CN102370057B - 一种乳酸菌微胶囊及其制备方法 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及一种用于制造乳酸菌微胶囊的保护壁材以及由该保护壁材所制备的乳酸菌微胶囊。本发明保护壁材制备的乳酸菌微胶囊中活菌率达98.9％，远高于现有同类产品；在贮存6个月后，存活率仍高于70％，稳定性高，抗逆性强。另外，本发明的乳酸菌微胶囊的保护壁材为大豆蛋白、脱脂乳、麦芽糊精、葡萄糖和明胶，这些组分价格低廉，使产品成本低于现有同类产品；制备的时候选用喷雾干燥进风、出风温度低于同类产品的生产工艺，有利于提高乳酸菌的存活率，降低能耗。
Description
技术领域
本发明属于益生菌保藏技术领域，具体涉及一种用于制造乳酸菌微胶囊的保护壁材及其制备方法，所述的保护壁材能够使乳酸菌的存放时间变长，获得更高的活菌率。
技术背景
乳酸菌是微生物添加剂中应用较广、效果较好的益生菌之一，它是多种动物消化***的主要共生菌，构成了一类肠道的代表微生物。其中以乳杆菌属、双歧杆菌属为代表的乳酸菌已被证实在临床上能够治疗和预防人和动物的某些肠道疾病。同时乳酸菌也是我国最早公布的两种可直接使用的饲料级生物添加剂菌种之一。乳酸菌类有如下的生理和保健功能：1)通过生物拮抗作用维持肠道正常菌群平衡，在一定程度上抑制致病菌的生长和繁殖；2)在肠内合成多种生物酶和维生素类物质，提供营养作用；3)调节免疫功能，增强宿主免疫力等。
乳酸菌类微生物添加剂作为一种有活性的饲料添加剂，其产品质量及使用效果受到多种因素的影响，主要包括有：1)菌种的选择：生产菌种是微生物添加剂应用效果及产品质量的关键，它要求具有生长快、定植力强，能维持畜禽胃肠道菌群平衡的特征；2)产品活菌含量：研究认为活菌制剂的最低含量为106cfu/mL时才能起到预防的效果，治疗剂量不低于108cfu/mL；3)稳定性：影响乳酸菌活力的因素主要有加工、运输、贮存过程中的温度、湿度、压力、酸碱度和产品剂型等；4)抗逆性：活性乳酸菌顺利通过胃酸、胆盐等不利体内环境后才能发挥拮抗作用等。
为了保持活性乳酸菌产品的稳定性，有效防止加工过程中或储存期间活菌数的衰减，需要采用必要的措施来提高产品活菌量并延长其保存期，而微胶囊技术正是解决这一难题的最有效的方法之一。在这方面已进行了一定的研究工作，例如公开号为CN1969889的中国发明专利(发明名称：肠溶性多层包被益生菌微胶囊及其制备方法)公开了一种多层包被益生菌微胶囊的制备方法，其以乳酸菌为芯材，利用海藻酸钠与钙离子发生离子交换形成的海藻酸钙包被，再利用海藻酸钙与壳聚糖等电点不同的性质使壳聚糖在海藻酸钙形成二次包被的微胶囊，一定程度上提高了产品中活性乳酸菌的稳定性，但其缺点是包被工艺复杂，并且多层包被材料的包裹影响了使用过程中乳酸菌的释放，降低了产品的利用率。另一项公开号为CN101063120的中国发明专利(一种革兰氏阴性菌微胶囊及其制备方法)，该发明是通过将保护壁材与培养基菌液混合后进行喷雾干燥的方法制得粒径为10～100μm的微胶囊颗粒；但是该发明中保护壁材选用***胶、麦芽糊精、β-环糊精和羧甲基纤维素，价格比较贵，生产成本高，不适合产业化中使用，且进风温度较高，在一定程度上降低了菌的存活率。
发明内容
本发明的目的是提供一种乳酸菌微胶囊及其制备方法，即提供一种保护壁材及使用该壁材包被的乳酸菌微胶囊，该乳酸菌微胶囊能够使乳酸菌存放时间延长，抗逆性增强，并提高活菌率。
本发明的一个方面涉及一种制造乳酸菌微胶囊的保护壁材，其组分包括有大豆蛋白、脱脂乳、麦芽糊精、葡萄糖和明胶。
上述的保护壁材中大豆蛋白、脱脂乳、麦芽糊精、葡萄糖和明胶的质量比为1～4∶4～6∶1～3∶1～2∶0.1～1。
本发明的另一个方面涉及一种乳酸菌微胶囊，包括有芯材和上述的保护壁材，其中芯材为乳酸菌中的任一种或几种菌。
乳酸菌可以是植物乳杆菌、嗜酸乳杆菌、屎肠球菌或干酪乳杆菌。
乳酸菌微胶囊的制备方法，首先将乳酸菌悬液与保护壁材混合制成混合液，然后将混合液喷雾干燥制得的。
