CN114431474B - 一种提高益生菌稳定性的微囊粉制备工艺及益生菌颗粒 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种提高益生菌稳定性的微囊粉制备工艺及益生菌颗粒，提高益生菌稳定性的微囊粉的制备工艺包括如下步骤：S1：将益生菌菌体与脂肪酸混合乳化，然后加入冻干保护剂，得到乳化物；S2：将乳化物置于‑60℃～‑80℃的温度下进行预冻处理，冻结后进行抽真空干燥，得到冻干块；将冻干块粉碎，得到半成品微囊粉；S3：以脂肪酸为壁材，对半成品微囊粉进行喷涂和干燥处理，得到成品微囊粉。本申请制备所得微囊粉中的微生物具有更高的冻干存活率，且冻干后水活度更低，有利于提高长期储藏的稳定性。
Description
技术领域
本发明涉及益生菌领域，尤其是涉及一种提高益生菌稳定性的微囊粉制备工艺及益生菌颗粒。
背景技术
益生菌常常因为胃酸和胆汁的作用，在进入人体肠道后活性降低甚至消失而无法发挥其作用。因此，必须通过一些方法提高益生菌在肠道中的存活率。微胶囊包埋技术可以将益生菌包埋在壁材溶液中，增强益生菌对外界不良环境的抵抗能力，控制益生菌的释放时间和释放位置，从而提高益生菌的存活率。
在制备益生菌微囊前，通常要将益生菌在低温下冻干，在保障其活性的前提下，减少益生菌中的水分，以便于长期保存。然而，在冻干过程中菌体的死亡率较高，造成微囊粉中活菌含量低而影响产品质量。
发明内容
为提高益生菌颗粒的质量，减少冻干过程中益生菌菌体的死亡率，本申请提供一种提高益生菌稳定性的微囊粉的制备工艺及益生菌颗粒。
第一方面，本申请提供一种提高益生菌稳定性的微囊粉制备工艺，包括如下步骤：
S1：将益生菌菌体与脂肪酸混合乳化，然后加入冻干保护剂，得到乳化物；
S2：将乳化物置于-60℃～-80℃的温度下进行预冻处理，冻结后进行抽真空干燥，得到冻干块；将冻干块粉碎，得到半成品微囊粉；
S3：以脂肪酸为壁材，对半成品微囊粉进行喷涂和干燥处理，得到成品微囊粉。
通过采用上述技术方案，在冻干前将益生菌菌体与脂肪酸混合乳化，一方面，能够促进菌体颗粒的分散，提高冻干效果；另一方面，利用脂肪酸对菌体进行预包埋，能够在冻干过程中为菌体提供稳定的骨架结构，更大程度的保护菌体的理化特征和生物活性，从而提高菌体的存活率。在冻干后，通过脂肪酸对冻干颗粒进行二次包埋，保障微囊粉长期储藏的稳定性。
本申请的脂肪酸优选采用植物油脂肪酸，由植物油分提精制而成，包括硬脂酸、软脂酸(棕榈酸)、亚麻酸与月桂酸等。且步骤S1中脂肪酸的用量优选为益生菌菌体质量的2～5％；步骤S3中脂肪酸的用量优选为益生菌菌体质量的5～10％；
本申请的益生菌菌体采用乳杆菌属、双歧杆菌属、链球菌属、明串球菌属、片球菌属、丙酸杆菌属、葡萄球菌属、芽孢杆菌属、酵母属中的一株菌或多株菌的复配。
本申请对冻干保护剂无特殊要求，常见的蔗糖、海藻糖、乳糖等糖类，甘露醇等多元醇，HES、PVP等聚合物，甘油、DMSO、DMF等无水溶剂、吐温等表活，氨基酸以及磷酸盐等均可。优选采用10～15％的脱脂乳；3～8％的蔗糖；5～10％海藻糖；2～5％的VC钠盐为冻干保护剂，余量为水。
优选的，所述脂肪酸采用硬脂酸与棕榈酸的混合物，且硬脂酸与棕榈酸的质量比为1:(1～2)。
通过采用上述技术方案，硬脂酸与棕榈酸具有良好的柔性和耐酸性，有助于提高菌体的包埋率，不仅能够保障菌体在消化系统中的活性，还能够提高菌体在冻干过程中的存活率。
优选的，步骤S2中，在所述预冻处理前对乳化物进行预处理，所述预处理操作如下：于常压下，向乳化物表面喷淋温度为-40～-50℃的液态二氧化碳，然后在60～70℃下进行热膨胀处理。
