一种复合海藻酸钠益生菌微胶囊及其制备方法与流程

本技术涉及益生菌微胶囊的，尤其是涉及一种复合海藻酸钠益生菌微胶囊及其制备方法。

背景技术：

1、益生菌能够通过定殖作用调节宿主肠道菌群平衡，促进肠道营养物质的吸收，是一类对人体有益的活性微生物。根据益生菌的应用，只有活菌才能产生益生功效，但是益生菌本身不耐酸、长期储存稳定性差，对存活条件要求较高，通常采用包埋技术，将菌种包裹起来，以达到保存稳定性的效果。

2、微胶囊技术是目前常用的一种包埋技术，用成膜材料(即壁材)把某种物质(即芯材)包覆并使之形成微小粒子，得到的微小粒子叫做微胶囊，粒径一般在微米到毫米范围。对于壁材的选择，一般使用海藻酸钠、明胶等有机高分子材料，海藻酸钠具有良好的生物相容性、无毒、低成本和成胶机制，但是单独的使用海藻酸钠作为壁材存在稳定性差的问题，在低酸环境下，海藻酸钠存在生物分子渗漏严重、机械强度低的问题。

技术实现思路

1、为了改善单独使用海藻酸钠作为壁材存在稳定性差的问题，本技术提供了一种复合海藻酸钠益生菌微胶囊及其制备方法。

2、本技术提供了一种复合海藻酸钠益生菌微胶囊，采用如下的技术方案：

3、一种复合海藻酸钠益生菌微胶囊，包括微胶囊壁和微胶囊芯，所述微胶囊壁，包括以下原料：海藻酸钠、改性凹凸棒土、改性菊粉、卡拉胶、纳米二氧化硅、阿拉伯木聚糖、岩藻多糖；所述微胶囊芯包括益生菌。

4、通过采用上述技术方案，采用微胶囊壁包裹微胶囊芯，微胶囊壁具有较好的抗酸、生物粘附性和肠溶性的特点，可有效阻隔消化酶和胃酸对益生菌活菌数量和活性的影响，对益生菌起到一定的保护效果，同时微胶囊芯被封闭包埋在微胶囊壁内，提高益生菌在环境中的稳定性，易于储存和运输。

5、微胶囊壁中，海藻酸钠具有良好的生物活性、成膜性和可降解性，在水中形成黏稠的溶液，有很好的增稠、乳化和凝胶能力，而且海藻酸钠具有较好的耐酸性，不受胃酸的腐蚀，但是在肠道内能够被溶解，释放出益生菌，从而使得益生菌发挥效果；改性凹凸棒土具有较高的孔隙率、比表面积、耐酸性和吸附作用，与海藻酸钠混合，提高了海藻酸钠的粘性、耐酸碱性和力学性能，使得海藻酸钠具有较好的成膜性、机械强度和韧性，有助于后续包覆微胶囊芯，大大降低益生菌在胃液中渗漏的机率，使得微胶囊壁具有较好的包埋率。

6、改性菊粉富含膳食纤维，是一种水溶性膳食纤维，具有良好的调理肠胃功效，能够负载在改性凹凸棒土的表面及孔隙内，增加改性凹凸棒土的吸附性和力学性能，与海藻酸钠混合，提高微胶囊壁的ph敏感性，能够很好地控制微胶囊芯的释放，延长微胶囊芯的释放时间；卡拉胶具有较好的粘性，能够形成凝胶、高弹性、且稳定性极好的亲水胶体，能够提高海藻酸钠、改性凹凸棒土、改性菊粉之间的粘性，使得制备的微胶囊壁具有较好的粘性、成膜性和力学性能。

7、纳米二氧化硅具有比表面积大、孔隙率大、生物相容性好、表面易功能化，能够负载在海藻酸钠和改性凹凸棒土的表面及孔隙内，提高海藻酸钠的力学强度、耐酸性和韧性，增加微胶囊壁的力学性能，益生菌可以负载在纳米二氧化硅的孔隙内，达到益生菌缓释的作用，提高益生菌的效果持久性；阿拉伯木聚糖具有良好的生物相容性，与海藻酸钠、改性凹凸棒土、改性菊粉混合，形成网络结构，增加微胶囊壁的稳定性和缓慢释放的作用，对于益生菌具有较好的包埋性，提高益生菌的储存期限以及在胃液中具有较好的稳定性；岩藻多糖作为益生元能使益生菌更好的发挥功效，同时具有保护肠粘膜、修复肠道屏障、调节肠道菌群和抗炎等作用；微胶囊壁中各种组分相互配合，共同改善微胶囊壁的力学性能、粘性和对益生菌的包埋性，进而改善益生菌的储存性和药物效果。

