一種抑菌微生物微膠囊的制備方法
【專利摘要】本發(fā)明公開了一種抑菌微生物微膠囊的制備方法，其包括如下步驟：1)將抑菌微生物溶液、乳液、懸浮液或漿狀物與明膠溶液均勻混合；2)將步驟(1)所獲得混合物進行噴霧干燥，最終制備成微膠囊；其特征在于，在所述步驟2)噴霧干燥步驟中，空氣流量為600-800L/h。
【專利說明】
【技術領域】
[0001] 本發(fā)明屬于水產(chǎn)飼用微生物添加劑【技術領域】，尤其涉及一種抑菌微生物微膠囊制 備方法。 一種抑菌微生物微膠囊的制備方法

【背景技術】
[0002] 近年來，集約化水產(chǎn)養(yǎng)殖業(yè)的快速發(fā)展導致作為水產(chǎn)動物疾病治療劑和生長促進 劑的抗生素過度濫用，使水產(chǎn)品安全受到日益嚴峻的挑戰(zhàn)，并引起了一系列環(huán)境、衛(wèi)生和社 會問題。目前，歐洲、美國、日本等發(fā)達國家已明令禁用抗生素作為飼料添加劑，并在積極地 尋找抗生素的替代品。因此，水產(chǎn)養(yǎng)殖業(yè)迫切需要既能滿足無公害要求又能使水產(chǎn)動物快 速、健康生長的新型飼料添加劑。眾多研究表明，益生菌作為飼料添加劑飼喂水產(chǎn)養(yǎng)殖動 物，能夠有效控制水產(chǎn)動物病原菌的增殖、促進動物生長作用，同時不會出現(xiàn)耐藥性，也不 存在有害殘留或污染等副作用，有望成為替代抗生素、控制動物疾病的最有效的工具之一。 其中益生性芽孢桿菌以其具有抗逆性強、耐儲藏、應用條件不苛求等優(yōu)良性狀成為目前應 用最為廣泛的一種益生菌，已經(jīng)被美國FDA、中國農(nóng)業(yè)部列入可直接用于飼料添加劑的菌種 目錄。然而，益生菌飼料添加劑普遍存在產(chǎn)品含量低、產(chǎn)品穩(wěn)定性差等問題，極大阻礙了微 生物飼料添加劑產(chǎn)業(yè)的健康可持續(xù)發(fā)展。
[0003] 此外，噴霧干燥法是以單一工序?qū)⑷芤?、乳液、懸浮液或漿狀物經(jīng)霧化器作用，噴 成非常細微的霧滴，并依靠干燥介質(zhì)（熱空氣、冷空氣、煙道氣或惰性氣體）與霧滴均勻混 合，進行熱交換和質(zhì)交換，使得溶劑氣化或使得熔融物固化，最終加工成粉狀干燥制品的一 種干燥法，其操作費用低，生產(chǎn)效率高，生產(chǎn)過程簡單，產(chǎn)品的分散性和溶解性較好，是食品 或食品添加劑行業(yè)普遍采用的生產(chǎn)方法之一。例如，程艷薇等利用噴霧干燥技術生產(chǎn)了嗜 酸乳桿菌菌粉，為生產(chǎn)泡椒的穩(wěn)定與縮短發(fā)酵時間提供了有力的保障，戚薇等采用噴霧干 燥的方法制備了凝結芽孢桿菌微膠囊，大大提高了凝結芽孢桿菌的保藏期。目前普遍對于 噴霧干燥技術制備的微膠囊的有效含菌量不高，對于抑菌微生物微膠囊來說，其有效含菌 量成為一個大規(guī)模工業(yè)應用的關鍵因素。因此，對于如何調(diào)節(jié)噴霧干燥技術的條件以制備 高有效含菌量的抑菌微生物微膠囊方面的研究，是很需要的。