通过采用上述技术方案，通过向乳化物表面喷淋液态二氧化碳，喷淋后进行快速的热膨胀处理，促使二氧化碳气化。该处理能够有效的提高菌体的存活率，降低包埋后微囊中菌体的水活度，有利于延长益生菌的储藏周期。其原因可能在于，一方面，在喷淋后，液态二氧化碳渗入脂肪酸与冻干保护剂形成的包埋层中，并在后续加热处理中产生热膨胀，在包埋层上形成均匀且微小的孔隙结构。具有微小孔隙结构的乳化物在后续冻干过程中，其含有的水分将快速形成冰晶，冰晶在随后的真空干燥过程中升华，并通过微小孔隙逸散，从而有利于减少冻干后微囊粉中的水分含量(水活度)，从而提高益生菌颗粒的储藏稳定性。另一方面，在喷淋液态二氧化碳后能够减弱冻干造成的溶质效应，对益生菌造成冷休克，提高菌体对冻干的耐受性，减少冻干过程中细胞的损伤，从而提高其存活率。
优选的，所述预处理的设备采用预处理箱，所述预处理箱包括：
乳化槽，用于盛放物料；
密封盖，可拆卸设置于乳化槽上；
加热装置，设置于乳化槽中且用于融化物料；
搅拌装置，设置于乳化槽内且用于混合物料；
冷凝辊，设置于乳化槽内且用于冷凝混合后的物料，包括中心轴、转动设置于中心轴上的冷凝筒、用于驱动所述冷凝筒绕中心轴周向转动的驱动装置；
刮刀，设置于乳化槽内且抵接于冷凝筒的外壁上，用于将冷凝后的物料刮下；
喷淋装置：设置于乳化槽内且朝向冷凝筒的外壁设置，用于喷淋液化二氧化碳；
集料装置，设置于刮刀下方且用于收集刮下的物料。
所述中心轴上沿冷凝筒的长度固设有若干隔板，所述隔板远离中心轴的一侧抵接与冷凝筒的内壁上，若干所述隔板将冷凝筒的内腔依次分隔为冷凝腔、第一过渡腔、热膨胀腔与第二过渡腔，所述冷凝腔朝向乳化槽底部设置，所述第一过渡腔朝向喷淋装置设置；
所述预处理箱还包括有用于冷却冷凝腔的冷却装置，用于加热热膨胀腔的升温装置。
通过采用上述技术方案，可采用预处理设备对益生菌菌体进行乳化和液态二氧化碳的喷淋。首先，将包埋用脂肪酸置于乳化槽中，通过加热装置使其充分融化，然后加入益生菌菌体，搅拌混合均匀得到乳化物，再加入冻干保护剂，进一步搅拌均匀。
控制乳化槽内液化能够将冷凝筒底部浸没，通过驱动装置驱使冷凝筒绕中心轴转动，当冷凝筒外壁转动至冷凝腔所在区域时，冷凝筒外壁浸没于乳化槽的菌体混合液中，冷凝腔将外壁冷却，并使得粘附在冷凝筒外壁上的物料冷却凝固，形成层状物料；当冷凝筒继续转动至过渡腔所在区域，喷淋装置向层状物料表面喷淋液态二氧化碳，液态二氧化碳渗入菌体包埋层中，一定程度上对益生菌造成冷休克；当益生菌继续转动至热膨胀腔所在区域时，液态二氧化碳将快速升华，产生的二氧化碳气体对包埋层形成膨胀作用，从而在包埋层表面形成微小的孔隙结构，促进冻干过程中冰晶的升华，降低益生菌颗粒的水活度。
当冷凝筒继续转动至刮刀所在区域时，层状物料被刮下，并落入集料装置中，以便于进行后续的冻干处理。
上述设备相比于常规混合设备，能够更为均匀地将液态二氧化碳喷涂于益生菌菌体表面，促进包埋层中更为均匀的孔隙结构的形成，最终，有效提高冻干后益生菌的存活率。
优选的，所述冷却装置包括依次连通的真空抽吸管、真空泵与冷却管，所述真空抽吸管的进气端位于乳化槽内且朝向热膨胀腔设置，所述冷却管自冷凝辊的转动中心穿入冷凝腔中，所述冷却装置还包括连通于冷凝腔的排气管。
通过采用上述技术方案，液态二氧化碳气化后的CO2气体温度较低，可回收并用作冷凝腔的冷却介质，保证乳化槽中的乳化物能够在冷凝筒外壁上冷凝结晶。
