CN111035013A - 一种益生菌微胶囊及其制备方法 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种益生菌微胶囊及其制备方法，涉及益生菌技术领域；特点是该益生菌微胶囊包括直接与益生菌接触的油相基质，以及油相基质外包裹的连续性的水溶性壁材，和最外层附聚的粉末颗粒。制备步骤包括将益生菌液/益生菌粉和脂溶性物质混合制备成W/O的乳液；然后将上步制备的乳液加入制备好的水相溶液中制备W/O/W双层乳液；再通过离心喷雾附聚，内置流化床干燥的工艺得到益生菌微胶囊。优点是获得微胶囊对在益生菌外围有着多层保护，首先是脂溶性物质的保护，然后是水溶性壁材对油脂的保护，最后是外围附聚颗粒的隔离作用。本发明制备的益生菌微胶囊可用于功能性食品或膳食营养补充剂。

Description

一种益生菌微胶囊及其制备方法
技术领域
本发明涉及益生菌的领域，尤其涉及一种益生菌微胶囊及其制备方法。
背景技术
益生菌是摄入一定数量时能够对宿主健康产生有益作用的活的微生物。已被发现并使用的益生菌主要有以下3类：①乳杆菌类，②双歧杆菌类，③其他菌属。以上这3大类益生菌均来源于人体或动物体，其中当前被人们使用最多的主要是乳杆菌和双歧杆菌这些能产生乳酸的肠道菌，如嗜酸乳杆菌、罗氏乳杆菌、鼠李糖乳杆菌、长双歧杆菌、短双歧杆菌等。
益生菌的功能及作用机制，益生菌的生理功能维持肠道菌群平衡，改善肠道功能；提高免疫力，增强机体免疫反应；抑菌作用，防止腹泻和便秘；降低血清胆固醇；营养作用；益生菌还具有抗肿瘤、防癌和降血压的功能。
为获得这些功效，使益生菌在产品和宿主中都保持活性和代谢稳定，且达到一定数量(通常认为产品中不低于107cfu/g或l07cfu/mL)尤为重要。然而在加工、运输、贮藏以及消化过程中，益生菌往往会受到加工条件、贮藏温度、食品中其他成分及宿主消化系统(胃酸、胆盐、酶)等不良因素的影响，进而导致菌的数量和活性下降，或使最终定植于人体肠道中的活菌数低于理论上能够发挥益生功效的最小阈值"一。因此，在食品加工中保持益生菌的活性和数量尤为重要。而微胶囊技术就是一种能有效保护益生菌抵抗不良环境的被广泛应用的技术手段。
微胶囊化是指用天然或合成的高分子材料包埋微小的固体颗粒、液滴或气体，形成粒径为几微米至几毫米、具有半透性或密封性囊膜粒子的过程。其中，包裹在微胶囊内部的物质称为芯材，外部的囊膜称为壁材。目前微胶囊制备方法有凝聚法、乳化法和喷雾干燥等。
近年来，益生菌微胶囊化引发研究者们广泛的关注。而微胶囊益生菌的优点包括：可保护益生菌免受噬菌体的作用；提高益生菌冷冻和冷冻干燥的生存率；保证益生菌在贮藏中更好的稳定性等等。但是目前利用微胶囊保护益生菌的现有技术中，都未能解决益生菌通过胃肠屏障后仍能保持高活菌率的要求，且都需要冷冻或冷藏贮存，这样就对微胶囊化益生菌的生产、贮存、应用的条件提出了较高的要求，极大地限制了益生菌产品的工业生产、贮存、运输、销售环节的实际应用。
发明内容
本发明目的是提供一种益生菌微胶囊及其制备方法，耐受性强，能保持高活菌率；制备方法简单，可靠；解决了以上技术问题。