8、优选的，所述微胶囊壁，按重量份数计，海藻酸钠25-30份、改性凹凸棒土10-20份、改性菊粉8-12份、卡拉胶2-7份、纳米二氧化硅3-6份、阿拉伯木聚糖5-10份、岩藻多糖6-9份。

9、通过采用上述技术方案，进一步限定微胶囊壁中各个组分的用量，进一步提高微胶囊壁的粘性、力学性能、包埋性和缓释效果，改性菊粉能够负载在改性凹凸棒土的表面，提高改性凹凸棒土的吸附性和力学性能，与海藻酸钠、卡拉胶和阿拉伯木聚糖混合，形成网络结构，进一步提高微胶囊壁的力学性能，纳米二氧化硅能够负载在海藻酸钠和改性凹凸棒土的表面及孔隙内，提高海藻酸钠的力学强度、耐酸性和韧性，各种组分相互配合，共同提高微胶囊壁的综合性能，后续配合微胶囊芯，对益生菌起到一定的保护效果，具有较好的缓释效果，而且提高益生菌在环境中的稳定性。

10、优选的，所述改性凹凸棒土的制备方法，包括如下步骤：

11、(1)将凹凸棒土粉碎，过筛，然后分散于盐酸溶液中，搅拌20-30min，水洗，然后分散在硅烷偶联剂的水溶液中，搅拌1-2h，水洗，干燥，得到预处理粉末；

12、(2)将芒果纤维分散于无水乙醇中，加入步骤(1)的预处理粉末，搅拌1-2h，再加入氯化钙，继续搅拌，过滤，得到预处理纤维；

13、(3)将玉米淀粉分散在蒸馏水中，在温度60-65℃下搅拌30-35min，得到溶液，将溶液喷洒在步骤(2)的预处理纤维表面，喷洒3-4次，每次干燥25-35min，得到改性凹凸棒土。

14、通过采用上述技术方案，盐酸对凹凸棒土进行处理，不仅去除凹凸棒土的有机杂质，而且活化凹凸棒土，提高凹凸棒土的吸附作用，然后与硅烷偶联剂进行接枝交联，硅烷偶联剂通过水解可形成硅羟基与凹凸棒土表面的硅羟基反应，把有机基团接枝到凹凸棒土表面，大大提高了凹凸棒土的吸附能力。

15、芒果纤维是一种水溶性纤维，具有较好的耐热性、耐酸碱性和稳定性，芒果纤维负载在凹凸棒土的表面及孔隙内，提高了凹凸棒土的粘性、致密性、吸附性和力学性能，使得后续微胶囊壁不易破碎，氯化钙不仅增加了凹凸棒的低吸水性，而且后续能够与海藻酸钠交联增强海藻酸钠的分子结构，使得分子间交联，形成凝胶，增加了微胶囊壁的黏度和粘度。

16、将玉米淀粉喷洒在预处理纤维表面，使得凹凸棒土、芒果纤维和氯化钙连接更紧密，玉米淀粉成膜包覆凹凸棒土，进而提高了凹凸棒土的性能稳定性，使得芒果纤维和氯化钙稳定的负载在凹凸棒土的表面，进而提高了凹凸棒土的吸附性、耐酸性、粘性和力学性能，后续应用于微胶囊壁中，改善微胶囊壁的包埋率和稳定性。

17、优选的，所述凹凸棒土、芒果纤维和玉米淀粉的质量比为1:0.2-0.4:0.07-0.09。

18、通过采用上述技术方案，进一步限定凹凸棒土、芒果纤维和玉米淀粉的质量比在一定范围内，提高了凹凸棒土的粘性、吸附性和力学性能，芒果纤维负载在凹凸棒土的表面及孔隙内，提高了凹凸棒土的粘性、致密性、吸附性和力学性能，使得后续微胶囊壁不易破碎，玉米淀粉溶于水具有一定的粘性，使得芒果纤维牢固的负载在凹凸棒土的表面，提高了凹凸棒土的性能稳定性，使得凹凸棒土具有较好的力学性能，后续应用于微胶囊壁中，改善微胶囊壁的包埋率。