优选的，所述隔板远离中心轴的一侧沿隔板的长度方向设置有弹性密封带，所述弹性密封带抵接于冷凝筒内壁上，所述隔板上开设有安装槽，所述安装槽内设置有弹性件，所述弹性件一端与隔板固定连接，所述弹性件另一端与弹性带固定连接。
通过采用上述技术方案，弹性密封带用于提高隔板与冷凝筒内壁之间的密封性，减少冷凝腔与热膨胀腔中介质的流失和干涉现象。另外，利用弹性件使得弹性密封带更为紧密的与冷凝筒内壁贴合，一方面，提高各腔室的密封性；另一方面，当弹性密封带在于冷凝桶长期摩擦出现磨损后，弹性件能够保障弹性密封带与冷凝筒内壁继续贴合，保障密封性额同时，有效延长设备的使用寿命。
优选的，所述驱动装置包括转动套设于中心轴上的驱动套、连接于驱动套与冷凝筒之间的连接杆、固定于驱动套上的从动齿轮、与从动齿轮啮合的主动齿轮以及用于驱动主动齿轮转动的电机。
通过采用上述技术方案，利用主动齿轮驱使从动齿轮转动，从而带动冷凝筒转动，以实现上述益生菌菌体的结晶、喷淋、热膨胀等处理。
优选的，所述冷凝腔、第一过渡腔、热膨胀腔与第二过渡腔的体积比为(2～3):1:1:1。
通过采用上述技术方案，冷凝腔体积较大，则其对应的冷凝筒外壁的面积也较大，一方面有利于乳化物在冷凝筒外壁上的充分凝固；另一方面，提高凝固量，有利于提高产量。
第二方面，本申请提供一种益生菌颗粒，包含如下重量份的原料：
微囊粉：3～8％；
甜味剂：50～60％；
麦芽糊精：30～40％；
酸味剂：0.1～0.3％；
食用香精：0.5～1％；
所述微囊粉为上述任一项制备工艺制得的微囊粉。
通过采用上述技术方案，上述益生菌颗粒不仅具有较好的耐酸性，能够有效的进入肠道发挥其活性，且其含有较高的活菌含量，从而起到更为突出的调节肠道菌群、增强免疫力功能的作用。
本申请对甜味剂与酸味剂无特殊要求，甜味剂可采用赤藓糖醇、木糖醇、山梨糖醇、海藻糖、麦芽糖醇、甘露糖醇、白砂糖中的一种或几种；酸味剂：柠檬酸、乳酸、苹果酸中的一种或几种。
综上所述，本申请具有如下有益效果：
1、本申请中通过采用二次包埋工艺，并在冻干前预先进行一次包埋，有效的提高了益生菌在冻干处理后的存活率。
2、本申请中通过在乳化包埋后且冻干前，对乳化颗粒表面喷淋液态二氧化碳并进行热膨胀处理，在提高益生菌存活率的同时，降低了益生菌的水活度，增强益生菌的稳定性。
3、本申请中通过采用预处理箱，通过设置乳化槽、冷凝筒、冷凝腔、过渡腔与热膨胀腔，有效的实现了对益生菌菌体的乳化、喷淋、热膨胀、集料等一系列处理，促进了产品质量与生产效率的提高。
附图说明
图1是本申请实施例3a中预处理箱的整体结构示意图。
图2是预处理箱的侧面剖示图。
图3是冷凝辊的结构示意图。
图4是预处理箱的正面剖示图。
图5是隔板与弹性密封带的连接关系示意图。
附图标记说明：
1、预处理箱；2、乳化槽；21、加热装置；22、搅拌装置；3、密封盖；4、冷凝辊；41、中心轴；42、冷凝筒；43、驱动装置；431、驱动套；432、连接杆；433、从动齿轮；434、主动齿轮；435、电机；44、隔板；45、冷凝腔；46、第一过渡腔；47、热膨胀腔；48、第二过渡腔；49、刮刀；5、喷淋装置；51、喷淋管；52、喷头；6、集料装置；7、冷却装置；71、真空抽吸管；72、真空泵；73、冷却管；74、排气管；8、升温装置；81、进气管；82、换气管；9、弹性密封带；91、安装槽；92、弹性件。
具体实施方式
微囊粉的实施例
实施例1a，一种提高益生菌稳定性的微囊粉制备工艺，包括如下步骤：
S1：将0.115㎏棕榈酸与0.115㎏硬脂酸加入搅拌釜中混合熔融，加入3㎏噬酸乳杆菌R0052(500亿cfu/g)、3㎏(250亿cfu/g)长双歧杆菌R175，搅拌20min，然后加入40㎏冻干保护剂，继续搅拌30min,得到乳化物；