为了实现上述技术目的，达到上述的技术要求，本发明所采用的技术方案是：一种益生菌微胶囊，包括直接与益生菌接触的油相基质、油相基质外包裹的连续性的水溶性壁材及最外层附聚的粉末颗粒；所述的益生菌是一种菌体沉淀或两种菌体沉淀的混合物；所述的油相基质由植物油或其他甘油三脂组成，其中植物油或其他甘油三酯和乳化剂的质量比为5～50:1；菌体沉淀和油相基质的质量比例为1:2～5；所述的植物油为棕榈油，硬化棕榈油，花生油，葵花籽油，辛癸酸甘油酯其中的一种或多种混合物；所述的乳化剂为：磷脂、改性磷脂、单甘脂、聚甘油脂肪酸值、蔗糖脂肪酸酯其中的一种或多种；所述的水溶性壁材包括：乳化壁材，辅助壁材和水相乳化剂；其中乳化壁材在壁材中质量比为30~50%；辅助壁材总量在壁材中的质量比45~68%；水相乳化剂的HLB＞8，总量在壁材中的质量比2~5%；水溶性壁材的质量和油包水乳液质量比为1~1.5：1；所述的乳化壁材为辛烯基琥珀酸淀粉钠，阿拉伯胶、明胶、乳清蛋白、酪蛋白酸钠中的一种；辅助壁材为海藻糖、麦芽糊精、蔗糖的混合物，三者质量比为1：1：1；水相乳化剂为聚甘油酯、蔗糖脂肪酸酯其中的一种或混合物；所述的最外层附聚的粉末颗粒为玉米淀粉、变性淀粉、纤维素中的一种。
一种益生菌微胶囊的制备方法，包括如下步骤：步骤一：制备益生菌悬浮液；将保存于-20℃条件下的益生菌甘油管保存的种子接种于121±1℃灭菌15～20min冷却后的MRS液体培养基中，在36±1℃条件下，益生菌静置培养24～36h，进行初次活化；按质量浓度为1％～5％的比例将初次活化的益生菌培养液接入MRS液体培养基中活化，36±1℃条件下，培养18～24h，得到益生菌培养物；离心后倒出上清液，将得到的菌体沉淀以0.85％生理盐水清洗2次并重新分离得到菌体沉淀，视菌体沉淀情况将菌体浓度调整为5×1010~2×1011CFU/mL-1；步骤二：制备油包水乳液；将菌体沉淀加入到油相基质中，通过剪切均质或超声的的方式使其形成油包水的乳液；步骤三：制备水溶性壁材溶液；将乳化壁材、辅助壁材混合，紫外灯照射15～30min后与pH6.8～7.4的无菌磷酸缓冲液混合，并加入水相乳化剂，55～70℃水浴溶解，制得质量浓度为30％～50％的壁材溶液；步骤四：制备W/O/W双层复乳；将步骤二制备的乳液缓缓加入到搅拌状态的水溶性壁材溶液中，保持外温为30℃，通过剪切或者超声直至形成W/O/W的多相复乳液；步骤五：微胶囊干燥；将步骤三形成的多相复乳液采用蠕动泵或连续恒流泵泵入喷雾附聚流化干燥设备进行喷雾干燥，采用旋转离心雾化方式，塔内添加附聚颗粒，喷雾干燥设备进风温度为110℃～130℃，内置流化床温度为80℃～90℃，出口温度为70℃～80℃，收集喷干后的颗粒即为微胶囊益生菌粉。
优选的：所述的步骤一中，益生菌种类包括植物乳杆菌、嗜酸乳杆菌、干酪乳杆菌、副干酪乳杆菌、鼠李糖乳杆菌、发酵乳杆菌、唾液乳杆菌、瑞士乳杆菌、罗伊氏乳杆菌、格氏乳杆菌、卷曲乳杆菌、约氏乳杆菌、保加利亚乳杆菌、嗜热链球菌、乳双歧杆菌、长双歧杆菌、短双歧杆菌、婴儿双歧杆菌、两歧双歧杆菌和青春双歧杆菌中的一种或多种。
