一种无液态冷媒制备高活性、快速复溶的益生菌粉体的方法及益生菌粉体

本发明属于益生菌加工，具体涉及到一种无液态冷媒制备高活性、快速复溶的益生菌粉体的方法及益生菌粉体。

背景技术：

1、随着人体微生物组研究的不断深入，人类发现许多健康状况都与人体内微生物组的变化有关。益生菌是一类有益于人体健康的微生物的总称，联合国粮农组织和世界卫生组织将其定义为：当摄入足够数量时可对宿主发挥有益作用的活微生物。依据该定义，益生菌产品中菌体活性是评价该产品品质的关键指标之一。

2、市面上常见的活益生菌产品有液态产品和固态产品两种形式。液态产品以酸奶和乳酸菌饮料为主，存储周期较短，一般不超过一个月，且需冷链运输和储藏，造成了较高的成本。而固态形式的产品打破了上述液态产品的技术瓶颈，将菌体活性的储藏期延长到一至数年，且可以室温储藏和运输，极大地减低了产品的储运成本，而固态粉体形式也易于进一步加工制成多样化的产品形式，有效拓宽了活性益生菌产品的应用领域。

3、活性益生菌粉的传统生产方式为冷冻干燥，以具有优良菌体活性保护效果的保护剂作为载体，与活菌细胞混合后，先冷冻形成固态产品，再在真空冷冻干燥机中升华脱水，得到质地疏松的块状产品，并通过研磨等方式破碎制粉，粉体中的颗粒形状为不规则的片状。冷冻干燥制备活菌粉体的技术较为成熟，但冷冻加工和升华脱水两步步骤都需要较大的能耗，研磨制粉的步骤增加了杂菌污染的风险。整个加工过程需时长，耗能高，片状的粉体颗粒在复溶时需要较长时间才能全部溶解。因此食品工业和药剂工业中持续寻求新技术方法制备活性益生菌粉体，降低加工过程中的能耗，提升菌粉质量。

技术实现思路

1、本部分的目的在于概述本发明的实施例的一些方面以及简要介绍一些较佳实施例。在本部分以及本申请的说明书摘要和发明名称中可能会做些简化或省略以避免使本部分、说明书摘要和发明名称的目的模糊，而这种简化或省略不能用于限制本发明的范围。

2、鉴于上述和/或现有技术中存在的问题，提出了本发明。

3、本发明的其中一个目的是提供一种无液态冷媒制备高活性、快速复溶的益生菌粉体的方法，将连续的料液雾化破碎成大量的小液滴，将大量的小液滴冻结形成微米级别的冰球，再通过升华除去冰球中的水分。小液滴的高表面积对体积比可成百上千倍地增加冻结和干燥步骤中物料的传质传热面积，从而显著减少冻结和水分升华所需的时间、显著减少能量消耗以及提升制粉效率。同时，所制备得到的益生菌粉由大量球形的小颗粒组成，小颗粒的尺寸均一，具有开放的孔道结构，可快速复水形成益生菌混悬液，具有优良的复溶性能。

4、为实现上述目的，本发明提供了如下技术方案：一种无液态冷媒制备高活性、快速复溶的益生菌粉体的方法，包括，将含有活性益生菌和保护载体的料液通过雾化破碎成大量的小液滴，在冷空气中冻结形成尺寸均一的冰颗粒，然后再通过真空干燥升华冰晶实现脱水，从而制得由大量多孔形貌的球形小颗粒组成的、包埋有活益生菌的粉体。

5、作为本发明无液态冷媒制备高活性、快速复溶的益生菌粉体的方法的一种优选方案，其中：包括，

6、制备由蛋白质、碳水化合物等食用性可溶组分组成的无菌保护载体；

7、将无菌保护载体与益生菌混合制得液态含菌料液；

8、液态含菌料液通过雾化器，分散形成大量的小液滴；

9、将小液滴自上而下地喷入冷冻塔，液滴在-20℃以下的低温冷空气中冻结，形成20～400μm的冰球，在塔底收集。

10、将冰球转移至真空冷冻干燥设备中，升华干燥24～72h，得到活益生菌粉。

11、作为本发明无液态冷媒制备高活性、快速复溶的益生菌粉体的方法的一种优选方案，其中：所述无菌保护载体由碳水化合物、蛋白质和保护助剂组成，所述无菌保护载体的固含量为3～40％。

12、作为本发明无液态冷媒制备高活性、快速复溶的益生菌粉体的方法的一种优选方案，其中：所述碳水化合物为二糖或二糖混合物，所述二糖包括海藻糖、乳糖、蔗糖中的一种或多种。

13、作为本发明无液态冷媒制备高活性、快速复溶的益生菌粉体的方法的一种优选方案，其中：所述蛋白质为可食用蛋白质或蛋白质混合，包括酪蛋白、酪蛋白酸钠、乳清蛋白中的一种或多种。

14、作为本发明无液态冷媒制备高活性、快速复溶的益生菌粉体的方法的一种优选方案，其中：所述保护助剂包括甘油。

15、作为本发明无液态冷媒制备高活性、快速复溶的益生菌粉体的方法的一种优选方案，其中：所述无菌保护载体中，蛋白质以质量百分比20～55％的量存在。

16、作为本发明无液态冷媒制备高活性、快速复溶的益生菌粉体的方法的一种优选方案，其中：所述益生菌包含乳杆菌或乳球菌属具有益生功效的细菌，所述益生菌通过在最适培养基、最短条件下发酵，得到足量菌细胞。

