CN113150993B

CN113150993B - 一种微囊化益生菌的低温喷雾干燥制备方法及其应用

Info

Publication number: CN113150993B
Application number: CN202110139420.8A
Authority: CN
Inventors: 方曙光; 陈珂可; 冯胜鹏; 严涛; 杨恒飞; 朱建国
Original assignee: Luohe Weikang Bio Tech Co ltd
Current assignee: Luohe Weikang Bio Tech Co ltd
Priority date: 2021-02-01
Filing date: 2021-02-01
Publication date: 2022-11-22
Anticipated expiration: 2041-02-01
Also published as: CN113150993A

Abstract

本发明提供一种微囊化益生菌的低温喷雾干燥制备方法及其应用。所述低温喷雾干燥制备方法中使用的保护剂包括抗性糊精、蛋白胨、胶质、β‑环糊精、稳定剂、抗氧化剂和水；所述保护剂中，抗性糊精、β‑环糊精和蛋白胨为有效保护物质，并通过胶质形成封装结构，将菌粉包裹，形成微囊化的结构，保持菌粉的活性和功能。所述低温喷雾干燥制备方法利用低温静电喷雾设备，兼具不同干燥方式的优点，还解决目前益生菌菌粉采用传统真空冷冻干燥导致的高成本、高耗时等现状，所得的微囊化益生菌菌粉在溶解性及流动性方面较好，且活菌数、抗逆性和稳定性方面都具有明显优势。

Description

一种微囊化益生菌的低温喷雾干燥制备方法及其应用

技术领域

本发明涉及益生菌菌粉或颗粒的生产及制备领域，尤其涉及一种微囊化益生菌的低温喷雾干燥制备方法及其应用。

背景技术

益生菌是活的微生物，主要包含乳酸杆菌、双歧杆菌、芽孢杆菌及酵母等，由益生菌生产的产品称为益生菌制品，包括活菌体、死菌体、菌体成分及代谢产物。益生菌主要涉及功能性食品、膳食补充剂、发酵食品、日化护理、农用饲料、生态环保及预防医学等领域的应用产品开发，摄入足够数量的益生菌，对宿主起有益健康的作用。

益生菌对环境的温度、湿度及氧活度方面极为敏感，因此，益生菌及其产品在加工生产制备过程中一直受到环境的影响，导致其生产加工、运输储存及货架期内活性造成不可逆影响，最终使得益生菌产品的功效递送受限，功能表达、作用体感与实验反馈差异明显。另一方面，若采用最大化提升益生菌产品初始菌量添加比例来保障达到宿主肠道粘附效果，则对生产、加工以及配方成本需求极高，难以满足市场供应。

目前，益生菌菌粉的生产制备过程中，国内外常用的干燥工艺通常为：真空冷冻干燥、液氮深冷干燥和冷冻喷雾干燥等；所述干燥工艺均能够对益生菌活性保持较高的存活率水平，但上述工艺所存在的痛点在于产业化能力薄弱、生产成本居高不下。其中，真空冷冻干燥所需干燥周期24～72h，能耗及时间成本极高，且不可连续作业，各批次装填量存在限制条件；液氮深冷造粒及冷冻喷雾干燥均需要预处理，首先，将菌悬液通过快速冷冻形成固态，利用固体颗粒增大比表面积降低干燥周期，但对于冷媒及能耗消耗极大，且规模化生产难以稳定实现，同时对于实际产线的配套装置、软硬件系统匹配度要求较高。常规的喷雾干燥工艺，其进出风温度较高，已显著超过益生菌可耐受的极限温度，在整体加工过程中对细胞损伤极大，失去产品原有活性价值，故上述方法目前均亟待改善。

因此，益生菌产品的生产工艺中存在以下问题：(1)生产成本高：高耗时、高耗能、加工过程不可中断；(2)处理量受限：设备装载量与单位处理效率受制，产能卡口；(3)产品性能不稳定：原有常规乳化技术难以完全包埋，产品稳定性、流动性及性状存在缺陷，且仅通过配方优化难以从结构上改变稳定性数据。因此，对本领域而言，需要一种能够满足降低益生菌菌粉生产成本，同时提高菌粉贮存及功效表达稳定性的方法来满足市场需求。

发明内容

鉴于现有技术中存在的问题，本发明提供一种用于制备微囊化益生菌菌粉的保护剂及其应用。所述保护剂结合低温静电喷雾干燥工艺，不仅能够大幅度降低益生菌菌粉干燥阶段的耗能耗时，还能够使得益生菌及其相关制品在长期贮存条件下保持优异活性、稳定性和抗逆性。

