益生菌微胶囊技术对益生菌存活率影响的研究进展

靳浩文，朱巧梅

（天津科技大学 食品科学与工程学院，天津 300457）

益生菌是一种能够改善人体肠道菌群平衡，对人类的健康和生理机能产生积极作用的微生物[1]。目前，FHO/WHO对益生菌相关产品制定的正式标准是在人体摄入后益生菌活菌的数量不得少于106～107CFU·g-1[2]。为了使益生菌在人体内发挥积极作用，达到益生功能，就必须维持其被人体摄入后的存活率。乳杆菌和双歧杆菌作为最具有益生菌特性代表的两类菌种，常使用微胶囊技术对其进行包载，提高其到达人体肠道的存活率[3]。

1 益生菌微胶囊技术

微胶囊技术是采用天然或者合成高分子物质包载芯材制得。微胶囊壁材外壳能形成物理防护作用对芯材进行保护，增加芯材在食品中的稳定性，减少挥发性以及缓慢释放的作用。被包覆在微胶囊内的材料称为芯材，包覆在芯材表面的薄膜称为壁材。这些微囊固体颗粒的直径大约在1～1 000 μm。通过微胶囊化将益生菌加工成微粒加入到食品中，可以降低有害环境因素对产品的影响，提高产品的稳定性，从而延长产品的保质期。采用微胶囊包埋技术可以有效地解决益生菌贮藏时间短、胃酸不耐的问题，并能更好地控制益生菌的活性，维持其自身的新陈代谢，维持其活力[4]。对微胶囊进行有效设计，不仅涉及壁材和芯材的筛选，还需对制备方法进行筛选。

1.1 壁材的选择

壁材在微胶囊整体效果中起关键作用，不同壁材在流动性、溶解性、缓释性和渗透性等方面具有不同效果。选择壁材时，应注意以下几点：①壁材应有较好的成膜性能及渗透性；②壁材应有一定的可塑性及耐挤压性能；③壁材不与芯材发生化学反应；④壁材对人体无毒无害；⑤壁材具有良好的肠溶性和耐酸性。

海藻酸钠、壳聚糖和果胶作为天然高分子材料是常用的益生菌微胶囊壁材[5]。植物乳杆菌和双歧杆菌是改善人体健康的益生菌，常作为微胶囊的芯材进行包埋。在选择益生菌作为壁材时应充分考虑益生菌的呼吸类型及形状和大小。

1.2 制备技术类型

微胶囊的制备技术主要包括物理方法、化学方法和物理化学方法3大类，物理法主要包括喷雾干燥法、空气悬浮法、溶剂蒸发法；化学法主要包括界面聚合法、原位聚合法、锐孔-凝固浴法；物理化学法主要包括油相分离、水相分离等。目前，在食品行业中已有比较成熟且被推广应用的方法，如挤压注射法、界面聚合法、喷雾干燥法和溶剂蒸发法[6]。

2 微胶囊技术的改进

单一使用某一种方法所制得的产品往往存在包埋率低和贮藏期短的问题，在经济效益上存在一定弊端，随着近年来益生菌微胶囊行业突飞猛进的发展，益生菌微胶囊的制备方式得到了改善。

2.1 冻干保护剂的应用

人们常将微胶囊技术与冷冻干燥技术结合使用[7]，从而降低水分活度，提高益生菌的存活率。

冻干是最适用于微胶囊脱水的技术工艺，但是为了降低微生物的死亡率，必须添加合适的冻干保护剂。糖是一种常见的冻干保护剂，常以蛋白质、氨基酸等与之复合。研究结果显示[8]，功能性寡糖在益生菌微胶囊中具有较大的应用前景。张传伟等[9]确定了低聚木糖复配冻干保护剂对双歧杆菌微胶囊包埋率和冻干存活率有较大改善。张曦予等[10]以脱脂乳为基础保护剂，发现脱脂乳提高了干酪乳杆菌LTL1361在真空冷冻干燥过程中的冻干存活率。

2.2 复配微胶囊的应用

复配微胶囊是通过选用两种或多种不同的壁材进行复合使用，可以改善益生菌的包埋条件，提高其紧密度，从而达到强化包埋的效果。其复合可通过改变壁材中的分子结构，提高包埋率；刘仁杰等[11]利用大豆分离蛋白、乳清分离蛋白、海藻酸钠等不同的壁材，将其与其他不同的壁材复合，以明胶为外壁材料，经多层包裹，结果表明利用复配包埋法后，其包埋率和抗冻干生存率具有显著提升。姚泽晨等[12]采用阿拉伯木聚糖和海藻酸钠作为壁材进行复配包载，利用锐孔凝固浴法制备新型植物乳杆菌微胶囊，结果表明微胶囊对植物乳杆菌的活性和存活率的提高起显著作用。

2.3 多重包载法的应用

多重包载法可以根据不同的壁材特性，形成多层次的微胶囊，从而最大限度地保护益生菌免受外界环境的干扰。ZAEIM等[13]采用多层包埋法制备微胶囊，结果表明，多层包埋法可以增加微胶囊的表面积，提高益生菌的包埋率，并能有效保护益生菌。另外，蛋清蛋白作为壁材，其性质类似于乳清分离蛋白，可以起到中和胃酸、维持微胶囊内pH的作用。MARIA等[14]发现，壳聚糖对细菌具有抑制作用，与细菌直接接触会使其活性下降，采用多层包埋法可以使其在外层发挥抑制作用，从而改善其性能。

2.4 益生菌-益生元共存法的应用

益生元是一种不易被人体消化和吸收的寡糖类短链碳水化合物，可以被肠道微生物所利用，从而促进肠道内的益生菌生长，间接为人体提供营养，在一定程度上有益于人体健康。研究显示，在益生菌中加入益生元可以增加其活性。刘炯娜等[15]发现，菊糖、低聚果糖、普鲁兰多糖和水苏糖4种益生元对提高鼠李糖乳杆菌活性有明显作用，其中菊糖、水苏糖作用最好。胡珊等[16]向副干酪乳杆菌R8中分别加入2%的葡萄糖、低聚半乳糖、低聚果糖、菊糖和菊粉，结果表明2%的菊粉可以为副干酪乳杆菌R8提供能量，提高其存活率，且效果最佳。因此，益生元可为贮藏期间的益生菌提供能量维持活性以达到延长益生菌制品贮藏期的目的。

3 结语

益生菌微囊化技术作为食品工业重点新兴技术，其发展为开发利用益生菌功能食品提供了一种新的途径。目前国内有关益生菌微囊的研究主要是针对单一菌种进行包埋，而对不同菌株进行同时包埋的研究还很少；食品工业中普及的益生菌微胶囊技术的成本很高，低成本的包载方式无法进行批量化生产是益生菌微胶囊技术的难题。另外，目前的益生菌微胶囊产品以药剂的形式售卖，能够加入到食品当中食用的益生菌微胶囊有待探索。近年来，国内外对新型壁材及改性壁材的研究不断增加，但其安全性仍未明确，其益生作用的影响还不清楚，需要相关研究人员的进一步探究。但随着对微胶囊技术的了解和技术的不断完善，其在食品工业中的应用将会越来越广泛。