【發(fā)明內(nèi)容】

[0004] 為克服現(xiàn)有技術存在的不足，本發(fā)明所要解決的技術問題是提供一種高有效含菌 量的抑菌微生物--解淀粉芽孢桿菌Shi (保藏編號：CCTCC NO.M2010129)微膠囊的制備 方法，其包括如下步驟：
[0005] 1)將抑菌微生物溶液、乳液、懸浮液或漿狀物與無菌明膠溶液均勻混合；
[0006] 2)將步驟（1)所獲得混合物進行噴霧干燥，最終制備成微膠囊粉末，
[0007] 其特征在于，在所述步驟2)噴霧干燥步驟中，空氣流量為600_800L/h。
[0008] 明膠是一種親水性高分子膠體，來源廣泛，價格低廉，乳化性、成膜性能好，理化性 能穩(wěn)定，且不易與油脂類分子發(fā)生反應，因此經(jīng)常會被用作微膠囊壁材，明膠是一種良好的 噴霧干燥熱保護劑，本發(fā)明披露的噴霧干燥法制備抑菌微生物微膠囊的明膠溶液濃度為 2-6 %，優(yōu)選為3 %。該明膠溶液濃度使得抑菌微生物微膠囊的有效含菌量最大化。
[0009] 進風溫度和進料速度是影響抑菌微生物噴霧干燥工藝優(yōu)劣的關鍵參數(shù)，進料速度 和進風溫度都會對抑菌微生物微膠囊的有效效含菌量產(chǎn)生影響，且前者的影響要大于后 者。本發(fā)明的噴霧干燥法制備抑菌微生物微膠囊的方法，其噴霧干燥步驟中，最適進風溫度 為110°C _170°C，最優(yōu)選為155°C ;最適進料速度為6_14ml/min，最優(yōu)選為8ml/min。在這 些條件下，抑菌微生物微膠囊的質(zhì)量高，尤其是有效含菌量高。
[0010] 空氣流量的大小決定進料速度和壁材的流化狀態(tài)，因而是影響噴霧干燥質(zhì)量和微 膠囊顆粒均勻性的重要參數(shù)。因此，在噴霧干燥工藝中確定合適的空氣流量既能夠防止壁 材過多地吸附于柱筒壁上，又可以保證壁材充分流化?？諝饬髁繉ξ⒛z囊顆粒的壁厚大小 具有明顯的影響。本發(fā)明的抑菌微生物微膠囊制備方法的噴霧干燥步驟中的空氣流量為 600-800L/h，最優(yōu)選為700L/h時的顆粒形態(tài)比較均一。

【專利附圖】

【附圖說明】
[0011] 下面結合附圖和【具體實施方式】對本發(fā)明進行詳細說明：
[0012] 圖1為柱狀圖，顯示了本發(fā)明明膠溶液濃度對抑菌微生物微膠囊有效含菌量的影 響；
[0013] 圖2為柱狀圖，顯示了進風溫度對抑菌微生物微膠囊有效含菌量的影響；
[0014] 圖3為柱狀圖，顯示了進料速度對抑菌微生物微膠囊有效含菌量的影響；
[0015] 圖4為柱狀圖，顯示了空氣流量對抑菌微生物微膠囊有效含菌量的影響；
[0016] 圖5為本發(fā)明的抑菌微生物微膠囊制劑在顯微鏡下的形態(tài)。