本发明的有益效果；本发明的一种益生菌软胶囊；通过在益生菌外设置多层的保护性囊材，包括直接与将益生菌接触的油相基质，以及油相基质外包裹的连续的水溶性壁材，和最外层附聚的粉末颗粒；三层壁材起着不同的特点和复合保护效果，有效解决了益生菌在贮存过程中对外界不良环境敏感、容易死亡、对贮存条件要求高等问题；本发明的制备方法采用W/O/W的方式制备双层乳液，通过喷雾附聚、流化干燥的方式，直接使乳浊液干燥成粉状或颗粒状制品，附聚和流化方式的采用降低了干燥过程中的温度，有效保持了益生菌活性且缩短了整个生产流程，制备方法简单高效；通过本发明的制备方法制备得到的微胶囊益生菌粉耐受性强，经过长期、加速稳定性试验以及模拟胃液模拟肠液连续处理后的存活率高；在常温、冷藏条件下贮存较长时间仍能保持很高的活力，从而延长了活菌的常温保存期，提高了活菌常温稳定性。制成的粉剂及颗粒可以广泛应用在保健食品领域，有着广阔的市场前景。
具体实施方式
为了使本发明的发明目的、技术方案及其有益技术效果更加清晰，以下结合具体实施方式，对本发明进行进一步详细说明；
一种益生菌微胶囊，包括直接与益生菌接触的油相基质、油相基质外包裹的连续性的水溶性壁材及最外层附聚的粉末颗粒；所述的益生菌是一种菌体沉淀或两种菌体沉淀的混合物；所述的油相基质由植物油或其他甘油三脂组成，其中植物油或其他甘油三酯和乳化剂的质量比为5～50:1；菌体沉淀和油相基质的质量比例为1:2～5；所述的植物油为棕榈油，硬化棕榈油，花生油，葵花籽油，辛癸酸甘油酯其中的一种或多种混合物；所述的乳化剂为：磷脂、改性磷脂、单甘脂、聚甘油脂肪酸值、蔗糖脂肪酸酯其中的一种或多种；所述的水溶性壁材包括：乳化壁材，辅助壁材和水相乳化剂；其中乳化壁材在壁材中质量比为30~50%；辅助壁材总量在壁材中的质量比45~68%；水相乳化剂的HLB＞8，总量在壁材中的质量比2~5%；水溶性壁材的质量和油包水乳液质量比为1~1.5：1；所述的乳化壁材为辛烯基琥珀酸淀粉钠，阿拉伯胶、明胶、乳清蛋白、酪蛋白酸钠中的一种；辅助壁材为海藻糖、麦芽糊精、蔗糖的混合物，三者质量比为1：1：1；水相乳化剂为聚甘油酯、蔗糖脂肪酸酯其中的一种或混合物；所述的最外层附聚的粉末颗粒为玉米淀粉、变性淀粉、纤维素中的一种。
一种益生菌微胶囊的制备方法，包括如下步骤：步骤一：制备益生菌悬浮液；将保存于-20℃条件下的益生菌甘油管保存的种子接种于121±1℃灭菌15～20min冷却后的MRS液体培养基中，在36±1℃条件下，益生菌静置培养24～36h，进行初次活化；按质量浓度为1％～5％的比例将初次活化的益生菌培养液接入MRS液体培养基中活化，36±1℃条件下，培养18～24h，得到益生菌培养物；离心后倒出上清液，将得到的菌体沉淀以0.85％生理盐水清洗2次并重新分离得到菌体沉淀，视菌体沉淀情况将菌体浓度调整为5×1010~2×1011CFU/mL-1；步骤二：制备油包水乳液；将菌体沉淀加入到油相基质中，通过剪切均质或超声的的方式使其形成油包水的乳液；步骤三：制备水溶性壁材溶液；将乳化壁材、辅助壁材混合，紫外灯照射15～30min后与pH6.8～7.4的无菌磷酸缓冲液混合，并加入水相乳化剂，55～70℃水浴溶解，制得质量浓度为30％～50％的壁材溶液；步骤四：制备W/O/W双层复乳；将步骤二制备的乳液缓缓加入到搅拌状态的水溶性壁材溶液中，保持外温为30℃，通过剪切或者超声直至形成W/O/W的多相复乳液；步骤五：微胶囊干燥；将步骤三形成的多相复乳液采用蠕动泵或连续恒流泵泵入喷雾附聚流化干燥设备进行喷雾干燥，采用旋转离心雾化方式，塔内添加附聚颗粒，喷雾干燥设备进风温度为110℃～130℃，内置流化床温度为80℃～90℃，出口温度为70℃～80℃，收集喷干后的颗粒即为微胶囊益生菌粉。
