[发明专利]一种微生物发酵前包被多层微胶囊的制备方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种微生物发酵前包被多层微胶囊的规模化制备方法，属于微生物技术和生物技术领域。

背景技术

益生菌是活的微生物制剂，能够改善宿主的竞争肠道粘膜的受体和提高机体免疫力来发挥功效。益生菌在肠道内可以产生β-半乳糖苷酶，能够缓解乳糖不耐症患者的症状。益生菌还具有抗肿瘤和抗突变的作用，还可以提高机体免疫力。所以益生菌在宿主内的存活和增殖能力对益生作用有重要影响，益生菌制品中的菌应该代谢稳定，活性较强，通过上消化道后有大量存活，进入肠道后发挥益生作用。但是许多研究显示，益生菌在加工和运输过程中易失活；进入人或动物消化道后大多数难以经受低pH值的胃酸、胆汁酸及胰液等的作用，难以有足够的数量达到肠道或定居于肠道而发挥作用。为了解决益生菌在使用时存在的上述问题，利用微胶囊包埋技术保护益生菌成为目前国内外研究的热点。

所谓微胶囊技术，其实是指利用天然的或合成的高分子包囊材料，将固体的、液体的、甚至是气体的微小囊核物质包覆形成为直径在1-5000μm范围内（通常是在5-400μm大小之间）的一种具有半透性或密封囊性的微型胶囊的技术。微胶囊包埋可以保护益生菌免受噬菌体的侵害，提高其在冷冻干燥过程中的存活率，增加贮存过程中的稳定性。将益生菌用微胶囊技术包埋在壁材内，也可以降低外界环境对细胞的损伤，同时也可以实现益生菌细胞的重复多批次利用。应用于益生菌的微胶囊包埋技术可分为两类：挤压法和乳化法。这两种方法都可以将益生菌的存活率提高80-95%。通过微胶囊技术制备的微生物制剂己被应用于农林种植业、畜牧水产养殖业、医药卫生保健、食品和环境保护等各领域中。

中国专利CN100563811C公开了一种微生物微胶囊大量制备的方法，该方法以海藻酸钠、氯化钙为微胶囊包被材料，对有益菌种进行单层包被成膜处理，得到具有单层包被膜的微胶囊。但通过该方法形成的单层微胶囊的稳定性不好，一方面是因为在有螯合剂（如乳酸、柠檬酸）存在时，螯合剂对钙的亲和性比海藻酸钙强，此时海藻酸钙非常不稳定；同时单层包被处理的微胶囊在膜的形态稳定性上依然无法满足要求。

中国专利CN100537759C公开了一种肠溶性多层包被益生菌微胶囊及其制备方法，该方法以海藻酸钠、氯化钙和壳聚糖为微胶囊包被材料，以乳酸菌或双歧杆菌为囊心物制备益生菌微胶囊，其原理是利用海藻酸钠与氯化钙发生了离子交换形成海藻酸钙包被，再利用海藻酸钙与壳聚糖等电点不同使壳聚糖在海藻酸钙表面形成二次的多层包被。但实际应用中发现，由于该方法适用于在菌体发酵后进行包被，是对发酵后大量且高密度的细胞的包被处理，但是对于一些需要在发酵前对于种子液进行包被处理的需求，由于待包被细胞的密度较低，导致微生物细胞本身对胶囊的机械性能的支撑性较差，使得采用该方法而形成的微胶囊在成膜性能尤其是膜的韧性依然存在一些欠缺，不仅形成的微胶囊的形态稳定性不够，导致其后续产品的运输及保存性能受到较大影响，更有甚者部分会出现发酵处理后即发生变型甚至破损的现象，更加不适合于大规模的工业化运输及利用。

发明内容

本发明所要解决的技术问题是现有技术中对发酵后微生物的包被方法不适用于发酵前微生物包被处理的问题进而提供一种制备机械强度高，稳定性好的微生物发酵前包被多层微胶囊的方法。

本发明所要解决的第二个技术问题在于提供一种发酵形变小、机械强度高、易于保存的微生物多层微胶囊。

为解决上述技术问题，本发明是通过以下技术方案实现的：

（1）单层微胶囊的制备：在无菌条件下，取无菌处理后的海藻酸钠溶液，加入待包被处理的微生物种子液，混合均匀；并将上述得到的混合液混入经无菌处理的氯化钙溶液中，搅拌均匀并固化，滤出上清液，得到所需的单层微胶囊，并以无菌水清洗；

（2）多层微胶囊的制备：将步骤（1）中得到的所述单层微胶囊加入壳聚糖酸性缓冲液中进行成膜反应，并通过补料使得所述壳聚糖溶液的浓度不断上升，随后滤出上清液，得到所需的多层微胶囊，并用无菌水清洗。

本发明所述的方法可适用于现有技术中几乎所有的微生物的包被之用，并优选种子液处理至对数生长期的菌种。

本发明所述的方法适用于各种现有技术中涉及的益生菌，具体可以包括但不限于乳酸菌、酵母菌等益生菌种。

所述步骤（2）中，所述壳聚糖溶液的浓度以每分钟0.1-0.2g/L的速率梯度上升。此处所述的梯度上升并不仅止于匀速的上升，事实上显示，只要保证所述壳聚糖溶液的浓度以每分钟0.1-0.2g/L的速率上升，无论是否匀速上升，对其机械性能和韧性的影响并不大。