为达此目的，本发明采用以下技术方案：

第一方面，本发明提供一种用于制备微囊化益生菌菌粉的保护剂，所述保护剂以质量百分比计包括如下组分：

本发明所述保护剂中，抗性糊精、β-环糊精和蛋白胨为有效保护物质，其主要功能在于在快速脱水过程中减少细胞破裂，在细胞内部形成生物保护膜；同时，胶质将快速脱水后的粒子进行粘附聚合并在外部构建隔绝层，形成封装结构，有效阻遏氧气及其他配方直接接触。抗氧化剂和增稠剂的作用在于进行细胞内部结构保护，调节脱水效应后造成的结构断裂、氧分压偏差导致影响活性。所述保护剂能够保持益生菌的活力和代谢活性，保证其在生产、运输以及存储的过程中不受环境的影响，保持菌粉的活性和功能。

本发明中所述保护剂按质量百分比计包括：抗性糊精5～15％，例如可以是5％、6％、7％、8％、9％、10％、11％、12％、13％、14％或15％等；蛋白胨3～8％，例如可以是3％、3.5％、4％、4.5％、5％、5.5％、6％、6.5％、7％、7.5％或8％等；胶质4～8％，例如可以是4％、4.5％、5％、5.5％、6％、6.5％、7％、7.5％或8％等；β-环糊精1～2％，例如可以是1％、1.2％、1.4％、1.5％、1.6％、1.8％或2％等；稳定剂0.1～0.2％，例如可以是0.1％、0.12％、0.14％、0.15％、0.16％、0.18％或0.2％等；抗氧化剂0.01～0.03％，例如可以是0.01％、0.012％、0.014％、0.015％、0.016％、0.02％、0.022％、0.024％、0.025％、0.028％或0.03％等。

作为本发明优选的技术方案，所述胶质包括黄原胶、果胶、结冷胶、阿拉伯胶或明胶中的任意一种或至少两种的组合，优选为阿拉伯胶和明胶的组合；

优选地，所述阿拉伯胶和明胶的质量百分比为(1.1～1.2):1，例如可以是1.1:1、1.12:1、1.14:1、1.15:1、1.16:1、1.18:1或1.2:1等。

优选地，所述增稠剂包括酪蛋白酸钠、酪蛋白酸钙、吐温-80、单甘脂或蔗糖酯中的任意一种或至少两种的组合，优选为酪蛋白酸钠。

优选地，所述抗氧化剂包括L-半胱氨酸盐酸盐、抗坏血酸钠、异抗坏血酸钠、维生素E或谷胱甘肽中的任意一种或至少两种的组合，优选为L-半胱氨酸盐酸盐。

作为本发明优选的技术方案，所述保护剂以质量百分比计包括如下组分：

第二方面，本发明还提供一种微囊化益生菌的低温喷雾干燥制备方法，所述低温喷雾干燥制备方法中使用如第一方面所述的保护剂制备微囊化益生菌菌粉。

优选地，所述低温喷雾干燥制备方法包括如下步骤：

(1)收集发酵结束后的益生菌作为菌泥，并将所述菌泥与第一方面所述的保护剂混合、乳化并静置后得到混合物；

(2)对步骤(1)所得的混合物进行低温静电喷雾干燥，过筛，得到所述微囊化益生菌菌粉。

低温静电喷雾干燥是通过对物料施加静电电荷，再进一步加热高压雾化物料，使物料中极性成分物质在静电效应下，通过迁移排斥水分至外层蒸发，同时造成不同物质在极性及组成成分的差异，使其达到目标状态；低温静电喷雾干燥在物料处理方面兼顾喷雾干燥特性及优势，特别在处理量、耗能及人员成本方面等；

此外，本发明所述的方法所采用物料接触气体为氮气，杜绝在产生电荷压力过程中造成的安全隐患，满足加工过程中的安全保障，同时进一步在降低产品加工过程中氧化还原电势，防止产品发生氧化反应，避免活性生物体氧化应激胁迫造成的损伤。

作为本发明优选的技术方案，步骤(1)中所述保护剂在混合前还包括预处理的步骤。

优选地，所述预处理的方法为：将胶质、增稠剂和水混合溶解，加热后化胶，再加入抗性糊精、蛋白胨和β-环糊精后灭菌，再加入无菌的L-半胱氨酸盐酸，得到经过预处理的保护剂。

优选地，所述灭菌的温度为90～100℃，例如可以是90℃、91℃、92℃、93℃、94℃、95℃、96℃、97℃、98℃、99℃或100℃等。

优选地，所述灭菌的时间为15～20min，例如可以是15min、15.5min、16min、16.5min、17min、17.5min、18min、18.5min、19min、19.5min或20min等。