17、作为本发明无液态冷媒制备高活性、快速复溶的益生菌粉体的方法的一种优选方案，其中：所述益生菌的发酵液与无菌保护载体液的比例为1：1至300：1。

18、作为本发明无液态冷媒制备高活性、快速复溶的益生菌粉体的方法的一种优选方案，其中：所述雾化器包括离心雾化器、双流体雾化器、微流控雾化器或超声雾化器中的一种。

19、作为本发明无液态冷媒制备高活性、快速复溶的益生菌粉体的方法的一种优选方案，其中：益生菌和保护载体雾化形成的小液滴，由上而下地在冷冻塔中飞行，冷冻塔中空气温度控制在-95至-20℃间可调，使小液滴在到达冷冻塔塔底时完全冻结形成冰球。

20、本发明的另一个目的是提供如上所述的方法得到的益生菌粉体，包括，益生菌处于活性状态，在复溶后可以生长增殖；

21、益生菌粉在制备过程中不接触任何液态或固态冷媒；

22、益生菌粉由具有开放孔道的球形小颗粒组成，小颗粒直径在20～400μm之间均一可调；

23、以及，

24、除益生菌菌细胞外，菌粉中还含有碳水化合物、蛋白质、可溶性钙盐和甘油等保护载体固体；

25、所述益生菌粉体具有如下特性：

26、(a)在室温(20℃)水中快速复溶，不搅拌的情况下复溶时间为20～90s；

27、(b)干燥后益生菌存活率为60～100％，每克菌粉中活菌数达到109～1011cfu，菌粉含水量小于等于6％；

28、(c)-20℃储藏18个月，活性保留率为80～100％；

29、(d)37℃条件下储藏10天，活性保留率≥50％。

30、与现有技术相比，本发明具有如下有益效果：

31、(1)本方法与传统冷冻干燥制备活性益生菌粉的方法相比，先将含益生菌的料液雾化后再脱水，无须研磨制粉即制得由微球颗粒组成的菌粉，减少在研磨过程中的杂菌污染。(2)在冷冻过程中不接触化学药品，适合作为食品加工。(3)所得菌粉由具有开放孔道的小颗粒组成，品质均匀，可以在室温水中快速复溶。

技术特征：

1.一种无液态冷媒制备高活性、快速复溶的益生菌粉体的方法，其特征在于：包括，将含有活性益生菌和无菌保护载体的料液通过雾化分散成大量液滴，在冷空气中不接触液态或固态冷媒，直接冻结得到冰球，然后再通过真空冷冻干燥将冰球中的冰晶升华实现脱水，从而制得由具有开放孔道的球形颗粒组成的益生菌粉体，颗粒中包埋活性菌生菌。

2.如权利要求1所述的无液态冷媒制备高活性、快速复溶的益生菌粉体的方法，其特征在于：包括，

3.如权利要求1或2所述的无液态冷媒制备高活性、快速复溶的益生菌粉体的方法，其特征在于：所述无菌保护载体由食用性可溶组分组成，所述无菌保护载体液的固含量为3～40％。

4.如权利要求3所述的无液态冷媒制备高活性、快速复溶的益生菌粉体的方法，其特征在于：所述无菌保护载体由碳水化合物、蛋白质、保护助剂组成。

5.如权利要求4所述的无液态冷媒制备高活性、快速复溶的益生菌粉体的方法，其特征在于：所述碳水化合物为二糖，所述二糖包括海藻糖、乳糖、蔗糖中的一种或多种；

6.如权利要求1、2、4、5中任一项所述的无液态冷媒制备高活性、快速复溶的益生菌粉体的方法，其特征在于：所述益生菌包括乳杆菌或乳球菌属，所述益生菌通过在最适培养基、最短条件下发酵，得到足量活菌细胞。

7.如权利要求6所述的无液态冷媒制备高活性、快速复溶的益生菌粉体的方法，其特征在于：所述益生菌的发酵液与无菌保护载体液的比例为1：1至300：1。

8.如权利要求1、2、4、5、7中任一项所述的无液态冷媒制备高活性、快速复溶的益生菌粉体的方法，其特征在于：所述雾化器包括离心雾化器、双流体雾化器、微流控雾化器或超声雾化器中的一种。

9.如权利要求8所述的无液态冷媒制备高活性、快速复溶的益生菌粉体的方法，其特征在于：包括，

10.如权利要求1～9中任一项所述的方法得到的益生菌粉体，其特征在于：包括，

技术总结本发明公开了一种无液态冷媒制备高活性、快速复溶的益生菌粉体的方法及益生菌粉体，将含有活性益生菌和保护载体的料液通过雾化分散形成大量小液滴，在冷空气中不接触液态或固态冷媒的条件下冻结，形成大量微米级别的小冰球，然后再通过真空冷冻干燥升华冰晶实现脱水，从而制得由具有开放孔道的微米球形颗粒组成的益生菌粉体，颗粒中包埋活菌生菌。本发明先将含益生菌的料液雾化后再脱水，无须研磨制粉即制得由微球颗粒组成的菌粉，减少研磨步骤带来的杂菌污染；在冷冻过程中不接触化学药品，适合作为食品加工；所得益生菌粉体由具有开放孔道的微米级球形颗粒组成，品质均匀，可以在室温水中快速复溶。技术研发人员：傅楠,吴铎,陈晓东受保护的技术使用者：苏州大学技术研发日：技术公布日：2024/9/2