S2：将乳化物置于冻干机中，开启制冷设备，并于1h内降至-80℃，在-80℃的温度下预冻6h，预冻完成后进行抽真空干燥，真空度为20Pa，关闭制冷设备，使温度自然升温至室温(25±2℃)，得到冻干块；将冻干块取出粉碎，得到半成品微囊粉；
S3：以0.25㎏棕榈酸和0.25㎏硬脂酸组成的的混合脂肪酸为壁材，然后在温度为40℃的流化床中，采用熔融的混合脂肪酸对半成品微囊粉进行喷涂和干燥处理，得到成品微囊粉。
步骤S1中冻干保护剂由4㎏脱脂乳、1㎏蔗糖、1.2㎏海藻糖、0.6㎏VC钠盐、33.2㎏水组成；脱脂乳获自内蒙古伊利，蔗糖获自西安普锐斯、海藻糖获自浙江宏怡，VC钠盐获自广东欧斯曼。
实施例2a，一种提高益生菌稳定性的微囊粉制备工艺，包括如下步骤：
S1：将0.2㎏棕榈酸与0.1㎏硬脂酸加入搅拌釜中混合熔融，加入3㎏鼠李糖乳杆菌HN001(500亿cfu/g)、3㎏(250亿cfu/g)乳双歧杆菌HN019，搅拌20min，然后加入30㎏冻干保护剂，继续搅拌30min,得到乳化物；
S2：将乳化物置于冻干机中，开启制冷设备，并于1h内降至-60℃，在-60℃的温度下预冻8h，预冻完成后进行抽真空干燥，真空度为15Pa，关闭制冷设备，使温度自然升温至室温(25±2℃)，得到冻干块；将冻干块取出粉碎，得到半成品微囊粉；
S3：以0.3㎏棕榈酸和0.3㎏硬脂酸组成的的混合脂肪酸为壁材，然后在温度为50℃的流化床中，采用熔融的混合脂肪酸对半成品微囊粉进行喷涂和干燥处理，得到成品微囊粉。
步骤S1中冻干保护剂由4.5㎏脱脂乳、1.5㎏蔗糖、1.8㎏海藻糖、0.8㎏VC钠盐、21.4㎏水组成；脱脂乳获自内蒙古伊利，蔗糖获自西安普锐斯、海藻糖获自浙江宏怡，VC钠盐获自广东欧斯曼。
实施例3a，一种提高益生菌稳定性的微囊粉的制备工艺，包括如下步骤：
S1：将0.115㎏棕榈酸与0.115㎏硬脂酸加入预处理箱1中混合熔融，加入3㎏噬酸乳杆菌R0052(500亿cfu/g)、3㎏(250亿cfu/g)长双歧杆菌R175，搅拌10min，然后加入40㎏冻干保护剂，继续搅拌20min,得到乳化物；向乳化物表面喷淋温度为-40℃的液态二氧化碳，然后在70℃下进行热膨胀处理，得到预处理乳化物；
S2：将预处理乳化物转移至冻干机中，开启制冷设备，并于1.5h内降至-80℃，在-80℃的温度下预冻6h，预冻完成后进行抽真空干燥，真空度为20Pa，关闭制冷设备，使温度自然升温至室温(25±2℃)，得到冻干块；将冻干块取出粉碎，得到半成品微囊粉；
S3：以0.25㎏棕榈酸和0.25㎏硬脂酸组成的的混合脂肪酸为壁材，然后在温度为40℃的流化床中，采用熔融的混合脂肪酸对半成品微囊粉进行喷涂和干燥处理，得到成品微囊粉。
步骤S1中冻干保护剂由4㎏脱脂乳、1㎏蔗糖、1.2㎏海藻糖、0.6㎏VC钠盐、33.2㎏水组成；脱脂乳获自内蒙古伊利，蔗糖获自西安普锐斯、海藻糖获自浙江宏怡，VC钠盐获自广东欧斯曼。
参照图1、图2，步骤S1中的预处理箱1包括乳化槽2、冷凝辊4与密封盖3，密封盖3设于乳化槽2的开口上，且密封盖3与乳化槽2铰接。冷凝辊4设置于乳化槽2内，且乳化槽2内设置有加热装置21和搅拌装置22，乳化槽2底部设置有夹层，加热装置21为设置于夹层内的电加热管，搅拌装置22为设置于乳化槽2底部的底入式搅拌器。