本发明中，所述保护剂的预处理工艺包括：将阿拉伯胶、明胶及酪蛋白酸钠溶解升温至80℃以上，采用高速剪切装置进行化胶，交联结构充分舒展后添加其他成分进行高压灭菌处理；其中，L-半胱氨酸盐酸采用膜过滤除菌。

作为本发明优选的技术方案，步骤(1)所述菌泥与保护剂的质量比为1:(1.5～3)，例如可以是1:1.5、1:1.6、1:1.8、1:2、1:2.2、1:2.4、1:2.5、1:2.6、1:2.8或1:3等，优选为1:2。

优选地，步骤(1)所述乳化的时间为10～20min，例如可以是10min、12min、14min、15min、16min、18min或20min等。

优选地，步骤(1)所述乳化的温度为15～20℃，例如可以是15℃、16℃、17℃、18℃、19℃或20℃等。

优选地，步骤(1)所述乳化的转速为60～80rpm，例如可以是60rpm、62rpm、65rpm、68rpm、70rpm、72rpm、75rpm、76rpm、78rpm或80rpm等。

优选地，步骤(1)所述静置的时间为15～30min，例如可以是15min、16min、18min、20min、22min、24min、25min、26min、28min或30min等。

优选地，步骤(1)所述静置时的温度为10～15℃，例如可以是10℃、11℃、12℃、13℃、14℃或15℃等。

优选地，步骤(2)所述低温静电喷雾干燥的进风温度为80～140℃，例如可以是80℃、85℃、90℃、95℃、100℃、105℃、110℃、115℃、120℃、125℃、130℃、135℃或140℃等。

作为本发明优选的技术方案，步骤(2)所述低温静电喷雾干燥的出风温度为35～45℃，例如可以是35℃、36℃、37℃、38℃、39℃、40℃、41℃、42℃、43℃、44℃或45℃等。

此外，本发明中还能够对步骤(2)所述低温静电喷雾干燥的进液泵速、静电压力和雾化压力等参数进行适当的调整，达到提高所述方法的制备效率，节省能耗等效果。例如，步骤(2)所述低温静电喷雾干燥的进液泵速可以为10～50rpm，例如可以是10rpm、15rpm、20rpm、25rpm、30rpm、35rpm、40rpm、45rpm或50rpm等；步骤(2)所述低温静电喷雾干燥的静电压力可以为8～30kV，例如可以是8kV、10kV、12kV、15kV、20kV、22kV、25kV、28kV或30kV等；步骤(2)所述低温静电喷雾干燥的雾化压力可以为100～300kPa，例如可以是100kPa、120kPa、130kPa、150kPa、180kPa、200kPa、220kPa、240kPa、250kPa、280kPa或300kPa等。

优选地，步骤(2)所述过筛的筛孔大小为40～60目，例如可以是40目、42目、45目、46目、48目、50目、52目、54目、55目、58目或60目等。

作为本发明优选的技术方案，所述益生菌包括球菌属益生菌、乳杆菌属益生菌或双歧杆菌属益生菌中的任意一种或至少两种的组合；

优选地，所述球菌属益生菌包括嗜热链球菌、粪链球菌、乳酸片球菌、戊糖片球菌、乳酸乳球菌(乳酸亚种、乳脂亚种、双乙酰亚种)、小牛葡萄球菌、木糖葡萄球菌、肉葡萄球菌中的任意一种或至少两种的组合。

优选地，所述乳杆菌属益生菌为包括植物乳杆菌、鼠李糖乳杆菌、干酪乳杆菌、副干酪乳杆菌、罗伊氏乳杆菌、嗜酸乳杆菌、保加利亚乳杆菌、唾液乳杆菌、发酵乳杆菌、格氏乳杆菌、约氏乳杆菌、詹氏乳杆菌、清酒乳杆菌、卷曲乳杆菌、费氏丙酸杆菌谢氏亚种中的任意一种或至少两种的组合。

优选地，所述双歧杆菌属益生菌为包括动物双歧杆菌乳亚种(乳双歧杆菌)、长双歧杆菌、短双歧杆菌、青春双歧杆菌、婴儿双歧杆菌或两歧双歧杆菌中的任意一种或至少两种的组合。

优选地，所述益生菌还包括凝结芽孢杆菌、肠膜明串珠菌、布拉迪酵母、马克斯克鲁维酵母或食品加工酵母中的任意一种或至少两种的组合。

作为本发明优选的技术方案，所述方法包括如下步骤：

(1)将胶质、增稠剂和水混合溶解，加热后化胶，再加入抗性糊精、蛋白胨和β-环糊精后灭菌，再加入无菌的L-半胱氨酸盐酸，得到经过预处理的保护剂，收集发酵结束后的益生菌作为菌泥，并将所述菌泥与经过预处理的保护剂以质量比为1:(1.5～3)混合，15～20℃下乳化10～20min，10～15℃静置15～30min后得到混合物；

