本發(fā)明涉及微生物制品，具體地說，涉及一種益生菌微膠囊及其制備方法與應(yīng)用。

背景技術(shù)：

1、根據(jù)fao/who(2009)的定義，益生菌是指當攝入充足的數(shù)量時，對宿主產(chǎn)生健康益處的活的微生物；當適量攝入益生菌時，益生菌通過調(diào)節(jié)腸道菌群、調(diào)節(jié)菌群代謝物發(fā)揮益生作用；益生菌除了直接作用于腸道菌群外，還可通過間接調(diào)節(jié)腸道菌群的代謝產(chǎn)物，如短鏈脂肪酸、膽汁酸、脂質(zhì)以及神經(jīng)遞質(zhì)等物質(zhì)發(fā)揮益生作用，進而改善機體健康。益生菌要發(fā)揮其益生功效，必須在產(chǎn)品與宿主中都保持活性和代謝穩(wěn)定，一般要求每g或每ml產(chǎn)品中活菌數(shù)不少于1×106cfu。然而，在益生菌產(chǎn)品的生產(chǎn)、運輸、銷售、貯藏等環(huán)節(jié)，益生菌活性極易受ph、溫度、氧氣以及宿主消化系統(tǒng)(人體胃部的ph值大約是1.8～3.0)的影響，其活菌數(shù)將大幅下降，使最終定植于腸道中的活菌數(shù)低于理論值。

2、微膠囊包埋技術(shù)是一種能夠?qū)σ嫔峁┯行ПＷo的技術(shù)，可以在菌體與外界環(huán)境之間形成一層物理屏障，從而延緩不良環(huán)境對菌體的損傷。目前，常見的微膠囊包埋技術(shù)主要有擠壓法、乳化交聯(lián)法、流化床包膜法。

3、擠壓法是將待包埋的益生菌加入事先配備好的膠體溶液中，然后通過注射器針頭或噴嘴，以液滴的形式滴入固化液(常用的是醋酸鹽緩沖液和氯化鈣溶液)中而形成微小顆粒。該方法最常用的壁材包括乳清蛋白、海藻酸鈉、殼聚糖、黃原膠、明膠、卡拉膠、果膠、鄰苯二甲酸醋酸纖維素和石蠟油等。該方法的優(yōu)點是操作容易、設(shè)備簡單、成本低廉、過程溫和、包埋率高；缺點是微膠囊顆粒的均一性比較差，微球緩慢形成速度也制約了其進行大規(guī)模生產(chǎn)。

4、乳化交聯(lián)法是將益生菌與壁材溶液混合，然后將少量的混合物與大量的植物油再混合，均質(zhì)形成w/o型乳狀液，在油相中加入硬化劑，水溶性多聚物因交聯(lián)作用在油相中形成微小的不可溶的膠珠顆粒，最后利用離心法或膜過濾技術(shù)收集微膠囊。該方法最常用的壁材包括大豆蛋白，菊粉等。該方法的優(yōu)點是過程溫和、設(shè)備簡單、操作容易、菌體存活率較高、制得的微包埋粒徑較小，適合大規(guī)模生產(chǎn)；缺點是解決植物油的不可回收和損耗是一難題，油用量的增加還大大提高了成本。

5、流化床包膜法是將益生菌粉粒懸浮于向上流動的熱空氣流中，并與霧化的包膜溶液進行接觸而被包膜，益生菌表面被包埋變重下降，接近下層溫度更高的熱風(fēng)口時，顆粒水分快速蒸發(fā)，質(zhì)量變輕后上升，再次與包膜溶液接觸，如此循環(huán)往復(fù)，直至微包埋完整。但此方式在包埋益生菌時存在流化床因噴霧流量小且包埋后要干燥的情況，益生菌在長時間受熱過程中，存活率會受到影響。

6、目前現(xiàn)有技術(shù)中有通過研究包埋層材料來提升菌活保持效果的方案，但整體效果仍有待提升，如中國專利cn115363217a中，使用菌粉、wpi粉末、ga粉末、起酥油，在菌液中包埋益生菌，通過冷凍干燥方法制備益生菌微膠囊粉末，在未進行噴霧干燥的情況下，益生菌初始存活率最大為54.96％，初始活菌數(shù)損失較大，因此有必要對益生菌的包埋方法進行進一步研究。

