專利名稱：一種用靜電噴霧制備益生菌微膠囊的方法
技術領域：
本發(fā)明涉及一種用靜電噴霧制備益生菌微膠囊的方法，保持益生菌的活性，應用 于保健食品、生物飼料等技術領域。
背景技術：
目前已確認的益生菌有乳酸桿菌、雙歧桿菌、鏈球菌、芽孢桿菌及酵母等菌屬種。 大量的研究報告和臨床試驗證實，益生菌如嗜酸乳桿菌作為人體腸道中的正常菌群，具有 緩解乳糖不耐癥、抑制腫瘤細胞形成、降低膽固醇水平、緩解腹瀉以及增強機體免疫力等生 理功能，是人體腸道中的重要微生物，與人體的健康息息相關，是目前乳酸菌家族中極為重 視研究與開發(fā)的益生菌，被視為第三代酸乳發(fā)酵劑菌種。近年來，隨著對益生菌研究的不斷 深入，益生菌在食品、保健品方面的應用已形成了強大的產業(yè)。如添加乳桿菌和雙歧桿菌的 發(fā)酵乳飲料、液態(tài)奶、添加雙歧桿菌的嬰兒和中老年配方奶粉、添加雙歧桿菌的面包及餅干 制品以及添加益生菌的酸奶、干酪、酸奶油和冰淇淋產品等；益生菌也被作為微生態(tài)飼料添 加劑應用到水產畜牧業(yè)養(yǎng)殖領域。但乳酸菌制品中存在的最為關鍵的問題是產品活菌數下降較快。據Kurmarm的報 道，在含乳酸菌的食品制品中只有當乳酸菌活菌數達到106cfu/ml以上，才能發(fā)揮正常的生 理保健功能。益生菌用于發(fā)酵食品或食品添加劑的正效應已被公認，但亦有許多急待解決 的問題(1)乳桿菌和雙歧桿菌等益生菌多為厭氧菌或耐氧性厭氧菌，在生長過程中，不形 成芽孢，抗性較差，大多耐酸性較差、對氧極為敏感，活性保持較困難，在加工、運輸、儲存過 程中易失活；(2)益生菌要對人體產生有益作用，首先它必需通過胃環(huán)境以大量的存活菌到達 腸道并定殖于腸粘膜上。但在胃酸和膽鹽的環(huán)境中，乳制品中嗜酸乳桿菌和雙歧桿菌菌數 會很快下降，使得最終在人體內沒有足夠的益生菌發(fā)揮作用。為了提高益生菌的活性，人們研究采用了多種方法，例如利用基因工程對益生菌 進行改造，將外源DNA整合到目標菌的染色體上，并且利用調節(jié)系統(tǒng)來進行修飾。通過這種 方法，可以得到在食品加工過程等不利環(huán)境下能保持有活力的益生菌，改善培養(yǎng)條件提高 益生菌活力的研究一直在進行，例如研究加工過程中益生菌活性的儲存條件、保護性化合 物的添加以及冷凍和干燥條件的優(yōu)化等。另外，利用微膠囊包埋技術，將益生菌包埋起來，能夠使益生菌在胃腸環(huán)境下的存 活有所改善，而且它們的保護性外殼能夠使它們在食品體系中更好的存活。同時，包埋技術 可以提高菌體在干燥過程和儲存過程中的存活率，利用微膠囊包埋技術保護益生菌是目前 國內外研究的熱點，被認為是有應用前景的一種方法。然而，目前有文獻報道的微膠囊方法 有乳化法和擠壓法，乳化法的包封率低，只有約60%，擠壓法制備的微囊化益生菌粒徑較大 在2 3mm，在食品中應用受到限制。

發(fā)明內容
本發(fā)明公開了一種用靜電噴霧制備益生菌微膠囊的方法，應用發(fā)明專利“微膠囊成型裝置”，(ZL00218100. 2)對益生菌進行微膠囊包埋，以增強其對逆境的抵抗力。將乳酸 菌進行微膠囊化不僅可使菌體與外界的不良環(huán)境分開；掩蔽氣味；形成近似于球狀的固體 微顆粒，便于添加到液體、果凍及粉末等各種食品中，而且也有利于儲存和運輸；采用腸溶 性壁材，還能防止胃液的破壞，從而使盡可能多的菌體到達腸道，起到有益于健康的作用。 通過微膠囊化，有望提高益生菌在生產、貯存和消費過程中的穩(wěn)定性，制備耐貯存、耐高溫、 耐高壓、耐酸性的益生菌菌微生態(tài)制劑。1、一種用靜電噴霧制備益生菌微膠囊的方法，以海藻酸鈉和明膠作為壁材，以益 生菌懸液或微孔淀粉吸附益生菌作為芯材，氯化鈣為固化液，將海藻酸鈉和明膠、添加益生 菌懸液或微孔淀粉吸附益生菌混合均勻，在靜電作用下，噴霧到氯化鈣溶液中，形成海藻酸 鈣膜，成囊后在氯化鈣溶液中固化，用生理鹽水洗滌后儲存；其特征在于步驟如下a)將濃度為1. 