19、优选的，所述芒果纤维的制备方法，包括如下步骤：将芒果皮粉碎、过滤，得到滤渣，将滤渣分散于氢氧化钠溶液中，搅拌1-2h，过滤，得到残渣，将残渣分散于蒸馏水中，加入羧甲基纤维素钠和壳聚糖，调节ph至6-8，均质、干燥，得到芒果纤维。

20、通过采用上述技术方案，氢氧化钠去除滤渣中的有机杂质，提高芒果纤维的纯度，羧甲基纤维素钠具有较好的增稠作用，壳聚糖具有生物相容性和生物降解性，壳聚糖与羧甲基纤维素钠发生交联，包覆在芒果纤维的表面，提高了芒果纤维的力学性能，有助于后续与凹凸棒土进行负载，而且芒果纤维后续能够为益生菌提供一个良好的内部环境，所形成的胶体具有良好的凝胶性和黏度，可以很好地粘附益生菌，提高益生菌在贮藏期间和模拟胃肠道条件的稳定性和存活率。

21、优选的，所述改性菊粉的制备方法，包括如下步骤：

22、(1)将菊粉研磨，过筛，然后分散于盐酸溶液中，调节ph至5-6，加入蛋白酶和果胶酶，在60-65℃下酶解25-30min，蒸馏浓缩，干燥，得到预处理菊粉；

23、(2)将步骤(1)的预处理菊粉分散于蒸馏水中，加入小麦纤维和沙棘提取物，超声，然后加入桃胶，搅拌1-2h，干燥，得到改性菊粉。

24、通过采用上述技术方案，菊粉能够调节肠道菌群的组成和数量，增加益生菌的生长，抑制有害菌的繁殖，使用蛋白酶和果胶酶酶解菊粉，得到具有可溶性膳食纤维的低聚果糖，具有调节肠道菌群的作用。

25、小麦纤维不仅具有促进胃肠蠕动、补充身体所需营养的作用，而且具有良好的力学性能和可塑性，不易受到微生物、细菌的腐蚀，小麦纤维能够负载在菊粉的表面，提高菊粉的力学性能，沙棘提取物能够包覆益生菌，减少益生菌在环境中的损伤，提高了益生菌的存活率和稳定性，达到益生菌长期保存的目的，而且沙棘提取物具有较高的营养成分，能够被肠道吸收，补充人体所需的营养物质，配合益生菌，改善肠道微生态，改善肠道微循环，为身体补充营养，提高免疫力；桃胶具有一定的粘性，使得菊粉、小麦纤维、沙棘提取物充分粘合，增加了菊粉的性能稳定性，使得制备的菊粉具有较好的力学性能，后续应用于微胶囊壁中，提高微胶囊壁的力学强度和包埋率。

26、优选的，所述菊粉、小麦纤维、沙棘提取物和桃胶的质量比为1:0.3-0.5:0.04-0.06:0.07-0.09。

27、通过采用上述技术方案，进一步限定菊粉、小麦纤维、沙棘提取物和桃胶的质量比在一定范围内，提高了菊粉的调节肠道的作用，小麦纤维负载在菊粉的表面，提高菊粉的力学性能和促进肠道蠕动，桃胶使得菊粉、小麦纤维、沙棘提取物三者连接紧密，提高了改性菊粉的性能稳定性，后续应用于微胶囊壁中，配合其他组分提高微胶囊壁的力学性能，有助于改善微胶囊壁的包埋率。

28、优选的，所述沙棘提取物的制备方法，包括如下步骤：将沙棘果在蒸馏水中搅拌1-2h，搅拌温度为60-65℃，搅拌速率为1000-1200r/min，过滤，得到沙棘汁和果渣，将果渣分散于蒸馏水中，加入淀粉酶，在温度50-55℃下酶解1-2h，灭酶，过滤，得到酶解液，将沙棘汁和酶解液混合，然后加入羟甲基纤维素和骆驼乳蛋白，搅拌1-2h，得到沙棘提取物。