优选的：所述的步骤一中，益生菌种类包括：植物乳杆菌、嗜酸乳杆菌、干酪乳杆菌、副干酪乳杆菌、鼠李糖乳杆菌、发酵乳杆菌、唾液乳杆菌、瑞士乳杆菌、罗伊氏乳杆菌、格氏乳杆菌、卷曲乳杆菌、约氏乳杆菌、保加利亚乳杆菌、嗜热链球菌、乳双歧杆菌、长双歧杆菌、短双歧杆菌、婴儿双歧杆菌、两歧双歧杆菌和青春双歧杆菌中的一种或多种。
本发明的具体实施：实施例1
按照下述步骤制备双歧杆菌微胶囊：
（1）制备双歧杆菌菌悬液：将保存于-20℃条件下的双歧杆菌甘油管保存的种子接种于121±1℃灭菌15～20min冷却后的MRS液体培养基中，在36±1℃条件下，益生菌静置培养24～36h，进行初次活化；按质量浓度为5％的比例将初次活化的益生菌培养液接入MRS液体培养基中活化，36±1℃条件下，培养18～24h，得到益生菌培养物；5000r/min离心后倒出上清液，将得到的菌体沉淀以0.85％生理盐水清洗2次并重新分离得到菌体沉淀，菌体浓度调整为2×1011CFU/mL-1。
（2）制备油包水乳液：配置油相基质，称取45g棕榈油加入5g大豆磷脂，混合均匀，将（1）所述的菌体沉淀称取10g加入到混合后油相基质中。超声10min左右，得到油包水的乳液。
（3）制备水溶性壁材溶液：称取30g浓缩乳清蛋白，海藻糖、麦芽糊精、蔗糖各22g，将乳化壁材、辅助壁材混合，紫外灯照射15～30min后与pH6.8～7.4的无菌磷酸缓冲液100ml混合，并加入水相乳化剂聚甘油酯4g（HLB=12），55～70℃水浴溶解，制得质量浓度为50％的壁材溶液。
（4）制备W/O/W双层复乳：将步骤（2）制备的乳液缓缓加入到搅拌状态的水溶性壁材溶液中，保持外温在30℃左右，加入完毕后，提高剪切速度值2000转/min，剪切约5min左右，得到W/O/W的多相复乳液。
（5）微胶囊干燥：将步骤（4）形成的多相复乳液采用蠕动泵或连续恒流泵以10mL/min～15mL/min 的流量泵入喷雾附聚流化干燥设备进行喷雾干燥，采用旋转离心雾化方式，附聚颗粒为玉米淀粉，喷雾干燥设备进风温度为110℃～120℃，内置流化床温度为80℃～90℃，出口温度为70℃～80℃，收集喷干后的颗粒即为微胶囊益生菌粉。经测试得到的益生菌微胶囊活菌数为7×109CFU/g-1
实施例2
按照下述步骤制备乳杆菌微胶囊：
（1）制备乳杆菌菌悬液：将保存于-20℃条件下的乳杆菌甘油管保存的种子接种于121±1℃灭菌15～20min冷却后的MRS液体培养基中，在36±1℃条件下，益生菌静置培养24～36h，进行初次活化；按质量浓度为5％的比例将初次活化的益生菌培养液接入MRS液体培养基中活化，36±1℃条件下，培养18～24h，得到益生菌培养物；5000r/min离心后倒出上清液，将得到的菌体沉淀以0.85％生理盐水清洗2次并重新分离得到菌体沉淀，菌体浓度调整为5×1010CFU/mL-1。
（2）制备油包水乳液：配置油相基质，称取25g辛癸酸甘油酯加入5g单硬脂酸甘油脂，混合均匀，将（1）所述的菌体沉淀称取15g加入到混合后油相基质中。超声10min左右，得到油包水的乳液。
（3）制备水溶性壁材溶液：称取60g阿拉伯胶，海藻糖、麦芽糊精、蔗糖各13g，将乳化壁材、辅助壁材混合，紫外灯照射15～30min后与pH6.8～7.4的无菌磷酸缓冲液150ml混合，并加入水相乳化剂蔗糖酯油酯1g（HLB=12），55～70℃水浴溶解，制得质量浓度为40％的壁材溶液。