【具體實施方式】
[0017] 圖1的柱狀圖，縱坐標為細菌含量對數(shù)值，橫坐標為明膠溶液濃度。從該柱狀圖 可以看出，當明膠溶液濃度為3%時，抑菌微生物微膠囊的有效含菌量最高。當明膠溶液 濃度為2%時，抑菌微生物微膠囊的有效含菌量的對數(shù)值比明膠溶液濃度為3%時降低了 6.92% (P< 0.05);當明膠溶液濃度分別為4%、5%和6%時，抑菌微生物微膠囊的有效含 菌量隨明膠溶液濃度的增加而逐漸降低，其有效含菌量的對數(shù)值比明膠溶液濃度為3 %時 也分別降低了 2. 16% (P < 0· 05)、5· 11% (P < 0· 05)和 8. 74% (P < 0· 05)。
[0018] 圖2的柱狀圖，縱坐標為細菌含量對數(shù)值，橫坐標為進風溫度。從該柱狀圖可以看 出，當進風溫度為150°C時，抑菌微生物微膠囊的有效含菌量最高。當進風溫度為110°C、 120°C、130°C和140°C時，抑菌微生物微膠囊的有效含菌量隨進風溫度的升高而逐漸增加， 其有效含菌量的對數(shù)值分別相當于進風溫度為150°C時的89. 37% (P < 0· 05)、91· 30% (P <0.05)、97.56%(?<0.05)和 98.78%(卩>0.05);當進風溫度為1601：和1701：時，抑 菌微生物微膠囊的有效含菌量隨進風溫度的升高而逐漸減少，其有效含菌量的對數(shù)值比進 風溫度為 150°C時分別降低了 4. 87% (P < 0. 05)和 8. 75% (P < 0. 05)。
[0019] 圖3的柱狀圖，縱坐標為細菌含量對數(shù)值，橫坐標為進料速度。從該柱狀圖可以看 出，當進料速度為l〇ml/min時，抑菌微生物微膠囊的有效含菌量最高。當進料速度為6ml/ min和8ml/min時，抑菌微生物微膠囊的有效含菌量的對數(shù)值比進料速度為10ml/min時 分別降低了 16. 39% (P < 0· 05)和 4· 21% (P < 0· 05);當進料速度為 12ml/min 和 14ml/ min時，抑菌微生物微膠囊的有效含菌量較進料速度為10ml/min時也分別降低了 7. 53% (P < 0· 05)和 14. 06% (P < 0· 05)。
[0020] 圖4的柱狀圖，縱坐標為細菌含量對數(shù)值，橫坐標為空氣流量。從該柱狀圖可以看 出，當空氣流量為700L/h時，抑菌微生物微膠囊的有效含菌量最高。當空氣流量為600L/ h和650L/h時，抑菌微生物微膠囊的有效含菌量的對數(shù)值比空氣流量為700L/h時降低了 17. 83% (P < 0· 05)和 4. 21 % (P < 0· 05);當空氣流量為 750L/h 和 800L/h 時，抑菌微生 物微膠囊的有效含菌量的對數(shù)值比空氣流量為700L/h時也分別降低了 7. 53% (P < 0. 05) 和 32. 45% (P < 0· 05)。
[0021] 圖5顯示了抑菌微生物微膠囊的微膠囊在顯微鏡下的鏡像，抑菌微生物微膠囊 的微膠囊顆粒呈球形，表面有凹陷，但沒有孔和裂紋，顆粒粒徑分布基本均勻，平均大小為 9. 22 μ m〇
[0022] 材料與方法
[0023] 實驗材料
[0024] 解淀粉芽孢桿菌Shl，為優(yōu)良的拮抗菌，保藏于中國典型培養(yǎng)物保藏中心（保藏編 號：CCTCC NO.M2010129);無菌生理鹽水（0.85%);明膠、普通營養(yǎng)瓊脂培養(yǎng)基、營養(yǎng)肉湯， 均購于國藥集團（上海）化學試劑有限公司，以上培養(yǎng)基均于121°C滅菌20min;小型噴霧 干燥機，購于上海世遠生物工程有限公司。
[0025] 技術參數(shù)
[0026] 1、最大蒸發(fā)水量：1800ml/h ;水；
[0027] 2、進風溫度：30 ?250°C ± 1 °C ;
[0028] 3、出風溫度：30 ?120 °C ;
[0029] 4、鼓風機干燥空氣流量：正?？諝饬髁?0m3/h (最大330m3/h);壓力686Pa ;
[0030] 5、鼓風機功率：0· 1KW/220V ;
[0031] 6、管道電加熱器能力：3. 2KW ;
[0032] 7、進風溫度加熱控制：Pt-ΙΟΟ,智能PID控制
[0033] 8、空氣壓縮機：0· 25KW，最大產(chǎn)氣量4. 2m3/h，工作壓力2?5bar ;
[0034] 9、噴霧系統(tǒng)：帶有標準0. 7mm 口徑雙流體噴嘴（內(nèi)部混合），也可選擇其他尺寸的 噴嘴；
[0035] 10、平均干燥時間：1· 0?1. 5秒；
[0036] 11、自動排堵裝置：自動通針排堵疏通頻率可調(diào)，周期設定范圍為0?60秒/次；
[0037] 12、與產(chǎn)品接觸材料：耐酸316L不銹鋼，3. 3硼硅玻璃；
[0038] 13、尺寸（WXDXH) :700X650X1100mm ;
[0039] 14、電源電壓：220/230V，50 ?60Hz ;
[0040] 15、整機額定功率：3. 8KW;
[0041] 16、重量：58kg
[0042] 制備過程
[0043] 1、準備原料：即準備抑菌微生物懸液、無菌明膠溶液；2、調(diào)配：即抑菌微生物懸液 與無菌明膠溶液按照一定的比例混合；3、均質(zhì)：即將抑菌微生物懸液與無菌明膠溶液的混 合物在磁力攪拌器上于30°C、100r/min充分混合均勻，并插入噴霧干燥機的進料管；4、噴 霧干燥：即先打開空氣壓縮機（上海復宏機電有限公司生產(chǎn)），將壓縮機的壓力調(diào)到〇. 6? 0.8MPa，待壓縮機內(nèi)部壓力達到這一數(shù)值時，氣壓穩(wěn)定，打開噴霧干燥機的開關，然后分別 設置噴霧干燥的通針頻率、進料速度、進風溫度和空氣流量參數(shù)，其中，通針的作用是防止 進料堵塞了噴氣孔，所以需要根據(jù)原料的不同粘稠度調(diào)節(jié)合適的通針頻率；5、收集微膠囊 粉末，收集器收集噴霧干燥產(chǎn)生的微膠囊粉末，并用無菌條件下將微膠囊粉末從收集器中 取出；6、檢測，即檢測微膠囊的顆粒粒徑，形態(tài)及含菌量。
[0044] 抑菌微生物懸液的制備
[0045] 將抑菌微生物接種于無菌營養(yǎng)肉湯中，于30°C、150r/min搖床振蕩培養(yǎng)24h，然后 將培養(yǎng)液于4°C、4000r/min離心20min，用無菌生理鹽水洗滌2次后，用無菌生理鹽水將抑 菌微生物懸液濃度調(diào)節(jié)為3. 6X 109cfu/mL，于4°C冰箱保存?zhèn)溆谩?br> [0046] 實施例1
[0047] 無菌操作取抑菌微生物懸液lmL加入濃度分別為2%、3%、4%、5%、6%的無菌明 膠溶液中，然后在磁力攪拌器上于30°C、lOOr/min充分混合均勻，并在進風溫度130°C、進 料速度l〇ml/min、空氣流量700L/h、通針頻率10s等條件下進行噴霧干燥，分別對不同明膠 溶液濃度下制備的抑菌微生物微膠囊進行有效含菌量的測定。
[0048] 實施例2
[0049] 無菌操作取抑菌微生物的懸液lmL加入濃度為3%的無菌明膠溶液中，然后在磁 力攪拌器上于30°C、100r/min充分混合均勻，并在進風溫度分別為110°C、120°C、130°C、 140°C、150°C、16(rC、17(rC以及進料速度10ml/min、空氣流量700L/h、通針頻率10s等條 件下進行噴霧干燥，分別對不同進風溫度下制備的抑菌微生物微膠囊進行有效含菌量的測 定。
[0050] 實施例3
[0051] 無菌操作取抑菌微生物的懸液lmL加入濃度為3%的無菌明膠溶液中，然后在磁 力攪拌器上于30°C、100r/min充分混合均勻，并在進料速度分別為6、8、10、12、14ml/min以 及進風溫度150°C、空氣流量700L/h、通針頻率10s等條件下進行噴霧干燥，分別對不同進 料速度下制備的抑菌微生物微膠囊進行有效含菌量的測定。
[0052] 實施例4
[0053] 無菌操作取抑菌微生物的懸液lmL加入濃度為3 %的無菌明膠溶液中，然后在 磁力攪拌器上于30°C、100r/min充分混合均勻，并在空氣流量分別為600、650、700、750、 800L/h以及進風溫度150°C、進料速度10ml/min、通針頻率10s等條件下進行噴霧干燥，分 別對不同空氣流量下制備的抑菌微生物微膠囊進行有效含菌量的測定。
[0054] 抑菌微生物微膠囊的形態(tài)觀察
[0055] 用雙面膠將抑菌微生物微膠囊固定于掃描電子顯微鏡的樣品臺上，然后在離子濺 射儀中鍍一薄層金，最后用掃描電子顯微鏡觀察其形態(tài)并拍照。
[0056] 抑菌微生物微膠囊有效含菌量的測定方法
[0057] 無菌操作取抑菌微生物微膠囊0. 05g于9ml無菌蒸餾水中，于37°C水浴溶解后采 用稀釋涂布平板法進行有效含菌量的測定（cfu/g)。
[0058] 表1抑菌微生物微膠囊噴霧干燥工藝正交試驗（L9 (34))因素水平
[0059]