技術(shù)實現(xiàn)思路

1、本發(fā)明的目的之一在于提供一種可提升微膠囊中益生菌存活率的微膠囊及其制備方法。

2、為了實現(xiàn)該目的，本發(fā)明的技術(shù)方案如下：

3、一種益生菌微膠囊，包括四層結(jié)構(gòu)，第一層為由益生菌和益生元組成的芯材顆粒，第二層為多糖共聚物，第三層為陽離子多糖，第四層為油性物質(zhì)；

4、所述益生菌、益生元、多糖共聚物、陽離子多糖和油性物質(zhì)的質(zhì)量比為(16-20)：(64-80)：(8-12)：(13-15)：16。

5、本發(fā)明通過特定各包埋層按順序包埋獲得的益生菌微膠囊，可以保證益生菌具有更強的活力，在長期存儲后仍具備理想的活菌數(shù)，有利于提升產(chǎn)品效果。

6、本發(fā)明的益生菌微膠囊中，所述益生元為低聚異麥芽糖、低聚果糖、低聚半乳糖、聚葡萄糖、菊粉中的一種或多種；

7、所述多糖共聚物為普魯蘭多糖、海藻酸鈉、卡拉膠中的一種或多種；

8、所述陽離子多糖為殼聚糖；

9、所述油性物質(zhì)為棕櫚油、大豆油、可可脂、起酥油中的一種或多種；

10、所述益生菌可為本領(lǐng)域批準使用的任何益生菌，例如，包括干酪乳酪桿菌、副干酪乳酪桿菌、鼠李糖乳酪桿菌、羅伊氏粘液乳桿菌、鼠李糖乳酪桿菌、動物雙歧桿菌乳亞種、動物雙歧桿菌動物亞種、長雙歧桿菌長亞種、德氏乳桿菌保加利亞亞種、唾液鏈球菌嗜熱亞種、乳酸乳球菌乳亞種、植物乳植桿菌、唾液聯(lián)合乳桿菌中的一種或多種。

11、優(yōu)選，本發(fā)明益生菌為冷凍干燥后的粉體。

12、本發(fā)明各原料的配合可為被包埋益生菌提供良好的保護效果，提升長期儲存活菌率。

13、本發(fā)明還提供一種上述益生菌微膠囊的制備方法，其包括：

14、(1)將益生菌和益生元與水混合形成芯材顆粒；

15、(2)在所述芯材顆粒外包裹多糖共聚物，形成雙層顆粒；

16、(3)在所述雙層顆粒外包裹陽離子多糖，形成三層顆粒；

17、(4)在所述三層顆粒外包裹油性物質(zhì)，形成益生菌微膠囊。

18、本發(fā)明對包埋的方法進行了摸索研究，發(fā)現(xiàn)在益生菌和益生元包埋時，直接以多糖共聚物進行包裹，不利于形成有效的顆粒形態(tài)，因而采用了先將益生菌和益生元與水混合制備為芯材顆粒后，再進行包裹的方式，從而保證了高包埋率的獲得。

19、本發(fā)明的益生菌微膠囊的制備方法中，通過頂噴流化床制備所述芯材顆粒、雙層顆粒和三層顆粒，通過底噴流化床完成油性物質(zhì)的包裹。

20、本發(fā)明將益生菌(菌粉)與益生元混合后，先使用水作為粘合劑，通過頂噴流化床實現(xiàn)制粒；之后再通過頂噴流化床，通過多糖共聚物的水溶液在頂噴流化床頂口霧化后進行第二層包埋；再通過頂噴流化床，通過陽離子多糖的水溶液在頂噴流化床頂口進行霧化后進行第三層包埋；最后通過底噴流化床，通過底噴流化床噴起油性物質(zhì)，實現(xiàn)第四層包埋，得到益生菌微膠囊。

21、本發(fā)明針對各層物質(zhì)的選擇，采用了特定的制備包裹方式，若換用材料層物質(zhì)的其他配合方式(如改變各層材料物質(zhì)選擇或包裹順序)，或改變各層液體物料噴出的位置(頂噴/底噴)，將無法有效應(yīng)用本發(fā)明流化床的制備方法，實現(xiàn)大規(guī)模、低成本的包埋微膠囊制備。