29、通过采用上述技术方案，先将沙棘汁和果渣分开，对果渣进一步酶解，得到低聚果糖，将沙棘汁和酶解液混合，得到含有膳食纤维较高的混合物，羟甲基纤维素增加了混合物的黏度和浓度，后续有助于改善菊粉的分散稳定性，骆驼乳蛋白具有抗氧化、清除自由基、调节肠道功能作用，骆驼乳蛋白能够吸附在混合物的表面，使得到的沙棘提取物具有较好的黏度和抗氧化性，后续应用于菊粉中，改善菊粉的抗氧化性，提高菊粉后续在肠道中的作用，而且使得改性菊粉与海藻酸钠、改性凹凸棒土混合，提高了微胶囊壁的粘性和力学性能，有助于改善微胶囊壁的包埋率。

30、优选的，所述益生菌为双歧杆菌、乳杆菌、酪酸梭菌和肠球菌中的一种或几种。

31、通过采用上述技术方案，益生菌为肠道微生态的有益菌群，其数量、丰度和构成比的变化与肠道菌群紊乱导致的疾病密切相关，根据不同目的选择合适菌群作为芯材制作的微胶囊，具有靶向预防和治疗某种菌群失调所致胃肠道疾病的功效。

32、进一步优选的，所述双歧杆菌为乳双歧杆菌、两歧双歧杆菌、青春双歧杆菌和婴儿双歧杆菌中的一种或几种，所述乳杆菌为嗜酸乳杆菌、罗伊氏乳杆菌、鼠李糖乳杆菌、植物乳杆菌、保加利亚乳杆菌、瑞士乳杆菌、干酪乳杆菌和干酪乳杆菌中的一种或几种。

33、第二方面，本技术还提供了一种复合海藻酸钠益生菌微胶囊的制备方法，包括以下步骤：

34、(1)将益生菌接种至已灭菌冷却的mrs液体培养基中，温培养进入稳定期后，5000-6000r/min离心，用生理盐水洗涤2-3次，收集浓缩菌液，得到微胶囊芯；

35、(2)将海藻酸钠、改性凹凸棒土、改性菊粉、卡拉胶、纳米二氧化硅、阿拉伯木聚糖、蒸馏水混合，得到微胶囊壁；

36、(3)将步骤(1)得到的微胶囊芯、步骤(2)得到的微胶囊壁、乳化剂混合，高压均质、喷雾干燥，得到复合海藻酸钠益生菌微胶囊。

37、通过采用上述技术方案，采用上述制备方法制备的复合海藻酸钠益生菌微胶囊具有较好的包埋率，易于储存和运输，制备工艺简单，成本较低，具有成膜性能好、稳定性能强、益生菌生存率高，缓释效能好的优点，适用于多种益生菌的包埋和可控释放，具有良好的应用前景。

38、综上所述，本技术具有如下有益效果：

39、1、本技术中采用微胶囊壁包裹微胶囊芯，微胶囊壁具有较好的抗酸、生物粘附性和肠溶性的特点，可有效阻隔消化酶和胃酸对益生菌活菌数量和活性的影响，对益生菌起到一定的保护效果，同时微胶囊芯被封闭包埋在微胶囊壁内，提高益生菌在环境中的稳定性，易于储存和运输，同时提高微胶囊壁的机械强度，降低益生菌渗漏的机率。

40、2、本技术中改性凹凸棒土具有较高的孔隙率、比表面积、耐酸性和吸附作用，与海藻酸钠混合，提高了海藻酸钠的粘性、耐酸碱性和力学性能，使得海藻酸钠具有较好的成膜性、机械强度和韧性，有助于后续包覆微胶囊芯，大大降低益生菌在胃液中渗漏的机率，使得微胶囊壁具有较好的包埋率。

41、3、本技术中改性菊粉能够负载在改性凹凸棒土的表面及孔隙内，增加改性凹凸棒土的吸附性和力学性能，与海藻酸钠混合，提高微胶囊壁的ph敏感性，能够很好地控制微胶囊芯的释放，延长微胶囊芯的释放时间；卡拉胶能够提高海藻酸钠、改性凹凸棒土、改性菊粉之间的粘性，使得制备的微胶囊壁具有较好的粘性、成膜性和力学性能。