微胶囊技术在益生菌保护中的应用

微胶囊技术在益生菌保护中的应用

嗜虫是指具有适当生物活性和毒性的微生物。它可以促进动物和动物的胃肠道功能，抑制细菌的生长，促进动物和动物的身体生长。虽然益生菌在人的保健品和动物饲料添加剂中的应用越来越广泛,其良好的保健功能也被越来越多的消费者所接受,但在目前,国内已有的益生菌制品仍普遍存在稳定性差的问题。益生菌在从生产加工、销售运输乃至经过胃部胃酸的杀菌作用到达肠道的过程中,需经受一系列不良的影响,这就导致到达肠道的活菌数大量减少,从而限制了益生菌生理作用的发挥,微胶囊技术就是解决该问题的有效方法。微胶囊技术(microencapsulation)是利用天然或合成的高分子成膜材料把分散均匀的固体微粒、液体或气体包覆形成微小固体颗粒的技术,其中,包裹在微胶囊内部的物质称为芯材(或囊心),微胶囊外部的包覆膜称为包材(或囊壁、壳体)。微胶囊技术是当今世界发展迅速、用途广泛的一种技术,物料通过胶囊化后,可改善其稳定性,延长产品的货架寿命。微胶囊技术应用于益生菌的生产有望较好地解决益生菌不耐胃酸和储存期短等难题。1益生菌微胶囊乳酸菌(Lactobacillus)的微胶囊化制备一般采用安全且健康无害的原料,如海藻酸钠、壳聚糖、阿拉伯胶、果胶、卡拉胶等作为包材,采用不同方法进行微胶囊包被,但所有的微胶囊技术都离不开两个相同的步骤,即膜的形成和膜的固化。日本和韩国是较早将微胶囊技术应用于益生菌的国家,并且已申请多项专利,我国在这方面的研究相对起步较晚,但进展很快。乳酸菌的微胶囊化制备方法一般分为以下几种:1.1猪源乳酸杆菌微囊化方法孙鹏等以海藻酸钠/β-环糊精2%为壁材,采用锐孔—凝固浴法制备了植物乳杆菌P8微胶囊,活菌数达到2.27×1011CFU/g,且具有较好的耐酸性和肠溶性。韩亚超等在1株猪源乳酸杆菌的菌悬液中加入质量分数为4%的脱脂奶粉和6%的乳糖乳化10min,与3%海藻酸钠溶液(115℃,灭菌10min)混合,然后滴入2%的CaCl2溶液,同时以150r/min进行搅拌,静止固化30min,清洗过滤,冷冻干燥20h得到乳酸杆菌微胶囊,其包埋效率为90.3%,且经过微胶囊化包被以后,能够显著提高乳酸杆菌的耐酸性和室温下贮存的稳定性,试验制得的乳酸杆菌微胶囊也具有很好的胃不溶性和肠溶性。1.2产品的形状和大小挤压法是最普遍的利用亲水胶体制备微胶囊的方法,包括制备亲水胶体溶液,加入微生物细胞,挤压细胞悬液,使其通过注射式针头,以液滴的形式落入固定液中等过程。最终产品的形状和大小取决于针头的直径和液滴下落的距离。挤压法的优点是操作简单、成本低、能获得较高的细胞存活率。宁豫昌等采用挤压法与冷冻干燥相结合的技术,在海藻酸钠浓度为3%、氯化钙浓度为2%、脱脂奶粉浓度为4%、乳糖浓度为6%条件下制备鸡源乳酸杆菌微胶囊,包埋产率达到92.4%,制备的微胶囊的耐酸性与肠溶性良好,试验证实利用微胶囊技术增强乳酸杆菌对不良环境的抗性,提高乳酸杆菌在加工、利用过程中的存活率是可行的。1.3制备微胶囊的工艺条件对乳酸菌生长的影响陈金子等研究了降胆固醇乳酸菌WB的微胶囊化工艺,并对微胶囊化后的产品进行了评价,结果显示,采用乳化法制备的胆固醇乳酸菌WB的微胶囊具有较好的耐酸性和肠溶性,且相对于冷冻干燥、喷雾干燥等方法来说,乳化法制备条件较温和,不会严重影响乳酸菌的活性。李旭华等以海藻酸钠、壳聚糖和明胶为主要壁材制备的鼠李糖乳杆菌LT22双层微胶囊颗粒具有较好的耐酸性和耐肠溶性,并具有较强的耐受短时高温的性能,大大提高了鼠李糖乳杆菌LT22的抵抗力。