[科普中国]-益生菌微胶囊制剂

益生菌制品质量最重要的标志之一是活菌数，特别是对那些单纯以活菌数为惟一指标的产品来说更为重要。益生菌中应用最多的是双歧杆菌和乳酸菌等，它们在产品保存中极易失活，如何延长保存期成了这类产品的一大难题。国内外都在试图通过基因改造或耐酸耐氧菌株的筛选等来提高菌种对酸和氧的抵抗能力；在工艺技术上，通过微胶囊使菌与氧和酸等不利因素隔离，以提高菌的存活率1。

益生菌微胶囊微胶囊是利用某些天然或合成的大分子材料为囊材，把对光、氧等外界环境敏感的或挥发性强的物质，如香料、挥发油、营养素、酶、微生物及细胞组织等固体或液体包裹在中心部位，形成直径为l～5 000μm(通常为5～250μm)的微小胶囊。微胶囊实际上是固定化细胞的一种类型。固定化技术发展经历了三个阶段：第一阶段始自1 815年，将醋酸菌附着在刨花上，通过滴流法生产醋酸，同时固定化技术也用于污水处理。这个阶段只是经验式的，没有固定化的系统理论。第二阶段起自1969年，固定化酶用于L—氨基酸的生产以及葡萄糖异构化，但只限于单一酶的固定化，且没有辅助因子再生。第三阶段起自1985年，开始了两种以上酶的固定化研究和应用，包括辅因子的再生，对固定化细胞在工业产品中的研究和应用均取得了很大的进步。由于固定化细胞比游离细胞具有更多的优越性，因此，固定化细胞在食品与发酵工业、乳品工业、有机合成、化学分析、医疗诊断、环境保护以及能源等各个领域具有极好的运用前景。微胶囊技术就是在此基础上发展起来的。虽然微胶囊的研究和运用时间不长，但发展迅速，已在医药、食品和化工等领域中得到广泛的运用。

益生菌微胶囊就是利用合适的囊材把菌体包裹住，使之与外部隔绝，以达到保护的目的。微胶囊根据其工艺的不同分为膜壳型和镶嵌型。膜壳型即是在囊心外包裹囊材形成的微胶囊。而镶嵌型则是由囊心和囊材互相镶嵌而成。微胶囊有各种形状，如球形、葡萄串形、不规则形等。

囊材的选择常用的囊材有三大类。

1．天然高分子化合物

天然高分子化合物，如明胶、阿拉伯胶、海藻酸钠等。

2．半合成大分子化合物

羧甲基纤维素钠(CMC—Na)，常与明胶配合成复合囊材。羧甲基纤维素钠浓度为0．1%～0．5%，明胶浓度为3%，二者按2：1配合(v/v)。其他还有乙基纤维素(EC)、甲基纤维素(MC)等。

3．合成高分子囊材

合成高分子囊材常用的有聚乙烯醇、聚乙二醇、聚酰胺等等。一般常用天然或半合成囊材，囊材的选择原则是安全无毒、成膜性好、隔氧、适合于微生物活体，有的还要求具肠溶性。通常叮在囊材中加入增塑剂，以改善囊材的可塑性。

微胶囊的制备方法微胶囊的多种制备方法微胶囊有多种制备方法，如物理化学法中的凝聚法、溶剂—非溶剂法、复乳包裹法，化学法中的界面缩聚法、辐射化学法，物理机械法中的喷雾干燥法、喷雾冻结法、流化床包衣法等等。对微生物来说利用界面缩聚法、挤压法等较为合适。最常用的是挤压法，即将囊心和囊材混合均匀后挤压到固化剂中固化，或通过喷嘴喷入固化剂中而形成胶囊。

益生菌微胶囊的制备1 囊心和囊材的制备工艺 益生菌菌种用液体或固体培养基培养，收集和洗涤菌体，然后加人淀粉、奶粉或其他保护剂混合成悬液或冷冻干燥成菌粉；将合适的囊材配成溶液，经灭菌后与囊心混合均匀。固化剂通常采用0．1～0．3mol/L的氯化钙溶液灭菌后冷却待用。

2 微胶囊的制备工艺 将心材和囊材的混合物挤压成细滴或喷人固化剂溶液中，缓缓搅拌同化，然后收集微胶囊，用缓冲液洗涤三次即得湿的益生菌微胶囊。

湿的微胶囊可直接用于生产各种制剂及添加到食品饮料中。干燥后的微胶囊除可加人食品饮料外还可制成胶囊、片剂等剂型，其保存期更长。湿微胶囊的干燥有两种方式，一是在湿胶囊中加入一些填充剂如淀粉、碳酸钙、滑石粉等拌匀，然后在不高于40℃下烘干；二是用喷雾干燥法进行干燥。喷雾干燥的优点是可以以较快的速度使样品干燥，其缺点是益生菌的死亡率较高。魏华等2(1998)的实验表明，当进风温度为140～160℃时，随排风温度升高，死亡率也升高，70～73℃是菌体对温度最敏感的阶段，而从72℃到82℃则死亡率变化不大。从存活率的角度考虑最好的温度是68～70℃，但此时得到的样品水分过高，一般选择80℃左右较为适宜。在这样的排风温度下，如果囊材配方选择较好，则可得到较高的存活率。在优化条件下，微胶囊喷雾干燥后，乳酸菌的存活率为20%左右。影响微胶囊在喷雾干燥中菌的存活率的主要因素是喷雾时的进出风温度和囊材的配方。双歧杆菌由于对氧敏感，不宜用喷雾干燥法进行干燥。干燥微胶囊中菌的存活率与保护剂、水分含量等有密切关系。Selmer—Olsen3等(1999)在瑞士乳杆菌(L．helveticus)微胶囊的研究中，将培养液在低于5℃温度下离心收集菌体，将菌体分别悬浮在核糖醇、三甲铵乙内酯、甘油及脱脂奶粉复原乳中，与热处理过的海藻酸钠溶液混合，滴入缓慢搅拌下的乳酸钙溶液中，搅拌30min，即得到湿的乳酸菌微胶囊，用灭菌Ringer液漂洗，去除多余的钙离子和游离细胞，在2～3℃下保存。湿的微胶囊通过流化床进行干燥，流化床进风温度为5℃，相对湿度55%±2．5%，微胶囊的直径约3mm。在4种保护剂中，核糖醇和脱脂乳保持菌体存活率相对较高，与起始菌数比，分别为71%和57%。其储藏过程中的存活率也最高。存活率随微胶囊内的含水量增高而率下降。

益生菌微胶囊的质量评价益生菌微胶囊的质量评价包含三个方面，即包埋效率、包埋产率及储藏期问菌的存活率即稳定性。包埋效率是指微胶囊内外菌存在的数量，微胶囊内部活菌数越高说明包埋效率越高；包埋产率是指产品中的活菌数与微胶囊制备时加入的菌数之比；而稳定性是以在一定储藏条件下一定时间后菌体的存活率来表示，菌的存活率越高说明稳定性越好。益生菌的微胶囊化是解决产品保存性的重要技术之一，应进一步把菌种选育、新囊材和保护剂的选择以及胶囊加工技术结合起来，以提高益生菌在储藏期间的存活率，得到更理想的益生菌制剂。