微囊化益生菌的研究现状

目前，益生菌作为微生态饲料添加剂备受人们关注，但是微生物的活力受多种因素影响，如水分、温度、pH值、机械作用力以及动物种类、生理状态、饲喂方法、剂量等，如何保持菌种的稳定性是从事益生菌制剂研究和生产面临的重要问题。微囊化技术是有效保护益生菌活性的方法之一，利用微胶囊技术，将益生菌包埋在肠溶性壁材中，可以有效保护细胞免受噬菌体的影响，提高益生菌在冷冻和冻干过程中的存活率，增强微生物对胃酸与胆汁等环境因素的抵抗能力以及在加工、运输和贮藏过程中的稳定性。

目前益生菌制剂广泛应用于生产中，但是其存在一些问题，主要表现如下：①益生菌在运输和贮存时易失活；②在饲料加工过程中的稳定性问题；③在动物体内益生菌制剂必须通过胃酸环境，有足够数量的活菌到达肠道才可以发挥益生菌的生理功能。益生菌在肠道的存活率是评价其功效的一个重要指标。益生菌制剂在实验室条件下虽具有良好效果；但在生产条件下往往很难达到预期效果。为了提高益生菌剂的利用率，人们正在积极寻找稳定益生菌制剂活性的方法。目前已有多种解决方法提高益生菌对不良环境的抵抗能力，如益生菌制剂与益生协同剂按适当比例使用，效果明显优于单独使用益生菌剂、寡聚糖、酶制剂等；筛选耐酸、耐胆盐菌株；培育能分泌氨基酸和高水平消化酶的食品级微生物；微囊化技术是把分散的固体物颗粒、液滴或气体包覆在囊材中，形成的球状微胶囊的一种技术。利用微胶囊技术可以很大程度上提供益生菌剂产品的耐贮藏、耐加工性能，减少益生菌产品使用量，能充分发挥益生菌的作用，在畜牧业中具有十分重要的作用和良好的应用前景。

微囊化技术将胶囊内的物质与外界环境隔离，有效避免外界不良环境的影响，保证了胶囊内物质的活性，在适当的条件下，被包裹的物质将会释放出来。自80年代开始就有研究者进行益生菌微胶囊化的研究，并取得显著成果。微囊化益生菌有较好的流动性与分散性，可以与饲料均匀混合。益生菌包被在肠溶性壁材中，可增强菌体对消化道逆环境的抵抗能力，并在肠道的适当条件作用下释放出来，提高菌体到达肠道后的存活率，真正起到保健与治疗的作用；使难溶于水的物质均匀分散到水溶性介质中；可分开配伍中禁忌成分。益生菌经过微囊化后提高了对高温、高压、酸碱性等不良环境的抵抗能力，同时提高益生菌在贮存以及运输过程中的活性，以便益生菌可以在畜牧业中发挥真正的健康作用。

微胶囊外部由成膜材料形成的包覆膜成为囊材，与微胶囊产品的理化性质密切相关，对囊材的一般要求是：（1）无毒、无刺激性；（2）性质稳定；（3）可与囊心配伍；（4）有适当的释药率；（5）具有符合要求的渗透压、亲水性、溶解性；（6）具有一定的可塑性，能完全包封囊心物等特性。目前，微囊化载体材料常用囊材可分为天然材料、半合成材料与合成材料。

天然高分子材料具有无毒、性能稳定和生物降解好，成膜性好等优点，常备用来作为微球化和药物微囊材料。较常用的材料有：淀粉及其衍生物、明胶、海藻酸盐、壳聚糖及其衍生物等。半合成材料主要为纤维素衍生物，如：邻苯二甲酸乙酸纤维素、甲基纤维素、羧甲基纤维素盐、羟甲基纤维素盐、乙基纤维素，其具有粘度大，成盐后溶解度增大等特点。合成的材料一般性质稳定，成膜性好，可分为生物降解和不可生物降解材料，其中可生物降解吸收的材料受到普遍重视并得到广泛应用，如聚乳酸、聚氨基酸、聚丙烯酸树脂、聚氰基丙烯酸烷基脂等。由于海藻酸盐资源丰富、微囊化工艺简单，在生物医药领域广泛应用。

根据壁材与囊心的不同以及微胶囊粒径和释放性能的要求，微胶囊化方法大致可归纳为物理机械法、物理化学法和化学法三大类（如表1）。

表1 微囊化的方法

益生菌微囊化的方法较多，适合包被益生菌的方法需要具备以下条件：微囊化过程需不损伤细胞、温和以及尽可能在流动状态下制备；微囊应具有足够的机械强度以抵抗培养过程中的搅拌。目前微囊化方法应用比较广泛的是挤压法和乳化法，这两种方法不需要复杂的设备装置，微胶囊粒径、壁厚等参数可以通过调节囊材百分含量、搅拌速度来控制，有利于产业化。挤压法制备微胶囊具有操作简单、成本低廉等优点，但也有制备粒径较大、传质性差等缺点。而利用乳化法制备的微胶囊粒径分布范围更窄、球形度良好，其在包埋蛋白、酶、多肽类药物的控制释放和微生物细胞的固化方面极具优势，有望成为工业化微生物固定化培养和生产的新技术。

目前针对微生物细胞的包被技术多为发酵后包被，即先收获大量的微生物细胞，再将微生物细胞与液化的保护性壁材混合，得到发酵后包被产品。发酵后包被的益生菌分散在微胶囊中，加入菌体的浓度决定菌体密度。发酵前包被益生菌是指先在微囊化内包埋少量的微生物细胞作为种子液，然后再进行发酵培养，微生物在微胶囊形成的微环境中继续增殖代谢，最终得到发酵前包被益生菌微胶囊。发酵前包被与发酵后包被相比，前包被益生菌微胶囊具有更强的活性、更高的生长效率和更好的成团存在形式。

研究发现微胶囊包被的益生菌可以有效抵抗胃酸的刺激，益生菌在肠道中得以释放，Lee等也得到了类似的结果。李亚杰等用微囊化益生菌饲喂肉鸡后，结果发现微囊化益生菌可提高肉鸡的生长性能，降低料重比，提高肉鸡的免疫能力。刘文彬等研究表明，微囊包被型屎肠球菌经65℃加热60min，其活菌数显著高于同条件下的普通粉末型，在85℃条件下加热30或60min，微囊包被型的活菌数极显著高于普通粉末型，微胶囊包被处理可以在一定程度上保护屎肠球菌的活性，提高其对高温和制粒的耐受性。目前，微胶囊技术已广泛应用于医学、食品、农业生物技术、化工等领域，微囊化技术在饲料加工现代工业中备受关注，但是微胶囊技术在我国饲料工业的应用尚处于起步阶段，未来具有广阔的发展空间。

参考文献  张琳《微囊化益生菌的体外特性及动物应用效果评价》