微膠囊技術(shù)在益生菌保護(hù)中的應(yīng)用

微膠囊技術(shù)在益生菌保護(hù)中的應(yīng)用

嗜蟲是指具有適當(dāng)生物活性和毒性的微生物。它可以促進(jìn)動物和動物的胃腸道功能，抑制細(xì)菌的生長，促進(jìn)動物和動物的身體生長。雖然益生菌在人的保健品和動物飼料添加劑中的應(yīng)用越來越廣泛,其良好的保健功能也被越來越多的消費(fèi)者所接受,但在目前,國內(nèi)已有的益生菌制品仍普遍存在穩(wěn)定性差的問題。益生菌在從生產(chǎn)加工、銷售運(yùn)輸乃至經(jīng)過胃部胃酸的殺菌作用到達(dá)腸道的過程中,需經(jīng)受一系列不良的影響,這就導(dǎo)致到達(dá)腸道的活菌數(shù)大量減少,從而限制了益生菌生理作用的發(fā)揮,微膠囊技術(shù)就是解決該問題的有效方法。微膠囊技術(shù)(microencapsulation)是利用天然或合成的高分子成膜材料把分散均勻的固體微粒、液體或氣體包覆形成微小固體顆粒的技術(shù),其中,包裹在微膠囊內(nèi)部的物質(zhì)稱為芯材(或囊心),微膠囊外部的包覆膜稱為包材(或囊壁、殼體)。微膠囊技術(shù)是當(dāng)今世界發(fā)展迅速、用途廣泛的一種技術(shù),物料通過膠囊化后,可改善其穩(wěn)定性,延長產(chǎn)品的貨架壽命。微膠囊技術(shù)應(yīng)用于益生菌的生產(chǎn)有望較好地解決益生菌不耐胃酸和儲存期短等難題。1益生菌微膠囊乳酸菌(Lactobacillus)的微膠囊化制備一般采用安全且健康無害的原料,如海藻酸鈉、殼聚糖、阿拉伯膠、果膠、卡拉膠等作為包材,采用不同方法進(jìn)行微膠囊包被,但所有的微膠囊技術(shù)都離不開兩個相同的步驟,即膜的形成和膜的固化。日本和韓國是較早將微膠囊技術(shù)應(yīng)用于益生菌的國家,并且已申請多項(xiàng)專利,我國在這方面的研究相對起步較晚,但進(jìn)展很快。乳酸菌的微膠囊化制備方法一般分為以下幾種:1.1豬源乳酸桿菌微囊化方法孫鵬等以海藻酸鈉/β-環(huán)糊精2%為壁材,采用銳孔—凝固浴法制備了植物乳桿菌P8微膠囊,活菌數(shù)達(dá)到2.27×1011CFU/g,且具有較好的耐酸性和腸溶性。韓亞超等在1株豬源乳酸桿菌的菌懸液中加入質(zhì)量分?jǐn)?shù)為4%的脫脂奶粉和6%的乳糖乳化10min,與3%海藻酸鈉溶液(115℃,滅菌10min)混合,然后滴入2%的CaCl2溶液,同時以150r/min進(jìn)行攪拌,靜止固化30min,清洗過濾,冷凍干燥20h得到乳酸桿菌微膠囊,其包埋效率為90.3%,且經(jīng)過微膠囊化包被以后,能夠顯著提高乳酸桿菌的耐酸性和室溫下貯存的穩(wěn)定性,試驗(yàn)制得的乳酸桿菌微膠囊也具有很好的胃不溶性和腸溶性。1.2產(chǎn)品的形狀和大小擠壓法是最普遍的利用親水膠體制備微膠囊的方法,包括制備親水膠體溶液,加入微生物細(xì)胞,擠壓細(xì)胞懸液,使其通過注射式針頭,以液滴的形式落入固定液中等過程。最終產(chǎn)品的形狀和大小取決于針頭的直徑和液滴下落的距離。擠壓法的優(yōu)點(diǎn)是操作簡單、成本低、能獲得較高的細(xì)胞存活率。寧豫昌等采用擠壓法與冷凍干燥相結(jié)合的技術(shù),在海藻酸鈉濃度為3%、氯化鈣濃度為2%、脫脂奶粉濃度為4%、乳糖濃度為6%條件下制備雞源乳酸桿菌微膠囊,包埋產(chǎn)率達(dá)到92.4%,制備的微膠囊的耐酸性與腸溶性良好,試驗(yàn)證實(shí)利用微膠囊技術(shù)增強(qiáng)乳酸桿菌對不良環(huán)境的抗性,提高乳酸桿菌在加工、利用過程中的存活率是可行的。1.3制備微膠囊的工藝條件對乳酸菌生長的影響陳金子等研究了降膽固醇乳酸菌WB的微膠囊化工藝,并對微膠囊化后的產(chǎn)品進(jìn)行了評價,結(jié)果顯示,采用乳化法制備的膽固醇乳酸菌WB的微膠囊具有較好的耐酸性和腸溶性,且相對于冷凍干燥、噴霧干燥等方法來說,乳化法制備條件較溫和,不會嚴(yán)重影響乳酸菌的活性。李旭華等以海藻酸鈉、殼聚糖和明膠為主要壁材制備的鼠李糖乳桿菌LT22雙層微膠囊顆粒具有較好的耐酸性和耐腸溶性,并具有較強(qiáng)的耐受短時高溫的性能,大大提高了鼠李糖乳桿菌LT22的抵抗力。因?yàn)槿樗峋鷮庸?