因为乳酸菌对加工、储存条件要求较高,所以在微胶囊化的过程中也要注意工艺条件的控制,以提高其存活率,降低损失。刘阳等在研究中发现,保证混合液的合适温度对微胶囊的形成非常重要,如果温度高于乳酸菌的适宜生长温度(37℃)过多时会导致乳酸菌的活性受到影响。2微胶囊技术的应用在双歧杆菌(Bifidobacteria)制品中存在的最为关键的问题是产品销售和消费过程中活菌含量下降,这是由于双歧杆菌对氧极为敏感,对低pH值的抵抗力差,活性保持困难;双歧杆菌制剂(液体)在几天内活菌数就会下降一个数量级;对于干粉来说,一般贮存温度(室温)下也会很快失活,活菌数会大量下降。另外,双歧杆菌活菌胃酸和胆盐耐受力也较差,因此,微胶囊技术应用于双歧杆菌的包被有着广阔的发展空间。杨汝德等采用流化床微型包囊技术研制活性双歧联菌微囊微生态制剂在人工胃液中处理2h后,存活率仍高达60%,肠溶性效果良好。经37℃、空气相对湿度为70%的常规加速试验和常温留样观察,结果表明,含活性菌微囊的常温保存期在1年以上。戚薇等采用双层包囊法,即先以明胶、果胶、黄原胶等无毒害的天然材料包裹菌体,形成耐酸的保护层;再用海藻酸钠和壳聚糖交联形成耐酸性能更好的双层微胶囊,制得的微胶囊能抵抗胃酸等酸性条件,并能有效地提高菌体的保存期。李宁分别用挤压法和喷雾干燥法制备双歧杆菌微胶囊,并进行了耐酸、耐胆盐和恒温加速保藏试验。试验结果显示,挤压法制备的双歧杆菌微胶囊耐酸、耐胆盐性显著增强,有利于双歧杆菌在肠道的定殖,但存在微胶囊颗粒较大的不足(粒径在1～2mrn);喷雾干燥法制得的微胶囊粒径在5～10μm,与挤压法相比,颗粒明显减小,分散性和溶解性显著增强,更适于添加到多种乳饮料中制成功能性饮品或作为食品发酵剂使用,但在保藏期内细胞存活率较挤压法略有降低,耐胃酸性和耐胆盐性较挤压法也有不同程度的减弱。3对机体的作用酪酸菌(Clostridiumbutyricum)又名丁酸梭菌,是一种专性厌氧的革兰氏阳性芽胞杆菌,它可以在肠道内产生B族维生素、VK等物质,对机体具有保健作用,同时还可以增加人和动物体内血清中免疫球蛋白IgA和IgM的含量,提高机体免疫力。目前,酪酸菌的微胶囊化研究报道还很少,孙梅等对酪酸菌包埋剂的选择及包埋条件进行了试验研究,结果显示,海藻酸钠4.0%+明胶2.0%做包材效果最好,包埋后的活菌数达到2.4×108CFU/mL,形成的微胶囊颗粒粒度均匀,分散性好,且热稳定性显著提高,耐胃酸及胆盐效果显著增强。4防治及食品保鲜苏云金杆菌(Bacillusthuringiensis)是一种革兰氏阳性芽胞杆菌,目前主要应用于生物防治及食品保鲜。双龙等将经紫外光照射处理2h后的2株苏云金杆菌原菌液平板活菌计数成活率分别为5.4%和8.2%,微胶囊化后这2株菌的菌液成活率分别为72.0%和76.3%,微胶囊剂的成活率与原菌液差异达到极显著水平,微胶囊包被后的苏云金杆菌比原菌液的抗紫外光能力大大增强,表明该微胶囊对菌株具有很好的保护作用。5微胶囊技术在益生菌上的应用由于益生菌,特别是乳酸菌、双歧杆菌等对营养条件要求较高,或对氧极为敏感,对低pH值的抵抗力差,因此其活性保持较困难。另外,益生菌要对人体产生有益作用,必须在通过胃环境后仍有大量的存活菌到达肠道并定殖于肠黏膜上,但由于胃酸的杀菌作用,益生菌的活菌数在该过程中会大幅度下降。为了提高益生菌的保存期和耐受性,国外最早是采用菌株驯化的方法来获取耐氧及耐酸性菌株,但驯化后的菌株性能不稳定,因而人们转而研究采用微胶囊包被技术对益生菌进行保护。微胶囊化技术是21世纪重点研究开发的高新技术之一,在欧美一些国家已成为一种应用普遍的食品加工方法。但目前对于微胶囊技术在益生菌上