22、本發(fā)明的益生菌微膠囊的制備方法步驟(1)中，通過頂噴水，將水與益生菌和益生元的混合物在頂噴流化床中接觸，完成制粒，干燥后獲得所述芯材顆粒；

23、其中，所述益生菌和益生元的總質(zhì)量與水的用量比為(80-100):(7-8)；優(yōu)選為80:7。

24、和/或，步驟(1)中，所述頂噴流化床的進風(fēng)溫度為30-50℃，益生菌和益生元的混合物在頂噴流化床中的流動速度為120-130弧度/秒，水的噴入速度為1-3g/min。

25、本發(fā)明的益生菌微膠囊的制備方法步驟(2)中，通過頂噴多糖共聚物的水溶液，在頂噴流化床中實現(xiàn)所述芯材顆粒的包裹，干燥后獲得所述雙層顆粒；

26、其中，所述多糖共聚物的水溶液的濃度為2-6％，優(yōu)選為2-5％；

27、和/或，步驟(2)中，所述頂噴流化床的進風(fēng)溫度為30-50℃，所述芯材顆粒在頂噴流化床中的流動速度為120-130弧度/秒，多糖共聚物的水溶液的噴入速度為1-3g/min。

28、本發(fā)明的益生菌微膠囊的制備方法步驟(3)中，通過頂噴陽離子多糖的水溶液，在頂噴流化床中實現(xiàn)所述雙層顆粒的包裹，干燥后獲得所述三層顆粒；

29、其中，所述陽離子多糖的水溶液的濃度為1-2％，優(yōu)選為1.5-1.8％；

30、和/或，步驟(3)中，所述頂噴流化床的進風(fēng)溫度為30-50℃，所述雙層顆粒在頂噴流化床中的流動速度為120-130弧度/秒，陽離子多糖的水溶液的噴入速度為3-5g/min。

31、本發(fā)明的益生菌微膠囊的制備方法步驟(4)中，通過底噴所述油性物質(zhì)，在底噴流化床中實現(xiàn)所述三層顆粒的包裹；其中，所述油性物質(zhì)的溫度為30～60℃，優(yōu)選為55-58℃；

32、和/或，步驟(4)中，所述底噴流化床的進風(fēng)溫度為30-50℃，所述三層顆粒在底噴流化床中的流動速度為185-190弧度/秒，所述油性物質(zhì)的噴入速度為20-25g/min。

33、本發(fā)明的各制備步驟中的參數(shù)設(shè)定，可保證包埋微膠囊的有效制備，包埋率高，保護效果佳。

34、本領(lǐng)域技術(shù)人員可根據(jù)固體物料和液體物料混合狀態(tài)參數(shù)(固體顆粒流動速度、液體噴入速度)的設(shè)定，根據(jù)本領(lǐng)域常識和所用流化床設(shè)備選擇適宜的設(shè)備參數(shù)，優(yōu)選，本發(fā)明的益生菌微膠囊的制備方法中，所述頂噴流化床的引風(fēng)頻率為20-50hz，用于液體噴送的蠕動泵轉(zhuǎn)速為1-5rpm/min，噴槍壓力為0.1-1mpa；

35、和/或，所述底噴流化床的引風(fēng)頻率為20-50hz，用于液體噴送的蠕動泵轉(zhuǎn)速為5-20rpm/min，噴槍壓力為0.1-0.3mpa。

36、進一步優(yōu)選，本發(fā)明的益生菌微膠囊的制備方法中，所述頂噴流化床的引風(fēng)頻率為20hz，用于液體噴送的蠕動泵轉(zhuǎn)速為1.2-1.5rpm/min，噴槍壓力為0.2mpa；

37、和/或，所述底噴流化床的引風(fēng)頻率為30hz，用于液體噴送的蠕動泵轉(zhuǎn)速為10rpm/min，噴槍壓力為0.2mpa。

38、本發(fā)明還提供一種上述益生菌微膠囊或益生菌微膠囊的制備方法在提升益生菌微膠囊中益生菌存活率中的應(yīng)用。

39、本發(fā)明的有益效果至少在于：

40、本發(fā)明提供了一種可顯著提高益生菌微膠囊中益生菌存活率的微膠囊制備方法。獲得的益生菌微膠囊包埋率高，長期儲存后可以保證益生菌具有更強的活力。