益生菌微膠囊技術對益生菌存活率影響的研究進展

靳浩文，朱巧梅

（天津科技大學 食品科學與工程學院，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能產生積極作用的微生物[1]。目前，FHO/WHO對益生菌相關產品制定的正式標準是在人體攝入后益生菌活菌的數量不得少于106～107CFU·g-1[2]。為了使益生菌在人體內發(fā)揮積極作用，達到益生功能，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，常使用微膠囊技術對其進行包載，提高其到達人體腸道的存活率[3]。

1 益生菌微膠囊技術

微膠囊技術是采用天然或者合成高分子物質包載芯材制得。微膠囊壁材外殼能形成物理防護作用對芯材進行保護，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)境因素對產品的影響，提高產品的穩(wěn)定性，從而延長產品的保質期。采用微膠囊包埋技術可以有效地解決益生菌貯藏時間短、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]。對微膠囊進行有效設計，不僅涉及壁材和芯材的篩選，還需對制備方法進行篩選。

1.1 壁材的選擇

壁材在微膠囊整體效果中起關鍵作用，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，應注意以下幾點：①壁材應有較好的成膜性能及滲透性；②壁材應有一定的可塑性及耐擠壓性能；③壁材不與芯材發(fā)生化學反應；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行包埋。在選擇益生菌作為壁材時應充分考慮益生菌的呼吸類型及形狀和大小。

1.2 制備技術類型

微膠囊的制備技術主要包括物理方法、化學方法和物理化學方法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 微膠囊技術的改進

單一使用某一種方法所制得的產品往往存在包埋率低和貯藏期短的問題，在經濟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 凍干保護劑的應用

人們常將微膠囊技術與冷凍干燥技術結合使用[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劑。糖是一種常見的凍干保護劑，常以蛋白質、氨基酸等與之復合。研究結果顯示[8]，功能性寡糖在益生菌微膠囊中具有較大的應用前景。張傳偉等[9]確定了低聚木糖復配凍干保護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]以脫脂乳為基礎保護劑，發(fā)現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 復配微膠囊的應用

復配微膠囊是通過選用兩種或多種不同的壁材進行復合使用，可以改善益生菌的包埋條件，提高其緊密度，從而達到強化包埋的效果。其復合可通過改變壁材中的分子結構，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合，以明膠為外壁材料，經多層包裹，結果表明利用復配包埋法后，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行復配包載，利用銳孔凝固浴法制備新型植物乳桿菌微膠囊，結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 多重包載法的應用

多重包載法可以根據不同的壁材特性，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，并能有效保護益生菌。另外，蛋清蛋白作為壁材，其性質類似于乳清分離蛋白，可以起到中和胃酸、維持微膠囊內pH的作用。MARIA等[14]發(fā)現，殼聚糖對細菌具有抑制作用，與細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，從而促進腸道內的益生菌生長，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，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到延長益生菌制品貯藏期的目的。

3 結語

益生菌微囊化技術作為食品工業(yè)重點新興技術，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。目前國內有關益生菌微囊的研究主要是針對單一菌種進行包埋，而對不同菌株進行同時包埋的研究還很少；食品工業(yè)中普及的益生菌微膠囊技術的成本很高，低成本的包載方式無法進行批量化生產是益生菌微膠囊技術的難題。另外，目前的益生菌微膠囊產品以藥劑的形式售賣，能夠加入到食品當中食用的益生菌微膠囊有待探索。近年來，國內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，需要相關研究人員的進一步探究。但隨著對微膠囊技術的了解和技術的不斷完善，其在食品工業(yè)中的應用將會越來越廣泛。