[发明专利]核壳结构纤维素基益生菌微胶囊及其制备方法

说明书

本发明公开了一种核壳结构纤维素基益生菌微胶囊。该微胶囊由纤维素纳米纤维与益生菌的混合物在Ca²⁺交联作用下制备成内核，再以水溶性壳聚糖和海藻酸钠为涂层，利用层层自组装技术制备得到核壳结构纤维素基益生菌微胶囊。本发明制备得到的微胶囊的平均粒径为2~5mm，呈现出明显的核壳结构，且益生菌主要分布在微胶囊内核中，实现益生菌的可控量负载，且具有良好的pH响应性能与益生菌缓释性能，实现对益生菌的有效保护与肠道靶向释放。

技术领域

本发明涉及高分子材料领域，具有涉及核壳结构纤维素基益生菌微胶囊及其制备方法。

背景技术

益生菌能有效调节肠道微生物菌群并对人类的各种疾病如炎症性肠病、肥胖、糖尿病等有显著疗效，其作为健康改良剂的应用逐渐增加。而周围环境如加工、储藏、人体消化道等严重影响益生菌活性，导致益生菌到达肠道的活菌数大大减少。微胶囊技术保护益生菌是目前国内外研究的热点，且被认为是最为高效和经济的保护益生菌活性的方法之一，它可以降低外界环境对益生菌细胞的损伤，使益生菌在加工、保存及穿过胃肠道时得到保护，提高存活率。

微胶囊技术一般是指将固体、气体、液体等微小物质，利用天然或合成的高分子材料进行涂层，通常将微胶囊外部的包埋材料称为“壁材”，把包裹在微胶囊内部的物质称作“芯材”。目前，常用的益生菌微胶囊壁材有凝胶多糖(淀粉、海藻酸盐、果胶、卡拉胶、壳聚糖等)、蛋白质(大豆蛋白、乳清蛋白、明胶等)、脂类和脂肪(植物油、石蜡等)。但有研究表明，单一的海藻酸钠作为壁材对益生菌的保护作用不明显，而壳聚糖对益生菌有一定的抑菌作用，用单一的壳聚糖包埋益生菌并不能显著提高益生菌的活性。

纤维素是自然界中分布最广、含量最多、可再生的环境友好型天然高分子化合物。目前，纤维素广泛应用于造纸、纺织、食品等领域。但是纤维素不溶于普通溶剂且表面基团单一，限制了其作为pH响应性益生菌包埋材料的应用。目前，海藻酸钠、淀粉、蛋白质等是常见的益生菌包埋材料，但是这几种壁材在益生菌包埋上有存在一定的不足，如海藻酸钠的不稳定性极大的限制了它的应用。因此，挖掘新型益生菌递送材料，利用微胶囊技术将足量益生菌递送至肠道已经成为研究热点。

发明内容

本发明所要解决的技术问题是针对上述现有技术存在的不足而提供一种核壳结构纤维素基益生菌微胶囊及其制备方法，益生菌主要分布在微胶囊内核中，实现益生菌的可控量负载，且具有良好的益生菌缓释性能，实现对益生菌的有效保护与肠道靶向释放。

本方案为解决上述所提出的问题所采用的技术方案为：

核壳结构纤维素基益生菌微胶囊，该微胶囊内核由纤维素纳米纤维(CNF)与益生菌混合物在Ca²⁺交联作用下制备而成，再以水溶性壳聚糖和海藻酸钠为涂层，利用层层自组装技术制备得到核壳结构纤维素纳米纤维/壳聚糖/海藻酸钠益生菌微胶囊，即为核壳结构纤维素基益生菌微胶囊。

按上述方案，所述核壳结构纤维素基微胶囊的平均粒径为2～5mm。

按上述方案，所述水溶性壳聚糖的脱乙酰度大于85％。

按上述方案，纤维素纳米纤维是纤维素通过TEMPO(2,2,6,6-四甲基哌啶-氮-氧化物)媒介氧化体系制备得到表面富含羧基的纳米纤维素，表面羧基含量为0.1～1.6mmol/g。其中，所述纤维素的α-纤维素含量为70～90％。

本发明同时提供一种上述核壳结构纤维素基益生菌微胶囊的制备方法，主要步骤如下：

1)纤维素纳米纤维溶液与益生菌菌泥共混制备成共混溶液；

2)将步骤1)所得共混溶液滴加到CaCl₂溶液中进行交联，得到负载益生菌的纤维素纳米纤维内核；

3)将步骤2)所得负载益生菌的纤维素纳米纤维内核浸泡于水溶性壳聚糖溶液中进行涂覆，得到外层包覆壳聚糖的纤维素基益生菌微胶囊；