益生菌微膠囊技術(shù)對益生菌存活率影響的研究進(jìn)展

靳浩文，朱巧梅

（天津科技大學(xué) 食品科學(xué)與工程學(xué)院，天津 300457）

益生菌是一種能夠改善人體腸道菌群平衡，對人類的健康和生理機(jī)能產(chǎn)生積極作用的微生物[1]。目前，F(xiàn)HO/WHO對益生菌相關(guān)產(chǎn)品制定的正式標(biāo)準(zhǔn)是在人體攝入后益生菌活菌的數(shù)量不得少于106～107CFU·g-1[2]。為了使益生菌在人體內(nèi)發(fā)揮積極作用，達(dá)到益生功能，就必須維持其被人體攝入后的存活率。乳桿菌和雙歧桿菌作為最具有益生菌特性代表的兩類菌種，常使用微膠囊技術(shù)對其進(jìn)行包載，提高其到達(dá)人體腸道的存活率[3]。

1 益生菌微膠囊技術(shù)

微膠囊技術(shù)是采用天然或者合成高分子物質(zhì)包載芯材制得。微膠囊壁材外殼能形成物理防護(hù)作用對芯材進(jìn)行保護(hù)，增加芯材在食品中的穩(wěn)定性，減少揮發(fā)性以及緩慢釋放的作用。被包覆在微膠囊內(nèi)的材料稱為芯材，包覆在芯材表面的薄膜稱為壁材。這些微囊固體顆粒的直徑大約在1～1 000 μm。通過微膠囊化將益生菌加工成微粒加入到食品中，可以降低有害環(huán)境因素對產(chǎn)品的影響，提高產(chǎn)品的穩(wěn)定性，從而延長產(chǎn)品的保質(zhì)期。采用微膠囊包埋技術(shù)可以有效地解決益生菌貯藏時(shí)間短、胃酸不耐的問題，并能更好地控制益生菌的活性，維持其自身的新陳代謝，維持其活力[4]。對微膠囊進(jìn)行有效設(shè)計(jì)，不僅涉及壁材和芯材的篩選，還需對制備方法進(jìn)行篩選。

1.1 壁材的選擇

壁材在微膠囊整體效果中起關(guān)鍵作用，不同壁材在流動性、溶解性、緩釋性和滲透性等方面具有不同效果。選擇壁材時(shí)，應(yīng)注意以下幾點(diǎn)：①壁材應(yīng)有較好的成膜性能及滲透性；②壁材應(yīng)有一定的可塑性及耐擠壓性能；③壁材不與芯材發(fā)生化學(xué)反應(yīng)；④壁材對人體無毒無害；⑤壁材具有良好的腸溶性和耐酸性。

海藻酸鈉、殼聚糖和果膠作為天然高分子材料是常用的益生菌微膠囊壁材[5]。植物乳桿菌和雙歧桿菌是改善人體健康的益生菌，常作為微膠囊的芯材進(jìn)行包埋。在選擇益生菌作為壁材時(shí)應(yīng)充分考慮益生菌的呼吸類型及形狀和大小。

1.2 制備技術(shù)類型

微膠囊的制備技術(shù)主要包括物理方法、化學(xué)方法和物理化學(xué)方法3大類，物理法主要包括噴霧干燥法、空氣懸浮法、溶劑蒸發(fā)法；化學(xué)法主要包括界面聚合法、原位聚合法、銳孔-凝固浴法；物理化學(xué)法主要包括油相分離、水相分離等。目前，在食品行業(yè)中已有比較成熟且被推廣應(yīng)用的方法，如擠壓注射法、界面聚合法、噴霧干燥法和溶劑蒸發(fā)法[6]。

2 微膠囊技術(shù)的改進(jìn)

單一使用某一種方法所制得的產(chǎn)品往往存在包埋率低和貯藏期短的問題，在經(jīng)濟(jì)效益上存在一定弊端，隨著近年來益生菌微膠囊行業(yè)突飛猛進(jìn)的發(fā)展，益生菌微膠囊的制備方式得到了改善。

2.1 凍干保護(hù)劑的應(yīng)用

人們常將微膠囊技術(shù)與冷凍干燥技術(shù)結(jié)合使用[7]，從而降低水分活度，提高益生菌的存活率。

凍干是最適用于微膠囊脫水的技術(shù)工藝，但是為了降低微生物的死亡率，必須添加合適的凍干保護(hù)劑。糖是一種常見的凍干保護(hù)劑，常以蛋白質(zhì)、氨基酸等與之復(fù)合。研究結(jié)果顯示[8]，功能性寡糖在益生菌微膠囊中具有較大的應(yīng)用前景。張傳偉等[9]確定了低聚木糖復(fù)配凍干保護(hù)劑對雙歧桿菌微膠囊包埋率和凍干存活率有較大改善。張曦予等[10]以脫脂乳為基礎(chǔ)保護(hù)劑，發(fā)現(xiàn)脫脂乳提高了干酪乳桿菌LTL1361在真空冷凍干燥過程中的凍干存活率。