（4）制备W/O/W双层复乳：将步骤（2）制备的乳液缓缓加入到搅拌状态的水溶性壁材溶液中，保持外温在30℃左右，加入完毕后，提高剪切速度值2000转/min，剪切约5min左右，得到W/O/W的多相复乳液。
（5）微胶囊干燥：将步骤（4）形成的多相复乳液采用蠕动泵或连续恒流泵以10mL/min～15mL/min 的流量泵入喷雾附聚流化干燥设备进行喷雾干燥，采用旋转离心雾化方式，附聚颗粒为纤维素，喷雾干燥设备进风温度为120℃～130℃，内置流化床温度为80℃～90℃，出口温度为70℃～80℃，收集喷干后的颗粒即为微胶囊益生菌粉。经测试得到的益生菌微胶囊活菌数为3×109CFU/g-1
实施例3
按照下述步骤制备混合益生菌微胶囊：
（1）制备混合益生菌菌悬液：按实例一的方式制备双歧杆菌菌悬液，菌体浓度调整为1×1011CFU/mL-1；按实例二的方式制备乳杆菌菌悬液，菌体浓度调整为1×1011CFU/mL-1，等量混合两种菌悬液获得混合益生菌菌悬液。
（2）制备油包水乳液：配置油相基质，称取49g硬化棕榈油加入1g单硬脂酸甘油脂，加热混合均匀，将（1）所述的菌体沉淀称取20g加入到混合后油相基质中。温度控制在37℃超声10min左右，得到油包水的乳液。
（3）制备水溶性壁材溶液：称取70g辛烯基琥珀酸淀粉钠，海藻糖、麦芽糊精、蔗糖各12g，将乳化壁材、辅助壁材混合，紫外灯照射15～30min后与pH6.8～7.4的无菌磷酸缓冲液230ml混合，并加入水相乳化剂蔗糖酯4g（HLB=10），55～70℃水浴溶解，制得质量浓度为30％的壁材溶液。
（4）制备W/O/W双层复乳：将步骤（2）制备的乳液缓缓加入到搅拌状态的水溶性壁材溶液中，保持外温在30℃左右，加入完毕后，提高剪切速度值2000转/min，剪切约10min左右，得到W/O/W的多相复乳液。
（5）微胶囊干燥将步骤（4）形成的多相复乳液采用蠕动泵或连续恒流泵以10mL/min～15mL/min 的流量泵入喷雾附聚流化干燥设备进行喷雾干燥，采用旋转离心雾化方式，附聚颗粒为变性淀粉，喷雾干燥设备进风温度为120℃～130℃，内置流化床温度为80℃～90℃，出口温度为70℃～80℃，收集喷干后的颗粒即为混合益生菌微胶囊。经测试得到的益生菌微胶囊总活菌数为9×109CFU/g
实施例4：
选取市售的益生菌粉产品，添加麦芽糊精混合均匀，将其活菌数配置为3×109CFU/g。
活菌保存效果测试：
将实施例1、3加入麦芽糊精，混合均匀配置成3×109CFU/g-1的菌粉，相同包装后，进行25℃的长期稳定性实验。下表为长期稳定性试验数据。
表1各实施例制得的益生菌肠溶片的长期活菌存活率检验
Figure RE-931256DEST_PATH_IMAGE002
由表1可知，实施例1-3所得的益生菌微胶囊与常规方法制备益生菌粉相比，长期稳定性条件下益生菌存活率更高。
上述实施例仅仅是为清楚地说明本发明所作的描述，而并非对实施方式的限定，对于所属领域的技术人员来说，在上述说明的基础上还可以做出其它不同形式的变化或变动，这里无需也无法对所有的实施方式予以穷举，而由此所引申出的显而易见的变化或变动仍处于本发明的保护范围之中。