(2)将步骤(1)所得的混合物置于低温静电喷雾干燥设备中，所述低温静电喷雾干燥设备的出风温度为35-45℃，进行低温静电喷雾干燥，过筛，得到粒径大小为40～60目的微囊化益生菌菌粉。

示例性地，本发明所述的低温静电喷雾干燥制备微囊化益生菌的方法可以采用如下步骤进行：

(1)待益生菌发酵结束后，将菌泥进行离心收集，添加用于低温静电喷雾干燥的保护剂；

所述保护剂以质量分数计包括10％的抗性糊精、3.0％的阿拉伯胶、2.5％的明胶、0.15％的酪蛋白酸钠、5.0％的酵母蛋白胨、1.5％的β-环糊精、0.02％的L-半胱氨酸盐酸盐、其余为蒸馏水；

(2)所述保护剂与菌泥按照2:1进行均匀乳化混合，15℃下高速乳化10min后，10℃静置平衡15min，放置入低温静电喷雾干燥设备中进行干燥；

(3)将所获得喷雾颗粒进行过筛处理，获得40～60目均匀菌粉颗粒，具有良好溶解性及流动性。

第三方面，本发明还提供一种利用如第一方面所述的保护剂或如第二方面所述的方法制备得到的微囊化益生菌菌粉。

需要注意的是，本发明中，术语“益生菌”，是一类活的微生物，通过摄入足够数量，可对宿主起有益健康的作用的微生物群体。主要组成为乳酸菌、革兰氏阳性、厌氧或兼性厌氧细菌，可发酵不同糖类产酸类物质，主要产酸类型为乳酸、乙酸、丙酸。

术语“菌泥”，主要指在益生菌发酵结束后，发酵液经生物分离提取技术进行固液分离所收集获得，常用离心或膜过滤进行分离收集，在本发明中用于与喷干保护剂均匀乳化进行喷雾干燥。

术语“保护剂”指能够改善微生态产品在喷雾干燥及保存初期诱发损伤效应抵抗力的物质。

术语“低温喷雾干燥”指在喷雾干燥过程中进出口热风温度低于目前常规控制温度，致使产品在完成干燥后集热温度低于益生菌最高耐受温度，其物料接触温度控制范围30～65℃，低于常规传统喷雾干燥。

本发明所述的数值范围不仅包括上述列举的点值，还包括没有列举出的上述数值范围之间的任意的点值，限于篇幅及出于简明的考虑，本发明不再穷尽列举所述范围包括的具体点值。

与现有技术相比，本发明至少具有以下有益效果：

(1)本发明提供的保护剂，以抗性糊精、β-环糊精和蛋白胨为有效保护物质，且通过胶质形成封装结构，即所述保护剂能够将菌粉包裹，形成微囊化的结构；其中，所述胶质优选明胶和阿拉伯胶的组合，能够快速有效地形成封装结构阻遏氧气的影响；且氨基酸盐和酪蛋白酸钠能够保护细胞内部结构，减少脱水效应的影响，保持益生菌的活力和代谢活性，保证其在生产、运输以及存储的过程中不受环境的影响，保持菌粉的活性和功能；同时，所述保护剂的配方无毒、无害，安全性高；

(2)本发明的提供的制备方法利用低温静电喷雾设备，可以快速连续地制备微囊化益生菌菌粉，不仅兼具不同干燥方式的优点，还解决目前益生菌菌粉采用传统真空冷冻干燥导致的高成本、高耗时等现状，也解决了菌粉需进一步粉碎整粒才能达到产品要求的问题，避免了采用传统喷雾干燥导致的高温损伤及氧化效应；

(3)本发明中制备得到的微囊化益生菌菌粉在溶解性及流动性方面具有优势，且活菌数、抗逆性和稳定性方面较优，在产品加工及使用过程中损耗少，包装难度低，且其在长期常温贮存及功能稳定性方面具有明显的优势。