参照图2，冷凝辊4包括中心轴41、冷凝筒42。中心轴41沿乳化槽2长度方向固设于乳化槽2内，冷凝筒42为中空的圆柱体，冷凝筒42转动设置于中心轴41上，冷凝筒42外壁的最低处与乳化槽2底壁之间留有供物料搅拌的空间。凝筒内腔中设置有四块沿冷凝筒42周向设置的隔板44，隔板44一端与中心轴41固定连接，另一端贴合于冷凝筒42内壁上，四块隔板44将冷凝筒42内腔分隔为四个沿冷凝筒42转动方向依次设置的密闭腔室，四个腔室依次为冷凝腔45、第一过渡腔46、热膨胀腔47与第二过渡腔48。冷凝腔45朝向乳化槽2的底部设置，冷凝腔45、第一过渡腔46、热膨胀腔47与第二过渡腔48的体积比优选为3:1:1:1。冷凝腔45通过冷却装置7进行降温冷却，热膨胀腔47通过升温装置8进行升温加热。
参照图2、图3，冷凝辊4还包括用于驱动冷凝筒42绕中心轴41周向转动的驱动装置43，驱动装置43包括驱动套431、连接杆432、电机435、主动齿轮434与从动齿轮433。驱动套431设置有两个且均套设于中心轴41的外壁上，驱动套431与中心轴41转动连接，两个驱动套431分别位于冷凝筒42两侧，连接杆432连接于冷凝筒42与驱动套431之间，从动齿轮433固设于驱动套431的外壁上，主动齿轮434同轴固设于电机435的输出轴上，且主动齿轮434与从动齿轮433啮合。
参照图1、图4，预处理箱1还包括用于喷淋液态二氧化碳的喷淋装置5，喷淋装置5包括液态二氧化罐储存罐(图中未示出)、喷淋管51与喷头52，喷淋管51一端与液态二氧化罐储存罐连通，另一端穿入乳化槽2中，喷头52设置有若干个且均与喷淋管51连通，喷头52朝向第一过渡腔46所在区域设置。
参照图1、图2，预处理箱1还包括刮刀49和集料装置6，刮刀49沿冷凝筒42的长度方向固设于乳化槽2内，且刮刀49的刀刃抵接于冷凝筒42的外壁上，具体的，刮刀49抵接于第二过渡腔48对应的冷凝筒42外壁上。集料装置6为设置于刮刀49下方的集料板。
参照图1、图2，本实施例在微囊粉的制备过程中，首先将硬脂酸与棕榈酸加入乳化槽2中，并通过乳化槽2中的加热装置21将硬脂酸和棕榈酸熔融，然后加入益生菌菌体(噬酸乳杆菌R0052与长双歧杆菌R175)，通过底入式搅拌器搅拌20min，得到一层包埋的微囊，再加入冻干保护剂，继续搅拌30min，得到乳化物。
参照图1、图2，开启电机435，驱动冷凝筒42转动，与冷凝腔45贴合的冷凝筒42外壁在冷却后将乳化槽2中的乳化物冷凝固化，得到层状的乳化物，当层状乳化物转动至第一过渡腔46所对应的区域时，喷淋装置5向层状乳化物喷淋液态二氧化碳，液态二氧化碳渗入包埋层内；当层状乳化物随冷凝筒42继续转动至热膨胀腔47所对应的区域时，在较大的温差作用下，液态二氧化碳发生气化并膨胀，并在乳化物的包埋层中形成微小且均匀的孔隙结构。将具有孔隙结构的乳化物转移至冻干机中后，在-80℃的高温下，乳化物中的水分将快速形成冰晶，并在后续的真空干燥过程中升华，并通过微小孔隙逸散，从而减少微囊粉的水活度。
参照图2，经热膨胀后的层状乳化物在转动至第二过渡腔48所对应的区域时，层状乳化物被刮刀49刮下，并通过集料板61落入集料容器(图中未示出)内。
参照图1、图4，冷却装置7包括依次连通的真空抽吸管71、真空泵72、冷却管73与排气管74，真空泵72设置于预处理箱1外，真空抽吸管71的进气端位于预处理罐内且朝向乳化槽2设置。冷却管73自中心轴41一端穿入并与冷凝腔45连通，排气管74与冷凝腔45连通且从中心轴41另一端穿出。
由于液态二氧化碳在升华后产生的CO2气体依然具有较低的温度，利用该冷却装置7能够将升华产生的CO2气体回收，并用于对冷凝腔45进行冷却降温，以实现乳化物的凝固，有效降低能耗。