、儲存條件要求較高,所以在微膠囊化的過程中也要注意工藝條件的控制,以提高其存活率,降低損失。劉陽等在研究中發(fā)現(xiàn),保證混合液的合適溫度對微膠囊的形成非常重要,如果溫度高于乳酸菌的適宜生長溫度(37℃)過多時會導(dǎo)致乳酸菌的活性受到影響。2微膠囊技術(shù)的應(yīng)用在雙歧桿菌(Bifidobacteria)制品中存在的最為關(guān)鍵的問題是產(chǎn)品銷售和消費(fèi)過程中活菌含量下降,這是由于雙歧桿菌對氧極為敏感,對低pH值的抵抗力差,活性保持困難;雙歧桿菌制劑(液體)在幾天內(nèi)活菌數(shù)就會下降一個數(shù)量級;對于干粉來說,一般貯存溫度(室溫)下也會很快失活,活菌數(shù)會大量下降。另外,雙歧桿菌活菌胃酸和膽鹽耐受力也較差,因此,微膠囊技術(shù)應(yīng)用于雙歧桿菌的包被有著廣闊的發(fā)展空間。楊汝德等采用流化床微型包囊技術(shù)研制活性雙歧聯(lián)菌微囊微生態(tài)制劑在人工胃液中處理2h后,存活率仍高達(dá)60%,腸溶性效果良好。經(jīng)37℃、空氣相對濕度為70%的常規(guī)加速試驗(yàn)和常溫留樣觀察,結(jié)果表明,含活性菌微囊的常溫保存期在1年以上。戚薇等采用雙層包囊法,即先以明膠、果膠、黃原膠等無毒害的天然材料包裹菌體,形成耐酸的保護(hù)層;再用海藻酸鈉和殼聚糖交聯(lián)形成耐酸性能更好的雙層微膠囊,制得的微膠囊能抵抗胃酸等酸性條件,并能有效地提高菌體的保存期。李寧分別用擠壓法和噴霧干燥法制備雙歧桿菌微膠囊,并進(jìn)行了耐酸、耐膽鹽和恒溫加速保藏試驗(yàn)。試驗(yàn)結(jié)果顯示,擠壓法制備的雙歧桿菌微膠囊耐酸、耐膽鹽性顯著增強(qiáng),有利于雙歧桿菌在腸道的定殖,但存在微膠囊顆粒較大的不足(粒徑在1～2mrn);噴霧干燥法制得的微膠囊粒徑在5～10μm,與擠壓法相比,顆粒明顯減小,分散性和溶解性顯著增強(qiáng),更適于添加到多種乳飲料中制成功能性飲品或作為食品發(fā)酵劑使用,但在保藏期內(nèi)細(xì)胞存活率較擠壓法略有降低,耐胃酸性和耐膽鹽性較擠壓法也有不同程度的減弱。3對機(jī)體的作用酪酸菌(Clostridiumbutyricum)又名丁酸梭菌,是一種專性厭氧的革蘭氏陽性芽胞桿菌,它可以在腸道內(nèi)產(chǎn)生B族維生素、VK等物質(zhì),對機(jī)體具有保健作用,同時還可以增加人和動物體內(nèi)血清中免疫球蛋白IgA和IgM的含量,提高機(jī)體免疫力。目前,酪酸菌的微膠囊化研究報道還很少,孫梅等對酪酸菌包埋劑的選擇及包埋條件進(jìn)行了試驗(yàn)研究,結(jié)果顯示,海藻酸鈉4.0%+明膠2.0%做包材效果最好,包埋后的活菌數(shù)達(dá)到2.4×108CFU/mL,形成的微膠囊顆粒粒度均勻,分散性好,且熱穩(wěn)定性顯著提高,耐胃酸及膽鹽效果顯著增強(qiáng)。4防治及食品保鮮蘇云金桿菌(Bacillusthuringiensis)是一種革蘭氏陽性芽胞桿菌,目前主要應(yīng)用于生物防治及食品保鮮。雙龍等將經(jīng)紫外光照射處理2h后的2株蘇云金桿菌原菌液平板活菌計(jì)數(shù)成活率分別為5.4%和8.2%,微膠囊化后這2株菌的菌液成活率分別為72.0%和76.3%,微膠囊劑的成活率與原菌液差異達(dá)到極顯著水平,微膠囊包被后的蘇云金桿菌比原菌液的抗紫外光能力大大增強(qiáng),表明該微膠囊對菌株具有很好的保護(hù)作用。5微膠囊技術(shù)在益生菌上的應(yīng)用由于益生菌,特別是乳酸菌、雙歧桿菌等對營養(yǎng)條件要求較高,或?qū)ρ鯓O為敏感,對低pH值的抵抗力差,因此其活性保持較困難。另外,益生菌要對人體產(chǎn)生有益作用,必須在通過胃環(huán)境后仍有大量的存活菌到達(dá)腸道并定殖于腸黏膜上,但由于胃酸的殺菌作用,益生菌的活菌數(shù)在該過程中會大幅度下降。為了提高益生菌的保存期和耐受性,國外最早是采用菌株馴化的方法來獲取耐氧及耐酸性菌株,但馴化后的菌株性能不穩(wěn)定,因而人們轉(zhuǎn)而研究采用微膠囊包被技術(shù)對益生菌進(jìn)行保護(hù)。微膠囊化技術(shù)是21世紀(jì)重點(diǎn)研究開發(fā)的高新技術(shù)之一,在歐美一些國家已成為一種應(yīng)用普遍的食品加工方法。但目前對于微膠囊技術(shù)在益生菌上