附图说明

图1为应用例2中乳双歧杆菌BLa80微囊化菌粉与真空冷冻干燥菌粉的稳定性对比图。

图2为乳双歧杆菌菌粉微囊化静电喷雾干燥菌粉的电镜图(标尺5μm)。

图3为乳双歧杆菌菌粉真空冷冻干燥菌粉电镜图(标尺5μm)。

图4为乳双歧杆菌菌粉微囊化静电喷雾干燥菌粉电镜图(标尺100μm)。

图5为乳双歧杆菌菌粉真空冷冻干燥菌粉电镜图(标尺100μm)。

图6为应用例3中嗜酸乳杆菌LA85微囊化菌粉与真空冷冻干燥菌粉的胃酸胆盐耐受性对比图。

图7为应用例4中嗜热链球菌ST8微囊化菌粉与真空冷冻干燥菌粉的发酵活力对比图。

具体实施方式

下面结合附图并通过具体实施方式来进一步说明本发明的技术方案，但下述的实例仅仅是本发明的简易例子，并不代表或限制本发明的权利保护范围，本发明的保护范围以权利要求书为准。

以下实施例中，若无特殊说明，所用的实验试剂和耗材均购自本领域常规试剂厂商。

其中，部分试剂来源如下表1所示：

表1

实施例1

本实施例提供一种低温静电喷雾干燥保护剂，所述保护剂以质量分数计包括：10％的抗性糊精、5.0％的酵母蛋白胨、3.0％的阿拉伯胶、2.5％的明胶、1.5％的β-环糊精、0.15％的酪蛋白酸钠、0.02％的L-半胱氨酸盐酸盐，其余为蒸馏水。

实施例2

本实施例提供一种低温静电喷雾干燥保护剂，所述保护剂以质量分数计包括：5％的抗性糊精、8％的酵母蛋白胨、2％的阿拉伯胶、2％的明胶、1％的β-环糊精、0.2％的酪蛋白酸钠、0.03％的L-半胱氨酸盐酸盐，其余为蒸馏水。

实施例3

本实施例提供一种低温静电喷雾干燥保护剂，所述保护剂以质量分数计包括：15％的抗性糊精、3％的酵母蛋白胨、4％的阿拉伯胶、4％的明胶、2％的β-环糊精、0.1％的酪蛋白酸钠、0.01％的L-半胱氨酸盐酸盐，其余为蒸馏水。

实施例4

本实施例提供一种低温静电喷雾干燥保护剂，所述保护剂以质量分数计包括：8％的抗性糊精、6％的酵母蛋白胨、2.5％的阿拉伯胶、6.0％的明胶、1.6％的β-环糊精、0.15％的酪蛋白酸钠、0.02％的L-半胱氨酸盐酸盐，其余为蒸馏水。

实施例5

本实施例提供一种低温静电喷雾干燥保护剂，所述保护剂以质量分数计包括：12％的抗性糊精、4％的酵母蛋白胨、3.5％的阿拉伯胶、2.0％的明胶、1.2％的β-环糊精、0.15％的酪蛋白酸钠、0.02％的L-半胱氨酸盐酸盐，其余为蒸馏水。