参照图1、图4，升温装置8包括蒸汽发生器(图中未示出)、进气管81与换气管82。进气管81一端与蒸汽发生器连接，另一端自中心轴41一端穿入并与热膨胀腔47连通；换气管82与热膨胀腔47连通且从中心轴41另一端穿出。
参照图2、图5，为提高冷凝筒42内各腔室的密封性，隔板44上设置有弹性密封带9，弹性密封带9沿隔板44而得长度方向设置，且弹性密封带9位于隔板44与冷凝筒42内壁抵接的一侧侧边上，且隔板44与冷凝筒42内壁抵接的一侧侧边上开设有安装槽91，安装槽91内设置有弹性件92。具体的，弹性件92为弹簧，弹簧一端与安装槽91内壁固定连接，弹簧另一端与弹性密封带9固定连接。
参照图2、图5，通过弹性密封带9与弹簧的配合，一方面能够提高隔板44的密封性，保障各腔室中的介质不会相互渗透，保障各腔室的独立和作用；另一方面，弹性密封带9能够降低隔板44与冷凝筒42的磨损，且即使弹性密封带9发生磨损，在弹簧的作用下，弹性密封带9依然能够紧密的贴合于冷凝筒42内壁上。
实施例4a，一种提高益生菌稳定性的微囊粉制备工艺，与实施例3a的区别在于，在制备过程中不开启喷淋装置5，即不喷淋液态二氧化碳。
实施例5a，一种提高益生菌稳定性的微囊粉制备工艺，与实施例3a的区别在于，在制备过程中不开启升温装置8，即不进行热膨胀处理。
实施例6a，一种提高益生菌稳定性的微囊粉制备工艺，与实施例3a的区别在于，在制备过程中不开启喷淋装置5与升温装置8，即不喷淋液态二氧化碳，也不进行热膨胀处理。
微囊粉的对比例
对比例1a，一种提高益生菌稳定性的微囊粉制备工艺，与实施例1a的区别在于，步骤S1中不加入脂肪酸。
对比例2a，一种提高益生菌稳定性的微囊粉制备工艺，与实施例3a的区别在于，步骤S1中不加入脂肪酸。
对比例3a，一种益生菌微囊，其通过以下方法制备得到：
(1)制备囊材分散液
将3㎏聚乳酸、10㎏交联聚维酮和5㎏海藻酸钠分别粉碎并过150目筛，将聚乳酸、交联聚维酮和海藻酸钠混合，加水分散均匀得到水分散液；
(2)制备囊芯
将1㎏益生菌菌粉、0.6㎏青梅冻干粉、0.4㎏柠檬草冻干粉、0.3㎏乳清蛋白粉、0.6㎏甘油和0.05㎏烟酰胺混合均匀，得到囊芯；
(3)制备益生菌微囊
将步骤(1)制备的水分散液喷涂在步骤(2)制备的囊芯外，在-20℃下干燥除尽溶剂，得到在益生菌微胶囊。
益生菌颗粒的实施例
实施例1b，一种益生菌颗粒，按照表1中的原料配比混合得到。
实施例2b，一种益生菌颗粒，与实施例1b的区别在于，各原料的配比不同且如表1所示。
实施例3b，一种益生菌颗粒，与实施例1b的区别在于，各原料的配比不同且如表1所示。
表1、实施例1b～3b中各原料的选择及其相应用量(㎏)
表1中，微囊粉为实施例1a制备得到的微囊粉。
实施例4b，一种益生菌颗粒，与实施例1b的区别在于，采用实施例2a制得的微囊粉。
实施例5b，一种益生菌颗粒，与实施例1b的区别在于，采用实施例3a制得的微囊粉。
实施例6b，一种益生菌颗粒，与实施例1b的区别在于，采用实施例4a制得的微囊粉。
实施例7b，一种益生菌颗粒，与实施例1b的区别在于，采用实施例5a制得的微囊粉。
实施例8b，一种益生菌颗粒，与实施例1b的区别在于，采用实施例6a制得的微囊粉。
益生菌颗粒的对比例
对比例1b，一种益生菌颗粒，与实施例1b的区别在于，采用对比例1a制得的微囊粉。
对比例2b，一种益生菌颗粒，与实施例1b的区别在于，采用对比例2a制得的微囊粉。
对比例3b，一种益生菌颗粒，与实施例1b的区别在于，采用对比例3a制得的微囊粉。
性能检测试验
试验1：微囊粉存活率测试
