用在制备益生元产品中。
上述槐糖微胶囊可应用在制备益生菌制剂中，一方面菌群触发后能够作为益生菌的糖源，刺激益生菌生长，同时因其不能被致病菌利用，可以起到抑菌的作用。
实施例1 槐糖对产丁酸菌的益生作用
1、产丁酸菌的活化
将菌种保藏管中产丁酸菌（丁酸梭状芽孢杆菌）接种至丁酸菌培养基中，在35-37 ℃条件下，静置培养24-36 h，待液面出现一层菌膜，但无大量气泡产生时，接种至瓶中进行扩培。
丁酸菌培养基（g/L）：葡萄糖30，蛋白胨0.15，氯化钠5.0，硫酸镁0.1，牛肉膏8.0，氯化铁0.5，碳酸钙5.0，磷酸氢二钾1.0，pH 7.0±0.2。
2、产丁酸菌的扩培
250 mL锥形瓶装100 mL丁酸菌培养基，灭菌，冷却后产丁酸菌接种5％，在厌氧条件下培养，温度为35-37 ℃，静置培养36-48 h，使菌液浓度达到108 CFU/mL。锥形瓶可塞一带玻璃管的橡皮塞，玻璃管的另一端通入另一个装水的锥形瓶中，进行水封。
3、槐糖对产丁酸菌的益生作用
将上述步骤2中108 CFU/mL的菌液接种5%至丁酸菌培养基中，在35-37 ℃条件下，静置培养，每隔12 h测一次OD600，实验组的培养基中添加2-8%（w/v）的槐糖，对照组不添加，比较两组之间产丁酸菌生长情况的差异。如图1所示，添加不同百分比槐糖的实验组产丁酸菌的长势均比对照组好。发酵液中的丁酸含量用HPLC检测，结果表示槐糖的添加能够使发酵液中丁酸的含量增加。槐糖添加量为6%（w/v），实验组的OD600大概为对照组的128%，增加28%，槐糖添加量继续增加，实验组OD600增加百分比在28%左右波动，略有上升，因此槐糖的添加量优选6%（w/v），最大程度促进产丁酸菌生长的同时，又控制了槐糖的添加量，降低了成本。
实施例2 槐糖微胶囊的制备
1、将10 mL 4.5%（w/v）槐糖溶液与50 mL下预热（60 ℃下热变形30 min）的10%（w/v）乳清蛋白溶液混合后，快速加入50 mg交联剂转谷氨酰胺酶Tgase（10 U/g）搅拌均匀，将混合液加入到80 mL预热的（40 ℃）植物油中乳化3 h（900 r/min，40 ℃），待液滴在酶的作用下转化为微胶囊颗粒后离心（500×g，1 min），收集微胶囊颗粒并用林格氏溶液（氯化钠9 g，氯化钾0.12 g，氯化钙0.24 g，碳酸氢钠0.2 g，蒸馏水1000 mL）清洗两次，在700×g下离心5 min，重新收集微胶囊颗粒，储藏于4 ℃备用。
2、取步骤1制备的微胶囊颗粒，分成6组，分别分散于不同体积的1%（w/v）果胶溶液中（乳清蛋白和果胶的质量比分别为9:1、7:3、6:4、5:5、2:8、1:9），搅拌，转速350 r/min，搅拌20 min，待用。然后各取20 mL加入到150 mL植物油中形成乳状液，搅拌15 min，再向乳状液中边搅拌边滴加含有0.05%（w/v）氯化钙、0.05%（w/v）Eudragit L30D和0.05%（w/v）司盘80的包衣溶液，溶液中的果胶和Ca2+形成不溶于水的果胶钙，沉积在微胶囊表面，离心收集产物（600 r/min，10 min，室温），然后用水清洗表面未反应的物质，离心收集（600 r/min，10 min，室温），微胶囊放入平皿中并放入-20 ℃冰箱中预冻8 h，然后再将平皿放入冻干机，冻干温度设置为-80 ℃，真空度为4.0 Pa，冷冻干燥15 h后得到槐糖微胶囊冻干样品，储藏于4℃备用。
如图2所示，乳清蛋白和果胶配比优选为5:5，即1:1，槐糖用HPLC检测，槐糖的包埋效率约为82.3±10.5%（槐糖的包埋效率=（（包埋前溶液中的槐糖-包埋后溶液中的槐糖）/包埋前溶液中的槐糖）；粒径分布用激光粒度分析仪检测，平均粒径为258±16 μm。
实施例3 槐糖微胶囊在模拟胃液、模拟小肠液和模拟结肠液中的释放实验
取实施例2步骤1制备的微胶囊颗粒（未二次包衣的微胶囊），分成3组，每组分别为1.0g，分别置于10.0 mL模拟胃液、模拟小肠液和模拟结肠液中；取实施例2制备的槐糖微胶囊（乳清蛋白和果胶配比为5:5制备，二次包衣的微胶囊），分为3组，每组分别为1.0 g，分别置于10.0 mL模拟胃液、模拟小肠液和模拟结肠液中；各组在37 ℃水浴摇床中震荡培养，在0、30、60、90、120、150 min时取样，观察微胶囊的形态和释放情况。结果显示，在模拟胃液中，二次包衣的微胶囊和未二次包衣的微胶囊形态均没有被破坏，后者在90 min后开始有槐糖释放，前者150 min时还没发现有槐糖释放；在模拟小肠液中，二次包衣的微胶囊和未二次包衣的微胶囊形态也没有被破坏，如图3所示，在小肠液中均没有明显的释放；在模拟结肠液中，二次包衣的微胶囊在45 min时被破坏，如图4所示，120 min时槐糖的释放率达90%。