2.2 復(fù)配微膠囊的應(yīng)用

復(fù)配微膠囊是通過選用兩種或多種不同的壁材進(jìn)行復(fù)合使用，可以改善益生菌的包埋條件，提高其緊密度，從而達(dá)到強(qiáng)化包埋的效果。其復(fù)合可通過改變壁材中的分子結(jié)構(gòu)，提高包埋率；劉仁杰等[11]利用大豆分離蛋白、乳清分離蛋白、海藻酸鈉等不同的壁材，將其與其他不同的壁材復(fù)合，以明膠為外壁材料，經(jīng)多層包裹，結(jié)果表明利用復(fù)配包埋法后，其包埋率和抗凍干生存率具有顯著提升。姚澤晨等[12]采用阿拉伯木聚糖和海藻酸鈉作為壁材進(jìn)行復(fù)配包載，利用銳孔凝固浴法制備新型植物乳桿菌微膠囊，結(jié)果表明微膠囊對植物乳桿菌的活性和存活率的提高起顯著作用。

2.3 多重包載法的應(yīng)用

多重包載法可以根據(jù)不同的壁材特性，形成多層次的微膠囊，從而最大限度地保護(hù)益生菌免受外界環(huán)境的干擾。ZAEIM等[13]采用多層包埋法制備微膠囊，結(jié)果表明，多層包埋法可以增加微膠囊的表面積，提高益生菌的包埋率，并能有效保護(hù)益生菌。另外，蛋清蛋白作為壁材，其性質(zhì)類似于乳清分離蛋白，可以起到中和胃酸、維持微膠囊內(nèi)pH的作用。MARIA等[14]發(fā)現(xiàn)，殼聚糖對細(xì)菌具有抑制作用，與細(xì)菌直接接觸會使其活性下降，采用多層包埋法可以使其在外層發(fā)揮抑制作用，從而改善其性能。

2.4 益生菌-益生元共存法的應(yīng)用

益生元是一種不易被人體消化和吸收的寡糖類短鏈碳水化合物，可以被腸道微生物所利用，從而促進(jìn)腸道內(nèi)的益生菌生長，間接為人體提供營養(yǎng)，在一定程度上有益于人體健康。研究顯示，在益生菌中加入益生元可以增加其活性。劉炯娜等[15]發(fā)現(xiàn)，菊糖、低聚果糖、普魯蘭多糖和水蘇糖4種益生元對提高鼠李糖乳桿菌活性有明顯作用，其中菊糖、水蘇糖作用最好。胡珊等[16]向副干酪乳桿菌R8中分別加入2%的葡萄糖、低聚半乳糖、低聚果糖、菊糖和菊粉，結(jié)果表明2%的菊粉可以為副干酪乳桿菌R8提供能量，提高其存活率，且效果最佳。因此，益生元可為貯藏期間的益生菌提供能量維持活性以達(dá)到延長益生菌制品貯藏期的目的。

3 結(jié)語

益生菌微囊化技術(shù)作為食品工業(yè)重點(diǎn)新興技術(shù)，其發(fā)展為開發(fā)利用益生菌功能食品提供了一種新的途徑。目前國內(nèi)有關(guān)益生菌微囊的研究主要是針對單一菌種進(jìn)行包埋，而對不同菌株進(jìn)行同時(shí)包埋的研究還很少；食品工業(yè)中普及的益生菌微膠囊技術(shù)的成本很高，低成本的包載方式無法進(jìn)行批量化生產(chǎn)是益生菌微膠囊技術(shù)的難題。另外，目前的益生菌微膠囊產(chǎn)品以藥劑的形式售賣，能夠加入到食品當(dāng)中食用的益生菌微膠囊有待探索。近年來，國內(nèi)外對新型壁材及改性壁材的研究不斷增加，但其安全性仍未明確，其益生作用的影響還不清楚，需要相關(guān)研究人員的進(jìn)一步探究。但隨著對微膠囊技術(shù)的了解和技術(shù)的不斷完善，其在食品工業(yè)中的應(yīng)用將會越來越廣泛。