试验方法：参照GB4789.35-2016《食品微生物学检验乳酸菌检验》中的规定对冻干前益生菌菌体中活菌数进行测定，按照存活率＝(冻干后活菌数/冻干前活菌数)*100％得到测试结果，如表2所示。
试验2：微囊粉水活度测试试验方法：参照GB 5009.238-2016《食品水分活度的测定》中的规定，采用冠亚GYW-1水分活度测定仪对冻干后微囊粉的水活度进行测定，测试结果如表2所示。
表2、微囊粉存活率与水活度测试结果
试验结果分析：
(1)结合实施例1a～2a和对比例1a～3a并结合表2可以看出，实施例1a～2a的制备工艺中，在冻干前采用脂肪酸对益生菌菌体进行一次包埋，而对比例1a～3a并未在冻干前进行包埋，最终使得对比例1a～3a中菌体的冻干存活率低于实施例1a～2a。
上述现象的原因可能在于，脂肪酸对菌体进行预包埋，能够在冻干过程中为菌体提供稳定的骨架结构，更大程度的保护菌体的理化特征和生物活性，从而提高菌体的存活率。在冻干后，通过脂肪酸对冻干颗粒进行二次包埋，保障微囊粉长期储藏的稳定性。另外，脂肪酸能够保护菌体细胞膜的流动性，保护细胞内酶不变性，从而提高菌体的存活率。
(2)结合实施例1a～2a和对比例3a并结合表2可以看出，相比实施例1a～2a，实施例3a的制备工艺中，通过在冻干前采用液态二氧化碳对包埋后的益生菌菌体进行喷淋，并配合以热膨胀处理，使得实施例3a中菌体的冻干存活率优于实施例1a～2a，且其水活度低于实施例1a～2a。
上述现象的原因可能在于，在经过乳化槽乳化后，益生菌菌体表面依次包覆有脂肪酸和冻干保护剂，脂肪酸促进菌体的分散，使得冻干保护剂能够均匀的包覆在菌体表面，起到更好的支撑保护作用。通过将菌体喷淋于包覆后的菌体上并进行热膨胀处理，一方面，利用液态二氧化碳渗入脂肪酸与冻干保护剂形成的包埋膜层中，在热膨胀处理过程中，液态二氧化碳气化膨胀，从在包埋膜层上形成均匀且微小的孔隙结构。在后续的冻干的低温作用下，菌体中的水分将冻结成冰晶，冰晶在真空干燥过程中升华，升华气体可通过上述孔隙结构逸出，有利于降低水活度。同时，采用-40～-50℃的液态二氧化碳对冻干前的菌体进行预处理，能够快速越过菌体中水分和液体的固化温度，减少后续冻干的降温过程中溶质效应对菌体造成的损伤，有效提高菌体存活率。
(3)结合实施例3a和实施例4a～6a并结合表2可以看出，相比实施例3a，实施例4a～6a的预处理工艺中，缺少喷淋液态二氧化碳或热膨胀处理中的至少一种，导致实施例4a～6a的冻干存活率与水活度指标均劣于实施例3a。
上述现象的原因可能在于，不进行喷淋液态二氧化碳，由上述可知，无法在菌体包埋膜层上形成微小的孔隙结构，从而无法达到提高存活率和降低水活度的效果。而不进行热膨胀，则液态二氧化碳无法较快的气化膨胀，促进微小孔隙的形成。且液态二氧化碳停留在菌体中，其继续向细胞膜中渗透，容易造成细胞损伤，不利于提高存活率。
本具体实施例仅仅是对本申请的解释，其并不是对本申请的限制，本领域技术人员在阅读完本说明书后可以根据需要对本实施例做出没有创造性贡献的修改，但只要在本申请的权利要求范围内都受到专利法的保护。
Claims (7)
1.一种提高益生菌稳定性的微囊粉制备工艺，其特征在于，包括如下步骤：
S1：将益生菌菌体与脂肪酸混合乳化，然后加入冻干保护剂，得到乳化物；
S2：将乳化物置于-60℃～-80℃的温度下进行预冻处理，冻结后进行抽真空干燥，得到冻干块；将冻干块粉碎，得到半成品微囊粉；
S3：以脂肪酸为壁材，对半成品微囊粉进行喷涂和干燥处理，得到成品微囊粉；