模拟胃液：取2.0 g氯化钠和3.2 g胃蛋白酶，加7.0 mL盐酸和水使溶解至1000mL，即得，溶液pH值为1.2。
模拟小肠液：取磷酸二氢钾6.8 g，加水250 mL使溶解，加0.2 mol/L氢氧化钠溶液77 mL和500 mL水，再加胰酶10 g使溶解后，用0.2 mol/L氢氧化钠溶液或0.2 mol/L盐酸溶液调节pH值至6.8±0.1，再加水稀释至1000 mL，即得。
模拟结肠液：取磷酸氢二钾5.59 g和磷酸二氢钾0.41 g，再加8.0 g果胶酶，加水溶液，稀释至1000 mL，即得，溶液pH值为7.8。
乳清蛋白具有两性性质，在溶液pH 值高于其等电点pI时带正电荷，可与带负电的物质如果胶结合，因此果胶能够在乳清蛋白制备的微胶囊表面包衣。
乳清蛋白虽然具有优良的乳化、凝胶和阻隔能力，但它不耐胃酸，并且在胃蛋白酶的作用下易水解，所以在人体胃部，蛋白质微胶囊对包埋物质的保护效果也并不理想。果胶与Ca2+形成的不溶物质果胶钙是一种比较理想的菌群触发型结肠定位释放包埋物质的功能性材料，在上消化道不被破坏，在结肠特有的果胶酶作用下降解而释放。
将pH触发型材料乳清蛋白和菌群触发型材料果胶钙结合使用制备槐糖微胶囊，使之能够顺利通过胃和小肠，到达大肠，在pH和菌群的作用下释放包埋的槐糖，促进产丁酸菌的生长，产生丁酸，提供能量。
以上所述仅为本发明的较佳实施例而已，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换和改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。
Claims (10)
1.一种槐糖微胶囊，其特征在于，包括槐糖、pH触发型材料和菌群触发型材料，pH触发型材料包埋槐糖，菌群触发型材料沉积在pH触发型材料表面；其中，所述pH触发型材料为乳清蛋白、海藻酸钠、壳聚糖、明胶、阿拉伯胶或卡拉胶，菌群触发型材料为果胶钙。
2.权利要求1所述的槐糖微胶囊的制备方法，其特征在于，包括如下步骤：
步骤一、制备pH触发型材料包埋槐糖的微胶囊，制备方法包括乳化凝胶法、挤压法或喷雾干燥法；
步骤二、将菌群触发型材料沉积在微胶囊的表面，得到所述槐糖微胶囊。
3.根据权利要求2所述的槐糖微胶囊的制备方法，其特征在于，乳化凝胶法包括如下步骤：将槐糖溶液与pH触发型材料溶液混合，后加入交联剂，搅拌均匀，将混合液加入到植物油中乳化，液滴在交联剂的作用下转化为微胶囊。
4.根据权利要求2所述的槐糖微胶囊的制备方法，其特征在于，挤压法包括如下步骤：采用注射器将分散有槐糖的pH触发型材料溶液滴入到氯化钙溶液中来形成微胶囊。
5.根据权利要求2所述的槐糖微胶囊的制备方法，其特征在于，喷雾干燥法包括如下步骤：将槐糖均匀分散在pH触发型材料溶液中，经雾化器雾化形成小液滴，使溶解pH触发型材料的溶剂迅速蒸发凝固形成微胶囊。
6.根据权利要求2所述的槐糖微胶囊的制备方法，其特征在于，菌群触发型材料沉积在微胶囊的表面包括如下步骤：
将制备的微胶囊分散于果胶溶液中，搅拌一段时间，然后加入到植物油中形成乳状液，搅拌一段时间，再向乳状液中边搅拌边加滴加含有氯化钙的包衣溶液，果胶和Ca2+形成不溶于水的果胶钙，沉积在微胶囊的表面。
7.根据权利要求6所述的槐糖微胶囊的制备方法，其特征在于，pH触发型材料和果胶的质量比为1:1。
8.权利要求1所述的槐糖微胶囊在槐糖肠道定点释放与产丁酸细菌中的应用。
9.权利要求1所述的槐糖微胶囊在制备益生元产品中的应用。
10.权利要求1所述的槐糖微胶囊在制备益生菌制剂中的应用。
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- 2019-11-22 WO PCT/CN2019/120412 patent/WO2020108414A1/zh active Application Filing
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