Claims (3)

1.一种益生菌微胶囊，其特征在于：包括直接与益生菌接触的油相基质、油相基质外包裹的连续性的水溶性壁材及最外层附聚的粉末颗粒；所述的益生菌是一种菌体沉淀或两种菌体沉淀的混合物；所述的油相基质由植物油或其他甘油三脂组成，其中植物油或其他甘油三酯和乳化剂的质量比为5～50:1；菌体沉淀和油相基质的质量比例为1:2～5；所述的植物油为棕榈油，硬化棕榈油，花生油，葵花籽油，辛癸酸甘油酯其中的一种或多种混合物；所述的乳化剂为：磷脂、改性磷脂、单甘脂、聚甘油脂肪酸值、蔗糖脂肪酸酯其中的一种或多种；水溶性壁材包括：乳化壁材，辅助壁材和水相乳化剂；其中乳化壁材在壁材中质量比为30~50%；辅助壁材总量在壁材中的质量比45~68%；水相乳化剂的HLB＞8，总量在壁材中的质量比2~5%；水溶性壁材的质量和油包水乳液质量比为1~1.5：1；所述的乳化壁材为辛烯基琥珀酸淀粉钠，阿拉伯胶、明胶、乳清蛋白、酪蛋白酸钠中的一种；辅助壁材为海藻糖、麦芽糊精、蔗糖的混合物，三者质量比为1：1：1；水相乳化剂为聚甘油酯、蔗糖脂肪酸酯其中的一种或混合物；所述的最外层附聚的粉末颗粒为玉米淀粉、变性淀粉、纤维素中的一种。
2.一种益生菌微胶囊的制备方法，其特征在于：包括如下步骤：步骤一：制备益生菌悬浮液；将保存于-20℃条件下的益生菌甘油管保存的种子接种于121±1℃灭菌15～20min冷却后的MRS液体培养基中，在36±1℃条件下，益生菌静置培养24～36h，进行初次活化；按质量浓度为1％～5％的比例将初次活化的益生菌培养液接入MRS液体培养基中活化，36±1℃条件下，培养18～24h，得到益生菌培养物；离心后倒出上清液，将得到的菌体沉淀以0.85％生理盐水清洗2次并重新分离得到菌体沉淀，视菌体沉淀情况将菌体浓度调整为5×1010~2×1011CFU/mL-1；步骤二：制备油包水乳液；将菌体沉淀加入到油相基质中，通过剪切均质或超声的的方式使其形成油包水的乳液；步骤三：制备水溶性壁材溶液；将乳化壁材、辅助壁材混合，紫外灯照射15～30min后与pH6.8～7.4的无菌磷酸缓冲液混合，并加入水相乳化剂，55～70℃水浴溶解，制得质量浓度为30％～50％的壁材溶液；步骤四：制备W/O/W双层复乳；将步骤二制备的乳液缓缓加入到搅拌状态的水溶性壁材溶液中，保持外温为30℃，通过剪切或者超声直至形成W/O/W的多相复乳液；步骤五：微胶囊干燥；将步骤三形成的多相复乳液采用蠕动泵或连续恒流泵泵入喷雾附聚流化干燥设备进行喷雾干燥，采用旋转离心雾化方式，塔内添加附聚颗粒，喷雾干燥设备进风温度为110℃～130℃，内置流化床温度为80℃～90℃，出口温度为70℃～80℃，收集喷干后的颗粒即为微胶囊益生菌粉。
3.根据权利要求2所述的一种益生菌微胶囊的制备方法，其特征在于：所述的步骤一中，益生菌种类包括植物乳杆菌、嗜酸乳杆菌、干酪乳杆菌、副干酪乳杆菌、鼠李糖乳杆菌、发酵乳杆菌、唾液乳杆菌、瑞士乳杆菌、罗伊氏乳杆菌、格氏乳杆菌、卷曲乳杆菌、约氏乳杆菌、保加利亚乳杆菌、嗜热链球菌、乳双歧杆菌、长双歧杆菌、短双歧杆菌、婴儿双歧杆菌、两歧双歧杆菌和青春双歧杆菌中的一种或多种。
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