【權利要求】
1. 一種制備抑菌微生物微膠囊的方法，其包括如下步驟： 1) 將抑菌微生物溶液、乳液、懸浮液或漿狀物與明膠溶液均勻混合； 2) 將步驟（1)所獲得混合物進行噴霧干燥，最終制備成微膠囊；其特征在于，在所述步 驟2)噴霧干燥步驟中，空氣流量為600-800L/h。
2. 根據(jù)權利要求1所述的方法，其特征在于：所述空氣流量為700L/h。
3. 根據(jù)權利要求1或2所述的方法，其特征在于：在所述步驟2)噴霧干燥步驟中，進 風溫度為ll〇°C -170°C。
4. 根據(jù)權利要求3所述的方法，其特征在于：所述進風溫度為155°C。
5. 根據(jù)權利要求1或2所述的方法，其特征在于：在所述步驟2)噴霧干燥步驟中，進 料速度為6_14ml/min。
6. 根據(jù)權利要求5所述的方法，其特征在于：所述進料速度為8ml/min。
7. 根據(jù)權利要求1或2所述的方法，其特征在于：所述明膠溶液的濃度為2-6%。
8. 根據(jù)權利要求7所述的方法，其特征在于：所述明膠溶液濃度為3%。
【文檔編號】A23K1/00GK104054896SQ201310097745
【公開日】2014年9月24日 申請日期:2013年3月19日 優(yōu)先權日:2013年3月19日
【發(fā)明者】曹海鵬 申請人:上海途翔實業(yè)有限公司