微胶囊化益生菌制备方法在饲料业中的应用

ｗＯＲＫ　ＲＥＳ｝￣ＡＲｃＨ工作研究　微胶囊化益生菌制备方法在饲斛业巾帕应用　韩金凤贺建华　（湖南农业大学动物科技学院）　摘　要本文通过对微囊化益生菌制备方法　的总结，描述了微囊化囊壁材料微囊化技术，以　及微囊化益生菌在畜牧业领域的应用，益生菌　包被后形成微囊化益生茵，可以更好地保护益生　茵，并避免外界环境对益生菌的影响，更好地发　挥益生茵的功效，对研究包被益生茵在动物肠道　内的作用有很大贡献。　２Ｏ世纪随着抗生素的大量使用带来抗药性等　弊端日益严重，人们用益生菌替代抗生素，作为　微生态饲料添加剂。但是由于温度、水分、ｐＨ、　加工工艺和外界因素都会影响微生物的活力，如　何保持菌种的活力成为从事益生菌制剂研究和生　产开发的重大难题。而微胶囊技术则可以有效缓　解这一情况。　１　国内外发展前景　微胶囊技术也称微囊化包裹技术，是把益生　菌包裹在囊中，形成一种球状颗粒，使得益生菌　与外界环境分离开，从而避免外界环境的不良影　响，这样保证了益生菌的活性，在适当的条件　下，益生菌会释放出来，更好地发挥作用。微胶　囊技术１９５７年由Ｇｒｅｅｋ．Ｂ．Ｋ提出以来，因可以保　护包裹物质不受环境影响发生变化等特性发展迅　速，如今已得到广泛应用。自１９５７年，Ｃｈａｎｇ将　激素、蛋白质以及酶类等生物活性物质包埋在选　择性透过膜中，形成生物微胶囊。１９６４年，Ｃｈａｎｇ　指出生物微胶囊在生物学领域应用的可行性。微　作者简介：韩金凤，湖南农业大学硕士研究生，研究　方向：动物营养与饲料科学。　★通讯作者：贺建华，教授，博士生导师。　胶囊技术如今在食品、药学等其他领域应用广　泛，在畜牧业还处于起步阶段，有待进一步的研　发，为畜牧业发展无抗饲料奠定基础。　２微胶囊化包被材料　微胶囊的外壳是由一种高分子材料形成的膜　状结构作为囊材，与微囊化产品的理化性质密切　相关。微胶囊包裹材料有天然高分子、半合成高　分子和合成高分子材料，根据包裹物的性质所决　定，一般包裹材料不和包裹物混溶，即若包裹材　料为水溶性则包裹物应该为油溶性，两者应该互　不相容才行。如果是包裹了益生菌的微胶囊，不　仅要考虑益生菌的耐温、耐湿等条件，也要考虑　包裹材料本身的渗透性、稳定性等，这样才能更　好地发挥益生菌的功效。　２．１天然高分子包裹材料　他们主要为多糖、蛋白质和脂质。现在广泛　使用的海藻酸钠、果胶和壳聚糖则为多糖；蛋　白质类多为乳清蛋白、玉米蛋白、大豆蛋白和　明胶等；脂质类则主要为胆固醇、卵磷脂等。　以天然高分子材料制备胶囊的方法很多，虽然　天然高分子材料具有无毒、稳定性好、成膜性　好等特点，但是其机械强度差，原料质量也不　稳定。大量实验研究表明，许多天然高分子包　囊材料经过交联其他物质可更好地发挥其作为　药物载体的作用。　２．２半合成高分子材料　半合成高分子材料主要是纤维素类衍生物，　如醋酸纤维素、羟甲基纤维，此类材料虽毒性　小、粘度大，但是其不耐高温、耐酸性差、还易　水解，需要临用时配制。　２．３合成高分子材料　合成高分子材料分为不可生物降解材料和生　２０１７。１２棚料，函３１　工作研究Ｗ《　）敞Ｋ｛ｔ配ｓＦ　Ａｌ｛《、｝｛　物降解材料。其中可生物降解吸收的材料受到广　泛应用。他们稳定性好，成膜性好且膜的性质可　以进行调节。　３微胶囊的功能　微胶囊本身就是指用高分子材料聚合而成的　容器，以保护我们所需要的物质达到更好的效　果。它可以改变物质的颜色、形状、体积以使　在机体所需的时候释放物质，发挥物质更好的功　效。微胶囊的功能主要分为以下几点。　３．