混合液中乳酸菌终浓度为109～1010cfu/mL；保护壁材各组分的重量体积比浓度为：大豆蛋白2.5％～10.0％、脱脂乳10.0％～15.0％、麦芽糊精2.5％～7.5％、葡萄糖2.5％～5.0％、明胶0.25％～2.5％。
喷雾干燥是采用离心式喷雾干燥器进行的，其中干燥塔的进风温度为130～150℃，雾化压力0.2～0.4MPa，输送喷雾混合液的蠕动泵转速为10～20r/min，出风温度为70～80℃。
本发明保护壁材制备的乳酸菌微胶囊中活菌率达98.9％，远高于现有同类产品，在贮存6个月后，存活率仍高于70％，稳定性高，抗逆性强。另外，本发明的乳酸菌微胶囊的保护壁材为大豆蛋白、脱脂乳、麦芽糊精、葡萄糖和明胶，这些组分价格低廉，使产品成本低于现有同类产品；制备的时候选用喷雾干燥进风、出风温度低于同类产品的生产工艺，有利于提高乳酸菌的存活率，降低能耗。
具体实施方式
本发明用于制备保护壁材的大豆蛋白、脱脂乳、麦芽糊精、葡萄糖和明胶可以选用任一市售的产品，例如大豆蛋白选购自安阳市得天力食品有限公司；脱脂乳选购自黑龙江省完达山乳业股份有限公司；麦芽糊精选购自上海鑫冠食品有限公司；葡萄糖选购自国药集团化学试剂有限公司；明胶选购自国药集团化学试剂有限公司。
乳酸菌可选用任一种益生菌，例如植物乳杆菌选购自中国普通微生物菌种保藏管理中心，分类命名为植物乳杆菌(Lactobacillus plantarum)，保藏号：CGMCC1.298。嗜酸乳杆菌选购自中国普通微生物菌种保藏管理中心，分类命名为嗜酸乳杆菌(Lactobacillus acidophilus)，保藏号：CGMCC 1.1854；干酪乳杆菌选购自中国普通微生物菌种保藏管理中心，分类命名为干酪乳杆菌(Lactobacillus casei)，保藏号：CGMCC1.62；屎肠球菌：可选购自中国普通微生物菌种保藏管理中心，分类命名为屎肠球菌(Enterococcus faecium)，保藏号：CGMCC1.2334。
下面结合具体实施例对本发明做进一步的说明。
实施例1 植物乳杆菌微胶囊的制备
1、浓缩植物乳杆菌发酵液
将植物乳杆菌的发酵培养液在4℃，5000r/min条件下离心10min，将收集的菌用生理盐水洗涤2次后，重悬菌泥制成菌悬液备用；所用到的培养基可以选用MRS培养基或任一种乳酸菌适用的培养基。
2、制备喷雾混合液
按质量比1∶4∶1∶1∶0.1分别称取大豆蛋白25g、脱脂乳100g、麦芽糊精25g、葡萄糖25g、明胶2.5g，加水搅拌混匀，并与上述菌悬液充分混匀，加水调节至混合液为1000mL，其中菌终浓度为2×109cfu/mL，保护壁材各组分的重量体积比浓度为：大豆蛋白2.5％、脱脂乳10.0％、麦芽糊精2.5％、葡萄糖2.5％、明胶0.25％。
3、喷雾干燥处理
采用离心式喷雾干燥器进行喷雾干燥处理，干燥塔的进风温度为130℃，雾化压力0.3MPa，输送喷雾混合液的蠕动泵转速为11r/min，出风温度为75℃。干燥的植物乳杆菌微胶囊颗粒随塔内的热风进入旋风分离器，粒径为50～100m，收集，称重。
实施例2 嗜酸乳杆菌微胶囊的制备
1、浓缩嗜酸乳杆菌发酵液
4℃，4000r/min，10min，离心处理嗜酸乳杆菌发酵液，用生理盐水洗涤2次，重悬菌泥，备用；
2、制备喷雾混合液
按质量比4∶6∶3∶2∶1分别称取大豆蛋白100g、脱脂乳150g、麦芽糊精75g、葡萄糖50g、明胶25g，加水搅拌混匀，并与上述菌悬液充分混匀，加水调节至混合液为1000mL，其中菌终浓度为1.0×1010cfu/mL，保护壁材各组分的重量体积比浓度为：大豆蛋白10.0％、脱脂乳15.0％、麦芽糊精7.5％、葡萄糖5.0％、明胶2.5％。
3、喷雾干燥处理
采用离心式喷雾干燥器进行喷雾干燥处理，干燥塔的进风温度为140℃，雾化压力0.2MPa，输送喷雾混合液的蠕动泵转速为15r/min，出风温度为70℃。干燥的嗜酸乳杆菌微胶囊颗粒随塔内的热风进入旋风分离器，粒径为50～100μm，收集，称重。