步骤S2中，在所述预冻处理前对乳化物进行预处理，所述预处理操作如下：于常压下，向乳化物表面喷淋温度为-40～-50℃的液态二氧化碳，然后在60～70℃下进行热膨胀处理；
所述预处理的设备采用预处理箱(1)，所述预处理箱(1)包括：
乳化槽(2)，用于盛放物料；
密封盖(3)，可拆卸设置于乳化槽(2)上；
加热装置(21)，设置于乳化槽(2)中且用于融化物料；
搅拌装置(22)，设置于乳化槽(2)内且用于混合物料；
冷凝辊(4)，设置于乳化槽(2)内且用于冷凝混合后的物料，包括中心轴(41)、转动设置于中心轴(41)上的冷凝筒(42)、用于驱动所述冷凝筒(42)绕中心轴(41)周向转动的驱动装置(43)；
刮刀（49），设置于乳化槽(2)内且抵接于冷凝筒(42)的外壁上，用于将冷凝后的物料刮下；
喷淋装置(5)：设置于乳化槽(2)内且朝向冷凝筒(42)的外壁设置，用于喷淋液化二氧化碳；
集料装置(6)，设置于刮刀（49）下方且用于收集刮下的物料；
所述中心轴(41)上沿冷凝筒(42)的长度固设有若干隔板(44)，所述隔板(44)远离中心轴(41)的一侧抵接与冷凝筒(42)的内壁上，若干所述隔板(44)将冷凝筒(42)的内腔依次分隔为冷凝腔(45)、第一过渡腔(46)、热膨胀腔(47)与第二过渡腔(48)，所述冷凝腔(45)朝向乳化槽(2)底部设置，所述第一过渡腔(46)朝向喷淋装置(5)设置；
所述预处理箱(1)还包括有用于冷却冷凝腔(45)的冷却装置(7)，用于加热热膨胀腔(47)的升温装置(8)。
2.根据权利要求1所述的一种提高益生菌稳定性的微囊粉制备工艺，其特征在于，所述脂肪酸采用硬脂酸与棕榈酸的混合物，且硬脂酸与棕榈酸的质量比为1:(1～2)。
3.根据权利要求1所述的一种提高益生菌稳定性的微囊粉制备工艺，其特征在于，所述冷却装置(7)包括依次连通的真空抽吸管(71)、真空泵(72)与冷却管(73)，所述真空抽吸管(71)的进气端位于乳化槽(2)内且朝向热膨胀腔(47)设置，所述冷却管(73)自冷凝辊(4)的转动中心穿入冷凝腔(45)中，所述冷却装置(7)还包括连通于冷凝腔(45)的排气管(74)。
4.根据权利要求1所述的一种提高益生菌稳定性的微囊粉制备工艺，其特征在于，所述隔板(44)远离中心轴(41)的一侧沿隔板(44)的长度方向设置有弹性密封带(9)，所述弹性密封带(9)抵接于冷凝筒(42)内壁上，所述隔板(44)上开设有安装槽(91)，所述安装槽(91)内设置有弹性件(92)，所述弹性件(92)一端与隔板(44)固定连接，所述弹性件(92)另一端与弹性带固定连接。
5.根据权利要求1所述的一种提高益生菌稳定性的微囊粉制备工艺，其特征在于，所述驱动装置(43)包括转动套设于中心轴(41)上的驱动套(431)、连接于驱动套(431)与冷凝筒(42)之间的连接杆(432)、固定于驱动套(431)上的从动齿轮(433)、与从动齿轮(433)啮合的主动齿轮(434)以及用于驱动主动齿轮(434)转动的电机(435)。
6.根据权利要求1所述的一种提高益生菌稳定性的微囊粉制备工艺，其特征在于，所述冷凝腔(45)、第一过渡腔(46)、热膨胀腔(47)与第二过渡腔(48)的体积比为(2～3):1:1:1。
7.一种益生菌颗粒，其特征在于，包含如下重量百分比的原料：
微囊粉：3～8%；
甜味剂：50～60%；
麦芽糊精：30～40%；
酸味剂：0.1～0.3%；
食用香精：0.5～1%；
所述微囊粉为权利要求1～6中任一项制备得到的微囊粉。
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