5%的海藻酸鈉溶液與濃度為的明膠按等體積混合，再與益生 菌菌懸液或微孔淀粉吸附益生菌混勻形成混合液；b)將混合液置于容器中，由微膠囊成型裝置的噴嘴通過靜電噴霧方式噴入不斷攪 拌的濃度為2% -3%的氯化鈣酸鈉溶液中，形成微膠囊；c)將成囊后的益生菌微膠囊，在氯化鈣溶液中靜置固化20min，過濾并用生理鹽 水清洗；d)然后將益生菌微膠囊置于生理鹽水中保存。所述的芯材與壁材的質量或體積之比為1 2-3。所述的微孔淀粉的加入量為益生菌菌懸液質量的6%。所述的靜電噴霧方式其電場強度為4 6kV，注射器針頭與氯化鈣液面之間的距 離為20 30mm，注射器的推進速度為50 70mm/h。所述的靜電噴霧方式，是在噴嘴與氯化鈣溶液之間加高壓靜電場，混合液在電場 力和噴嘴的推進作用下，將噴霧液分散成均勻、細小的液滴。調整電場強度、海藻酸鈉、明膠 和氯化鈣濃度，噴嘴與氯化鈣液面之間的距離以及注射器的推進速度，可以控制益生菌微 膠囊粒徑。本發(fā)明可用于微膠囊化益生菌緩控釋，細胞培養(yǎng)和移植以及生物化工中。采用本發(fā)明靜電噴霧法制得的微膠囊粒徑均勻、成囊性能好且工藝簡單；壁材易 得、價格低廉；可廣泛應用于食品加工、生物醫(yī)藥、化工等領域。
以下結合附圖和實施例對本發(fā)明加以詳細說明。


圖1經培養(yǎng)處于對數生長期的乳酸菌菌落形態(tài)照片；圖2乳酸菌微膠囊顯微照片；圖3枯草芽孢桿菌菌落形態(tài)照片；圖4枯草芽孢桿菌微膠囊顯微照片；圖5高壓靜電場的微膠囊成型裝置。
具體實施例方式以下結合附圖和事實例對本發(fā)明加以詳細說明。以海藻酸鈉，明膠為壁 材，氯化鈣為固化液，選用處于對數生長期生理特性達到穩(wěn) 定的益生菌菌懸液為芯材。高壓靜電場的微膠囊成型裝置(ZL00218100. 2)如圖5所示，包 括容器1、噴嘴2、注射器3、推進器4、支架5、正極接線6、負極接線7、高壓靜電場裝置8， 噴嘴采用光滑平針頭。實施例1 將濃度為1.5%海藻酸鈉溶液和濃度為的明膠溶液按等體積混勻，用微 孔濾膜(孔徑0. 22um)過濾除菌，即得壁材溶液，然后選取處于對數生長期，活菌數約 1. lX109cfu/ml的乳酸菌菌懸液(乳酸菌菌落形態(tài)如
圖1所示)與上述壁材按質量比 為1 2混勻后吸入注射器，然后利用高壓靜電場的微膠囊成型裝置，選取電場強度為 3. 7X10kV，注射器針頭與氯化鈣液面之間的距離為2. 5cm，注射器的推進速度為50mm/h。 將混合液噴霧至不斷攪拌的濃度為3%已滅菌氯化鈣溶液中，Ca2+與海藻酸鈉交聯(lián)反應形 成微膠囊，并在氯化鈣溶液中靜置固化20min。過濾用生理鹽水洗滌2-3次，制得乳酸桿菌 微膠囊。也可采用相同的壁材，芯材采用具有良好吸附性能，可用作功能性物質的微孔淀 粉，用含量為6%的微孔淀粉吸附乳酸菌后，作為芯材，按芯壁材比為1 3進行微膠囊化， 由圖2微膠囊化微孔淀粉吸附益生菌的實物照片可看出，微囊完整、微囊膜有一定的厚度， 包埋良好。采用本發(fā)明方法制備的乳酸菌微膠囊，對乳酸菌的包埋率可達96. 3% ；對微孔淀 粉吸附乳酸菌包埋率為85. 88% ；微膠囊化的乳酸菌在經人工胃液處理2h后，活菌數比未 經微囊化的對照組高兩個數量級，且微膠囊在人工腸液處理40min后幾乎完全釋放，選用 的海藻酸鈉和明膠混合壁材與乳酸菌具有較好的生物相容性，并有一定的耐酸性和腸溶 性。制備的微膠囊化乳酸菌飲料，其儲存穩(wěn)定性與未經包埋的乳酸菌和市售乳酸菌飲 料作對比。結果表明，未經包埋的乳酸菌和市售乳酸菌飲料在4周內下降了約2個數量級； 而乳酸菌微膠囊飲料只是由原來的4. 35X IO9下降到2. 14X109，下降幅度很小?？梢娢⒛z 囊奶比原液乳酸菌奶、市售乳酸菌飲料具有更好的儲存穩(wěn)定性。