微囊化及冷冻干燥联合技术在益生菌粉体产品研发加工中的应用

中国粉体网讯  益生菌是一类定植于宿主肠道或生殖系统内，能通过改善宿主机体微生态平衡而产生确切有益功效的活性微生物的总称。益生菌的摄入有许多健康益处：①黏附在宿主肠道上皮，调节肠道内菌群平衡，减少致病菌的黏附、抑制致病菌增殖或活性；②促进宿主黏膜修复，增强系统免疫功能；③降解生物大分子物质，促进胃肠道消化吸收。它们被用于普通食品、保健品、医疗食品和医药产品。

活菌数是评价益生菌产品质量的一个重要指标，只有益生菌在食品基质中活细胞数量需要达到106～10⁷CFU／mL才能充分发挥对人体有益的作用，然而益生菌产品在加工、贮藏和进入人体胃肠道的过程中受环境影响，其存活量及活力迅速降低。因此，维持益生菌在食物和胃肠道上部生存能力并将其在结肠中释放至关重要。益生菌的微囊化已被证明是提高益生菌在加工和贮存期间存活率和稳定性最好的方法之一。

微囊化技术是指利用天然或合成的高分子材料作为壁材，将固体、液体或气体等芯材包埋在生物相容性或可生物降解的聚合物基质或壳体内的一类技术。文献表明，使用适当的壁材对益生菌进行包埋可以有效提高益生菌的存活率，确保足够数量的益生菌进入人体并在肠道中缓释。

微胶囊制备的方法很多，包封技术可分为三类：分子包合或界面聚合等化学方法，复合凝聚和脂质体包封等物理化学技术以及喷雾干燥、冷冻干燥、共结晶、挤出或流化床包衣等物理过程。

目前，益生菌微囊化方法中应用比较广泛的是挤压法和乳化法。挤压法是先将益生菌与亲水性胶体均匀混合形成细胞悬液，然后通过膜孔将细胞悬液压入固定液中，从而使壁材析出硬化形成直径约2mm～5mm的囊粒。挤压法制备过程温和，操作简单、成本低廉，但囊径较大，有可能会降低益生菌细胞的存活率和代谢率，而且规模化工业生产难度较大。乳化法制备海藻酸钠微囊可分为外源乳化法和内源乳化法。外源乳化法是指海藻酸钠溶液与油相混合形成乳化液，通过加入CaCl₂溶液，从海藻酸钠外部引发凝胶化反应，该方法在完全固化前会出现凝胶相互相聚集现象，导致微囊形态和流动性差，粒径分布广。内源乳化法是指将海藻酸钠溶液和不溶性钙盐颗粒（如CaCO₃等）分散到油相中形成油包水（Ｗ／Ｏ）型乳状液，再加入冰醋酸使海藻酸钠溶液的pH降低，从而引发不溶性钙盐中Ca²⁺的释放，自液滴内部形成凝胶微球。

冷冻干燥法是通过将乳化液升华脱水的方式制备微囊。经过冷冻固定，保持了微胶囊的形态。冷冻干燥对微生物而言是一个相对温和的过程，因为其不涉及到高温利用。然而，在这一过程中，益生菌必须首先在低温冰箱中预冷，这就可能会降低益生菌的生存能力。在形成冰晶的过程中，细胞失去结合的水，导致细胞膜和细胞器被破坏，同时，较大的渗透压和较低的温度环境会使益生菌失活。

由于微胶囊往往以固体粉末形式呈现，而从乳液到粉末形态需要一定的干燥技术。因此，微胶囊包埋和冻干技术在益生菌粉体产品的研发和加工中发挥着重要作用。这两种技术可以单独使用，但它们的联合应用可以显著提高益生菌的存活率、稳定性和功能性。

2024年7月3-4日，中国粉体网以“从粉体技术，论制药工艺”为主题，将在山东的济南中海凯骊酒店举办“第六届全国医药粉体制备及物性表征技术高峰论坛”，届时来自瑞士步琦公司杨袆晨产品经理将作《微囊化及冷冻干燥联合技术在益生菌粉体产品研发加工中的应用》报告，报告主讲人将从冻干和微胶囊包埋联合技术出发，讨论该技术所涉及到的制备仪器及其在益生菌粉体的研发和加工过程中的应用，希望可以给各行业研究者带来启发。

报告人介绍

杨祎晨，工科硕士，现就职于瑞士步琦公司，生物固定化包埋及干燥解决方案产品经理，负责各类干燥、造粒及包覆产品方法开发及验证工作。多年的仪器实操经验积累了丰富的生物制药行业相关的知识信息，可以有效为客户提出应用解决方案。

资料来源：

1、张建秋.林紫微囊的制备研究

2、徐立伟，解梦汐等.包埋方式对益生菌功能性食品的影响

3、孙玉章，崔栩等.益生菌微囊化技术研究进展

4、李然，张瑛等.益生菌与益生元共包埋微胶囊技术研究进展

（中国粉体网编辑整理/青黎）

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