实施例6

与实施例1的区别在于，本实施例中提供的保护剂中不包含明胶，其质量分数由阿拉伯胶补充，即阿拉伯胶的质量分数为5.5％，其余组分即质量比保持不变。

实施例7

与实施例1的区别在于，本实施例中提供的保护剂中不包含阿拉伯胶，其质量分数由明胶补充，即明胶的质量分数为5.5％，其余组分即质量比保持不变。

实施例8

与实施例1的区别在于，本实施例中提供的保护剂将阿拉伯胶替换为黄原胶，其余组分即质量比保持不变，其余组分即质量比保持不变。

对比例1

与实施例1的区别在于，本对比例中提供的保护剂中不添加β-环糊精，其质量分数由抗性糊精补充，即抗性糊精的质量分数为11.5％，其余组分即质量比保持不变。

对比例2

与实施例1的区别在于，本对比例中提供的保护剂中不添加酵母蛋白胨，其质量分数由抗性糊精补充，即抗性糊精的质量分数为15％，其余组分即质量比保持不变。

对比例3

与实施例1的区别在于，本对比例中提供的保护剂中不添加酪蛋白酸钠，其质量分数由抗性糊精补充，即抗性糊精的质量分数为10.15％，其余组分即质量比保持不变。

对比例4

与实施例1的区别在于，本对比例中提供的保护剂中不添加L-半胱氨酸盐酸盐，其质量分数由抗性糊精补充，即抗性糊精的质量分数为10.02％，其余组分即质量比保持不变。

应用例1

本应用例中，使用实施例1～8和对比例1～4提供的保护剂制备乳双歧杆菌BLa80菌粉。具体步骤如下：

控制所述低温静电喷雾干燥设备的进风温度为95℃，静电压力为14kV以及雾化压力为220kPa，出风温度为42℃；

(3)将所获得喷雾颗粒进行过筛处理，获得均匀菌粉颗粒，粒径为40～60目，检测其性能参数。

具体包括：a、储存稳定性：条件设置在密封条件下，恒温25℃，恒湿65％RH，3个月活性衰减存活率；

b、抗逆性：条件设置模拟胃酸pH 2.0，胆盐0.3％浓度下处理1h前后活菌存活率；

c、加工存活率：干燥后菌粉实际活菌数/理论菌粉活菌数×100％(理论菌粉活菌数根据固定菌泥活菌数统一计算，同时包含活性损伤及保护载体添加稀释)；

所得结果如表2所示；

表2

根据以上实施例数据分析，结合活菌数、抗逆性、稳定性及产品水分指标，得到实施例1提供的保护剂为最优方案，同时在调整不同配比后对其各项考察指标均有负面影响；

由实施例1与实施例6～8比较可知，明胶与阿拉伯胶缺一不可，是否同时采用明胶与阿拉伯胶对产品的活性、加工存活率、储存稳定性和体外耐受性的影响较大；

同时，由实施例1与对比例1～4比较可知，采用不同胶体的稳定剂或替换抗氧化体系后对应指标影响显著，得出各组分在其核心考核指标影响方面的对应性，最终甄选最优方案为实施例1中提供的低温静电喷雾干燥保护剂。

应用例2

本应用例中，采用不同的处理方式(含预处理)、结合实施例1提供的保护剂制备乳双歧杆菌菌粉。

其中，采用的处理方式(含预处理)如表3所示：

表3

处理结果如表4所示：

表4

本应用例测试不同预处理条件及加工参数对菌体活性的影响，由处理结果可知，处理方式1提供的方法所得到的产品活菌数为8000CFU/g，加工存活率为84％，从预处理温度及时间分析，高于最优温度对活性有小幅度干预。

处理方式1～8提供的方法所得到的产品水分含量为1.9％～3.7％，活菌数为7100～8000CFU/g，加工存活率为75％～84％，高于或低于最优温度(处理方式2和3)影响干燥过程中物料水分挥发，但在控制一定范围内可保障菌粉基本要求；同时对不同加工参数条件进行设置，通过关联性调整不同参数，能够保障出风温度或物料温度在一定范围内将对活性无显著影响。

同时，本发明中还将处理方式1制备得到的产品与真空冷冻干燥得到的产品进行了稳定性比较，如图1所示，在保存1个月后，处理方式1制备得到的产品中存活率为90％，而真空冷冻干燥得到的产品存活率为85％；保存6个月后，处理方式1制备得到的产品中存活率为70％，而真空冷冻干燥得到的产品存活率仅为32％；由此可知，本发明提供的保护剂对于提高产品的稳定性具有重要的意义。

处理方式1制备得到的乳双歧杆菌菌粉的电镜图如图2～图5所示，其中，图2为微囊化静电喷雾干燥菌粉(×5000)，图3为微囊化静电喷雾干燥菌粉(×100)，图4为真空冷冻干燥菌粉(×5000)，图5为真空冷冻干燥菌粉(×100)；因此由图可知，本发明所提供的方案可有效将益生菌进行囊化包埋，壁材封装紧密，均一且包埋率较高；而常规真空冷冻干燥工艺产品多呈不规则片状，无囊化现象，细胞裸露且杂乱。

应用例3

本应用例中提供一种嗜酸乳杆菌LA85菌粉低温静电喷雾干燥制备方法，所述方法包括：

(1)保护剂：选用实施例1中提供的低温静电喷雾干燥保护剂，所述保护剂以质量分数计包括：10％的抗性糊精、5.0％的酵母蛋白胨、3.0％的阿拉伯胶、2.5％的明胶、1.5％的β-环糊精、0.15％的酪蛋白酸钠、0.02％的L-半胱氨酸盐酸盐，其余为蒸馏水。

(2)处理方式：选用应用例2中处理方式1的方法制备嗜酸乳杆菌菌粉；即预处理的静置温度为12℃、静置时间20min，低温静电喷雾的进风温度为95℃、静电压力为14kV、雾化压力为220kPa、出风温度为42℃；

经检测所得嗜酸乳杆菌菌粉活性3000亿cfu/g，加工存活率87％，(相比于常规冻干工艺加工存活率65～80％明显较高)，储存稳定性常温3个月不低于70％，胃酸胆盐耐受性不低于55％，水分不高于5.0％；

同时，还将本应用例中制备得到的产品与真空冷冻干燥得到的产品进行了耐受性比较，由图6可知，本应用例中制备得到的产品在pH为2.0、胆盐质量浓度为0.3％时，2h内存活率下降至30％左右，而真空冷冻干燥得到的产品存活率较低，不足10％。