實施例2 將生長至對數期枯草芽孢桿菌菌液(活菌數為1.23X109cfU/ml，枯草芽孢桿 菌菌落形態(tài)如圖3所示)，在J-20XP高速冷凍離心機(7000rpm)4°C離心20min，除去上 清液，收集菌泥。在菌泥中加入與培養(yǎng)液等體積生理鹽水，混合均勻后備用；將1.5%的 海藻酸鈉溶液與的明膠溶液混勻，微孔濾膜(孔徑0. 22 μ m)過濾除菌作為壁材；然 后，將枯草芽孢桿菌菌懸液與壁材混勻后吸入注射器；利用高壓靜電場的微膠囊成型裝置 (ZL00218100. 2)，選取電場強度為4 6kV，注射器針頭與氯化鈣液面之間的距離為距離為 20 30mm，注射器的推進速度為50 70mm/h，將芯壁材混合液噴霧至不斷攪拌已滅菌的濃 度為2%的氯化鈣溶液中。Ca2+與海藻酸鈉交聯(lián)反應形成微膠囊，靜置固化20min，過濾用 生理鹽水洗滌2-3次，得到枯草芽孢桿菌微膠囊，采用本發(fā)明方法制備的枯草芽孢桿菌微 膠囊，用倒置顯微鏡觀察其外形圓整、表面光滑，平均徑為130 μ m，微膠囊對枯草芽孢桿菌的包埋率可達90. 7%。圖4為應用本發(fā)明方法制備的枯草芽孢桿菌微膠囊顯微照片，可以 看出微囊圓整，枯草芽孢桿菌被包裹在微囊內，分布均勻。 通過模擬人工腸胃環(huán)境和耐酸性實驗，結果表明海藻酸鈉、明膠復合壁材對枯草 芽孢桿菌菌體有一定保護作用，經耐儲藏實驗驗證，采用本發(fā)明方法制備的益生菌微膠囊 可提高益生菌的儲藏穩(wěn)定性。
權利要求
一種用靜電噴霧制備益生菌微膠囊的方法，以海藻酸鈉和明膠作為壁材，以益生菌懸液或微孔淀粉吸附益生菌作為芯材，氯化鈣為固化液，將海藻酸鈉和明膠、添加益生菌懸液或微孔淀粉吸附益生菌混合均勻，在靜電作用下，噴霧到氯化鈣溶液中，形成海藻酸鈣膜，成囊后在氯化鈣溶液中固化，用生理鹽水洗滌后儲存；其特征在于步驟如下a)將濃度為1.5％的海藻酸鈉溶液與濃度為1％的明膠按等體積混合，再與益生菌菌懸液或微孔淀粉吸附益生菌混勻形成混合液；b)將混合液置于容器中，由微膠囊成型裝置的噴嘴通過靜電噴霧方式噴入不斷攪拌的濃度為2％-3％的氯化鈣酸鈉溶液中，形成微膠囊；c)將成囊后的益生菌微膠囊，在氯化鈣溶液中靜置固化20min，過濾并用生理鹽水清洗；d)然后將益生菌微膠囊置于生理鹽水中保存。
2.根據權利要求1所述的一種用靜電噴霧制備益生菌微膠囊的方法，其特征在于所 述的芯材與壁材的質量或體積之比為1 2-3。
3.根據權利要求1所述的一種用靜電噴霧制備益生菌微膠囊的方法，其特征在于所 述的微孔淀粉的加入量為益生菌懸液質量的6%。
4.根據權利要求1所述的一種用靜電噴霧制備益生菌微膠囊的方法，其特征在于所 述的靜電噴霧方式其電場強度為4 6kV，注射器針頭與氯化鈣液面之間的距離為20 30mm，注射器的推進速度為50 70mm/h。
全文摘要
一種用靜電噴霧制備益生菌微膠囊的方法，以海藻酸鈉和明膠作為壁材，以益生菌懸液或微孔淀粉吸附益生菌作為芯材，氯化鈣為固化液，a)將濃度為1.5％的海藻酸鈉溶液與濃度為1％的明膠按等體積混合，再與益生菌菌懸液或微孔淀粉吸附益生菌混勻形成混合液；b)將混合液置于容器中，由微膠囊成型裝置的噴嘴通過靜電噴霧方式噴入不斷攪拌的濃度為2％-3％的氯化鈣酸鈉溶液中，形成微膠囊；c)將成囊后的益生菌微膠囊，在氯化鈣溶液中靜置固化20min，過濾并用生理鹽水清洗；d)然后將益生菌微膠囊置于生理鹽水中保存。本發(fā)明制得的微膠囊粒徑均勻、成囊性能好且工藝簡單；壁材易得、價格低廉；可廣泛應用于食品加工、生物醫(yī)藥、化工等領域。
文檔編號A23P1/04GK101856604SQ20101019379
公開日2010年10月13日 申請日期2010年6月4日 優(yōu)先權日2010年6月4日
發(fā)明者馮瓊, 應月, 李保國 申請人:上海理工大學