实施例3 屎肠球菌和干酪乳杆菌混合菌微胶囊的制备
1、浓缩屎肠球菌和干酪乳杆菌发酵液
4℃，4000r/min，15min，分别离心处理屎肠球菌发酵液和干酪乳杆菌发酵液，用生理盐水洗涤2次，重悬菌泥，计数，按菌量1∶1的比例将屎肠球菌悬液和干酪乳杆菌悬液混合，备用；
2、制备喷雾混合液
按质量比2∶4∶2∶1∶0.6分别称取大豆蛋白50g、脱脂乳100g、麦芽糊精50g、葡萄糖25g、明胶15g，加水搅拌混匀，并与上述屎肠球菌和干酪乳杆菌悬液充分混匀，加水调节至混合液为1000mL，其中菌终浓度为5.0×109cfu/mL，保护壁材各组分的重量体积比浓度为：大豆蛋白5.0％、脱脂乳10.0％、麦芽糊精5.0％、葡萄糖2.5％、明胶1.5％。
3、喷雾干燥处理
采用离心式喷雾干燥器进行喷雾干燥处理，干燥塔的进风温度为135℃，雾化压力0.4MPa，输送喷雾混合液的蠕动泵转速为15r/min，出风温度为80℃。干燥的嗜酸乳杆菌微胶囊颗粒随塔内的热风进入旋风分离器，粒径为50～100μm，收集，称重。
实施例4 乳酸菌微胶囊性能测定
1、乳酸菌微胶囊中活菌的存活率分析
取实施例1、2、3中的乳酸菌微胶囊1g，经生理盐水梯度稀释，采用固体MRS培养基混匀法计数单位活菌量，计算乳酸菌微胶囊中活菌的存活率，实验结果见表1。
表1 乳酸菌微胶囊中活菌的存活情况
由表1可以看出，液体乳酸菌经喷雾干燥后仍然保持很高的存活率，高于95％，说明本发明的壁材和制备方法对乳酸菌的伤害较小，能大大提高乳酸菌微胶囊中的活菌率。
2、乳酸菌微胶囊贮存稳定性分析
将实施例1、2、3中的乳酸菌微胶囊在常温(25±1)℃下贮存，每月取样1g，测定乳酸菌微胶囊的单位活菌量，分别计算乳酸菌的存活率，并以含相同活菌数的液体乳酸菌作对照组，实验结果见表2。
存活率(％)＝(贮存后乳酸菌微胶囊中活菌数)/(贮存前乳酸菌微胶囊中活菌数)×100％
表2 乳酸菌微胶囊在常温贮存过程中活菌存活率变化情况
“-”表示存菌量存活率小于0.001％；
由表2可以看出，液体乳酸菌在贮存1个月后，存活率已低于5％，活菌量下降很快；而本发明的乳酸菌微胶囊在贮存6个月后，存活率仍高于70％，说明本发明的乳酸菌微胶囊具有很高的贮存稳定性，能大大延长乳酸菌产品的货架期。而其中起主要作用的是保护壁材的组分能有效的提高乳酸菌的存活率。
3、乳酸菌微胶囊抗逆性分析
(1)溶液配制
人工胃液：取10g胃蛋白酶，充分溶解于1000mL pH2.0的HCl溶液中，采用Ф0.22μm滤膜过滤除菌。
人工肠液：取KH2PO46.8g，加水500mL溶解，调节pH6.8，定容至1000mL，加猪胆盐3g，其终浓度为0.30％，充分溶解，115℃灭菌30min。
(2)抗逆性分析
取实施例1、2、3中的乳酸菌微胶囊0.5g与4.5mL人工胃液或肠液混匀，37℃，处理2h，分别测定处理后溶液中的活菌数，计算乳酸菌的存活率，并以含相同活菌数的液体乳酸菌作为对照组，实验结果见表3。
存活率(％)＝(处理后活菌数)/(处理前活菌数)×100％
表3 乳酸菌微胶囊经人工胃液或肠液处理后活菌存活率分析
由表3可以看出，液体乳酸菌经人工胃液和肠液处理后存活率低于1％，而本发明的乳酸菌微胶囊经人工胃液和肠液处理后，存活率高于80％，说明本发明的乳酸菌微胶囊对胃酸和胆盐具有很强的耐受性，抗逆性高，有利于提高乳酸菌的使用效果。
Claims (3)
1.一种用于制造乳酸菌微胶囊的保护壁材，其特征在于所述的保护壁材由大豆蛋白、脱脂乳、麦芽糊精、葡萄糖和明胶组成，其中大豆蛋白、脱脂乳、麦芽糊精、葡萄糖和明胶的质量比为1～4：4～6：1～3：1～2：0.1～1。
2.一种乳酸菌微胶囊，包括有权利要求1所述的保护壁材和包被的芯材，其中芯材为乳酸菌属中的任一种或几种菌。
3.如权利要求2所述的乳酸菌微胶囊，其特征在于所述的乳酸菌为植物乳杆菌、嗜酸乳杆菌、屎肠球菌或干酪乳杆菌。
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