１改变重量和体积　微囊化后，物质的重量和体积会随着微囊材　料形成的囊状容器而发生改变，由于制成了胶　囊，物质的体积则会增加。一般微胶囊粒径介于　５～２００　ｍ，壁厚０．２～１０ＩＪ，ｍ，且微胶囊益生菌　可以遮盖菌体本身的味道，防止菌株活力下降，　还可控制菌株在动物肠道内的释放速度和位置，　对菌株起到一定保护作用。　３．２控制释放　根据需要对微胶囊进行设计加工，使得微胶　囊内的物质根据需要而释放，可以立即释放，　也可以在到达指定位置释放。前者可采用机械　方法如加压、毁型等，也可采用化学方法，将　壁材溶解加人膨胀剂从而使在某种特定条件下　立即释放包裹物。我们也可选用具有透过性和　半透过性的材料，调节壁材的厚度从而控制包　裹物的释放速度。　３．３隔离活性成分　微胶囊最重要的作用是保护内部的物质不会　受到外界环境的影响，阻止包裹物和外界活性物　质发生作用，从而保护包裹物的生物活性。在饲　料业，将益生菌微囊化可以缓解因外界环境造成　的活力降低，影响益生菌效果的发挥。　４微胶囊技术　微胶囊囊材要进行芯材包裹，有时还需使膜　固化。这就需要膜的张力比芯材的张力小。微胶　囊制备方法大致可分为物理化学方法、化学方法　和物理机械方法，本文重点介绍以下几种。　４．１锐孔一凝固浴法　它是应用最多、最早的一种微胶囊化方法。　它是将均匀混悬活菌的壁材溶液通过一单层细孔　装置，或是将活菌芯材和壁材溶液分别通过多层　细孔装置的内层和外层，从而实现包埋成型，然　后迅速进人凝固浴中固化成型。　４．２流化床包膜法　流化床包膜法是将干燥的菌粉或其它方式的　益生菌通过流化床从而使其悬浮于空中，并把包　膜溶液雾化后与其接触而被包涂，干燥后即为包　膜的益生菌。采用肠溶壁材，通过这种方法很容　易制备肠溶性微胶囊益生菌。　４．３乳化交联法　乳化交联法是利用乳化作用将益生菌与壁材　溶液混合均匀，形成油包水或者水包油的乳液　体系，加入稳定剂后，在液滴表面形成一层保护　层，得到益生菌微胶囊。Ｓｈｅｕ和Ｍａｒｓｈａｌｌ一种采　用Ｗ／Ｏ系统包埋细菌的方法，即乳化法，将细菌　与壁材溶液混合，再将这些混合物悬浮在含有吐　温一８０的油性乳化器中形成乳化剂，再加人ＣａＣ１２　破乳形成微胶囊，最后通过离心法收集微胶囊。　乳化法制备的微胶囊颗粒粒径２０　ＩＪ，ｍ～２ｍｍ，乳　化时间及细菌本身的生理特性均能影响胶囊的形　成。因为乳化技术操作容易，设备简单，很容易　按比例控制乳化量，并且所产生的微胶囊颗粒粒　径较小，所以这种方法有可能发展成为大规模工　业化技术。然而乳化技术的成本也随着所使用的　植物油的增加而增加。　４．４相分离法　相分离法是指在囊材形成的溶液中加人一种　物质，使其互不相容，从而形成相分离的状态　得到微胶囊。对于用相分离法获得微囊化益生菌　的报道有很多。￣ＨＳｈｅｕ等利用油分离法制备了海　藻酸钙微胶囊化乳酸菌，提高了乳酸菌的耐寒能　力。李祥明等采用水相分离法，用明胶和阿拉伯　胶等材料制备微囊化益生菌，从而增强益生菌的　存储稳定性。余东生等研究中发现，与海藻酸钠　微胶囊比较，水相分离法制备得到的明胶、阿拉　伯树脂微胶囊更适合双歧杆菌微胶囊化，双歧杆　菌存活数目较多。　４．５啧雾干燥法　将物质与壁材的稀溶液融合形成悬浮液，　再将其液体放入含有喷雾干燥的雾化器中，液　体被雾化成小液滴，壁材则快速析出形成微胶　囊。喷雾干燥法在食品应用中使用最为广泛。　曹永梅曾用喷雾干燥工艺制备活菌粉，但其存　活率较低，没有发展工业化的价值。魏华等在　用喷雾干燥微胶囊化保加利亚乳酸杆菌和嗜热　链球菌的研究中发现，喷雾干燥的同时形成　的微胶囊提高菌体的抗热性，使其存活率达　７８％，且菌株的活性较没有微囊化的菌株随保　存时间菌落数下降缓慢，保存期延长。