基于上述结果，可评估本发明中提供的嗜酸乳杆菌菌粉低温静电喷雾干燥制备方法，满足常规市售及行业标准要求；同时在加工存活率，稳定性等方面显著高于常规益生菌菌粉。

应用例4

本应用例中提供一种嗜热链球菌菌粉ST81低温静电喷雾干燥制备方法，所述方法包括：

经检测所得嗜热链球菌菌粉活性4000亿cfu/g，加工存活率85％(常规冻干工艺加工存活率70～80％)，发酵产酸性能合格(脱脂乳3h，pH≤4.5)，胃酸胆盐耐受性不低于65％，水分不高于5.0％；

同时，还将本应用例中制备得到的产品与真空冷冻干燥得到的产品进行了发酵活力比较，由图7可知，本应用例中制备得到的产品在3h内发酵液的pH下降明显，发酵活力明显较好；

基于上述结果，可评估本发明提供的嗜热链球菌菌粉低温静电喷雾干燥制备方法满足常规市售及行业标准要求；同时在加工存活率，酸乳发酵活力等方面显著高于常规益生菌菌粉。

应用例5

本实施例提供一种肠膜明串珠菌菌粉的低温静电喷雾干燥制备方法：

(1)保护剂：选用实施例1中提供的低温静电喷雾干燥保护剂，所述保护剂以质量分数计包括：10％的抗性糊精、5.0％的酵母蛋白胨、3.0％的阿拉伯胶、2.5％的明胶、1.5％的β-环糊精、0.15％的酪蛋白酸钠、0.02％的L-半胱氨酸盐酸盐，其余为蒸馏水；

(2)处理方式：选用应用例2中处理方式1的方法制备肠膜明串珠菌菌粉；即预处理的静置温度为12℃、静置时间20min，低温静电喷雾的进风温度为95℃、静电压力为14kV、雾化压力为220kPa、出风温度为42℃；

经检测所得活菌数为2000亿CFU/g，加工存活率50％(相比于常规真空冷冻干燥工艺加工存活率30～45％较高)，且水分不高于5.0％；

同时，还将本应用例中制备得到的产品与真空冷冻干燥得到的产品进行了储存稳定性比较，结果显示差异不显著；

分析原因为：肠膜明串珠菌为嗜温益生菌，最适生长温度低于其他益生菌菌株，故在干燥存活率方面普遍低于常规益生菌菌种(同类菌株还有乳酸菌乳球菌及其亚种等最适生长温度为30℃±5℃菌种)。

基于上述结果，可评估本发明提供的肠膜明串珠菌低温静电喷雾干燥制备方法满足常规市售及行业标准要求；略优于常规真空冷冻干燥制备方法，但应用于此方案中存在菌种特性导致优势不显著。

综上所述，本发明针对益生菌菌粉制备所涉及的微囊化低温静电喷雾干燥制备方法，应用于不同益生菌菌种均有提升，其中针对乳双歧杆菌菌粉常温储存稳定性，嗜酸乳杆菌胃酸胆盐耐受性及嗜热链球菌发酵产酸活力方面尤为突出，能够解决目前行业中规模化制备的高成本、高能耗和高风险等痛点；同时不局限于以上突出指标，本发明提供的微囊化低温静电喷雾干燥制备方法在不同益生菌菌株产业化过程中均有积极反馈。

申请人声明，以上所述仅为本发明的具体实施方式，但本发明的保护范围并不局限于此，所属技术领域的技术人员应该明了，任何属于本技术领域的技术人员在本发明揭露的技术范围内，可轻易想到的变化或替换，均落在本发明的保护范围和公开范围之内。

Claims

1.一种用于制备微囊化益生菌菌粉的保护剂，其特征在于，所述保护剂以质量百分比计由如下组分组成：10%抗性糊精、5.0%酵母蛋白胨、3.0%阿拉伯胶、2.5%明胶、1.5% β-环糊精、0.15%酪蛋白酸钠、0.02% L-半胱氨酸盐酸盐；余量为水。

2.一种微囊化益生菌的低温喷雾干燥制备方法，其特征在于，所述低温喷雾干燥制备方法中使用权利要求1所述的保护剂制备微囊化益生菌菌粉。

3.根据权利要求2所述的低温喷雾干燥制备方法，其特征在于，所述低温喷雾干燥制备方法包括如下步骤：

（1）收集发酵结束后的益生菌作为菌泥，并将所述菌泥与权利要求1所述的保护剂混合、乳化并静置后得到混合物；

（2）对步骤（1）所得的混合物进行低温静电喷雾干燥，过筛，得到所述微囊化益生菌菌粉。

4.根据权利要求3所述的低温喷雾干燥制备方法，其特征在于，步骤（1）中所述保护剂在混合前还包括预处理的步骤。

5.根据权利要求4所述的低温喷雾干燥制备方法，其特征在于，所述预处理的方法为：将阿拉伯胶和明胶、酪蛋白酸钠和水混合溶解，加热后化胶，再加入抗性糊精、酵母蛋白胨和β-环糊精后灭菌，再加入无菌的L-半胱氨酸盐酸，得到经过预处理的保护剂。