喷雾干　燥法操作简单，制备成本低，但是在喷雾过程　中水分和溶剂挥发过快，会导致喷雾不完全，　微囊的包膜率不高，了其发展，多层喷涂　和更换性能更好地囊壁材料，是解决该问题的　最有效方法。　４．６挤压法　挤压法是把益生菌加入到制备好的胶体溶液　中，然后用注射器针头或喷嘴将混合物挤入硬　化剂中，使胶体硬化形成微胶囊。该方法操作简　单，过程温和，是益生菌尤其是乳酸菌微胶囊技　术中常用的方法。Ａｒｇｉｎ用挤压法包埋乳酸片球　菌的研究发现，微胶囊结构随壳聚糖溶液ｐＨ和　黄原胶溶液浓度的改变而发生变化。采用挤压　法制备的微胶囊粒径受针孔或喷嘴控制，大小　一般为２一一４ｍｍ，目前新的挤压技术能使粒径达　到１５０　Ｉｘ　ｍ。微胶囊的粒径将影响食品的口感品　质，益生菌的大小一般为１～４ＩＸｍ，只有当包埋　它的微胶囊粒径小于１０　ＩＸ　ｍ时，才不会影响食品　的口感。　４．７其他微胶囊化方法　富凝聚是聚合电解质与聚合电解质反应从胶　体溶液中分离出来的过程，在这个过程中，ｐＨ的　改变将影响多聚复合物的形成。微富凝聚法主要　用于油类物质的微胶囊化，但也可以用于益生菌　的微胶囊化。　５微胶囊在饲料业中的应用　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。有研究发现，微胶囊包被的　ＷＯＲＫ　ＲＥＳＥＡＲＣ［　工作研究　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，更好地发挥了益生菌的作用。庄建　鹏利用乳清浓缩蛋白和麦芽糊精的混合物为壁　材，利用喷雾干燥对乳清浓缩蛋白水解物进行　胶囊化处理，对其检测发现其苦味明显减低（Ｐ　＜０．０５），吸湿性降低。夏瑞阳将羊大肠杆菌疫　苗用喷雾干燥微囊化处理给成年大鼠进行口服和　注射发现，免疫后口服组肠道粘膜分泌ＩｇＡ的含量　较对照组和注射组含量明显增高。微囊包被口服　疫苗能够产生与注射组同样的体液免疫，还可　以刺激大鼠机体产生较好的细胞免疫和黏膜免　疫。陈娟等对育成期河北柴鸡饲喂微囊化的粪肠　球菌和酵母菌，与对照组相比，饲喂微囊化粪　肠球菌组料重比明显下降（Ｐ＜０．０５）。血清中　ＩｇＭ的含量较对照组相比，微囊化植物乳杆菌组　增加２３．８６％（Ｐ＜０．０１），微囊化酵母菌组增加　６０．４８％（Ｐ＜０．０１）。微囊化益生菌可明显提高　其生长性能和免疫能力。刘亚杰等用微囊化益生　菌饲喂肉鸡发现，其可显著提高肉鸡的生长性能　和免疫能力。闫东方等研究发现，在肉鸡饲粮　中添加低剂量微囊化唾液乳杆菌显著提高ＧＳＨ—　Ｐｘ活性和ＩｇＧ含量，降低ＭＤＡ含量。刘文斌等　对微囊包被处理屎肠球菌制粒耐受性的进行评　价，结果显示微囊化屎肠球菌较普通菌粉有较强　的耐热性。魏衍等在肉鸡饲粮中添加微囊化的乳　球乳酸菌和菌液，结果显示包被后的乳酸菌较菌　液和对照组能显著提高肉仔鸡的平均日增重，降　低料重比。　６小结　微胶囊化技术已被证明是维持益生菌高存活　率和高稳定性最好的方法之一。目前进行的研究　主要是在益生菌微胶囊化工业技术和包埋材料等　方面，怎样在热、渗透压、氧以及消化液存在的　情况下提高益生菌的存活率将会成为新的研究方　向。在开发新的微胶囊化技术的同时，益生菌微　胶囊大规模工业化生产也在逐渐实现，尤其是乳　化法和挤压法应用到工业领域的可能性很大。这　些问题上的研究，对研究包被益生菌在动物肠道　内的作用将有很大贡献。　（参考文献略）Ｑ　２０１７　１２钢料，自３３