6.根据权利要求5所述的低温喷雾干燥制备方法，其特征在于，所述灭菌的温度为90~100℃。

7. 根据权利要求5所述的低温喷雾干燥制备方法，其特征在于，所述灭菌的时间为15~20 min。

8.根据权利要求3所述的低温喷雾干燥制备方法，其特征在于，步骤（1）所述菌泥与保护剂的质量比为1:(1.5~3)。

9.根据权利要求8所述的低温喷雾干燥制备方法，其特征在于，步骤（1）所述菌泥与保护剂的质量比为1:2。

10.根据权利要求3所述的低温喷雾干燥制备方法，其特征在于，步骤（1）所述乳化的时间为10~20 min。

11.根据权利要求3所述的低温喷雾干燥制备方法，其特征在于，步骤（1）所述乳化的温度为15~20℃。

12.根据权利要求3所述的低温喷雾干燥制备方法，其特征在于，步骤（1）所述乳化的转速为60~80 rpm。

13. 根据权利要求3所述的低温喷雾干燥制备方法，其特征在于，步骤（1）所述静置的时间为15~30 min。

14.根据权利要求3所述的低温喷雾干燥制备方法，其特征在于，步骤（1）所述静置时的温度为10~15℃。

15.根据权利要求3所述的低温喷雾干燥制备方法，其特征在于，步骤（2）所述低温静电喷雾干燥的出风温度为35-45℃。

16.根据权利要求3所述的低温喷雾干燥制备方法，其特征在于，步骤（2）所述过筛的筛孔大小为40~60目。

17.根据权利要求2所述的低温喷雾干燥制备方法，其特征在于，所述益生菌包括球菌属益生菌、乳杆菌属益生菌或双歧杆菌属益生菌中的任意一种或至少两种的组合。

18.根据权利要求17所述的低温喷雾干燥制备方法，其特征在于，所述球菌属益生菌包括嗜热链球菌、粪链球菌、乳酸片球菌、戊糖片球菌、乳酸乳球菌、小牛葡萄球菌、木糖葡萄球菌、肉葡萄球菌中的任意一种或至少两种的组合。

19.根据权利要求18所述的低温喷雾干燥制备方法，其特征在于，所述乳杆菌属益生菌为包括植物乳杆菌、鼠李糖乳杆菌、干酪乳杆菌、副干酪乳杆菌、罗伊氏乳杆菌、嗜酸乳杆菌、保加利亚乳杆菌、唾液乳杆菌、发酵乳杆菌、格氏乳杆菌、约氏乳杆菌、詹氏乳杆菌、清酒乳杆菌、卷曲乳杆菌、费氏丙酸杆菌谢氏亚种中的任意一种或至少两种的组合。

20.根据权利要求18所述的低温喷雾干燥制备方法，其特征在于，所述双歧杆菌属益生菌为包括动物双歧杆菌乳亚种、长双歧杆菌、短双歧杆菌、青春双歧杆菌、婴儿双歧杆菌或两歧双歧杆菌中的任意一种或至少两种的组合。

21.根据权利要求17所述的低温喷雾干燥制备方法，其特征在于，所述益生菌还包括凝结芽孢杆菌、肠膜明串珠菌、布拉迪酵母、马克斯克鲁维酵母或食品加工酵母中的任意一种或至少两种的组合。

22.根据权利要求2所述的低温喷雾干燥制备方法，其特征在于，所述低温喷雾干燥制备方法包括如下步骤：

（1）将胶质、增稠剂和水混合溶解，加热后化胶，再加入抗性糊精、蛋白胨和β-环糊精后灭菌，再加入无菌的L-半胱氨酸盐酸，得到经过预处理的保护剂，收集发酵结束后的益生菌作为菌泥，并将所述菌泥与经过预处理的保护剂以质量比为1:(1.5~3)混合，15~20℃下乳化10~20 min，10~15℃静置15~30 min后得到混合物；

（2）将步骤（1）所得的混合物置于低温静电喷雾干燥设备中，所述低温静电喷雾干燥设备的出风温度为35-45℃，进行低温静电喷雾干燥，过筛，得到粒径大小为40~60目的微囊化益生菌菌粉。

23.如权利要求2-22中任一项所述的低温喷雾干燥制备方法在制备微囊化益生菌菌粉中的应用。