一种益生菌/花生四烯酸复合微胶囊及其制备方法

本发明属于微胶囊制备，具体涉及一种利用微流控技术制备可控尺寸的益生菌/花生四烯酸复合微胶囊的方法。背景技术：1、花生四烯酸具有调节免疫系统、抗肿瘤和抗氧化等功效。益生菌，可调节肠道菌群平衡、促进肠道消化吸收功能和维持肠道微生态。花生四烯酸和益生菌复合使用具有协同增效作用，能够更高效地发挥保健作用，但二者均受到生物利用率低、稳定性差等局限。若将其复合物进行包覆，形成稳定的微胶囊形式以提高生物稳定性和利用度，将在营养保健品行业具有重要的应用前景。2、微胶囊技术可实现将活性成分均匀地封装在微小胶囊的内部，形成稳定的核壳结构，从而保护活性成分不受外界环境的影响，其优越性包括保护活性成分、控制释放速度和提高生物利用率等。微胶囊技术能够有效解决活性成分易被环境因素影响、稳定性差等问题，提高成分的稳定性和生物利用率，扩展其应用范围。因此，微胶囊技术在医药、食品、化妆品等领域的广泛应用具有重要意义。3、传统制备微胶囊的方法存在着成本高、操作复杂、难以控制粒径和形状等局限性。微流控技术是一种利用微米级通道操纵流体的技术，可快速生产微米级的单分散液滴，通过对微流控系统通道的设计，可将益生菌w/o乳液精准包覆在液滴中，并可控制微胶囊的粒径、形状和壁厚等参数，具有高通量、低成本和高精密等优势。因此，微流控芯片技术在微胶囊制备中具有巨大潜力，可推动微胶囊制备的快速发展和应用。技术实现思路1、鉴于以上提到传统的微胶囊制备方法存在着尺寸难以控制、操作复杂等问题，本发明旨在提供一种操作简易、包埋率高、颗粒尺寸可控且具有协同生物活性的微流控芯片制备益生菌/花生四烯酸复合微胶囊的方法。2、为了实现上述目的，本发明采取以下技术方案：3、一种益生菌/花生四烯酸复合微胶囊，包括壁材和芯材，所述芯材包裹在壁材内部，所述壁材包括海藻酸钠和羧甲基纤维素钠，所述芯材包括花生四烯酸和益生菌，所述花生四烯酸溶解在油性载体中，并与益生菌菌悬液形成油包水乳液，所述羧甲基纤维素钠包裹油包水乳液液滴，所述海藻酸钠与羧甲基纤维素钠反应生成凝胶膜微胶囊壁材。4、进一步的，所述益生菌包括植物乳杆菌、长双歧杆菌、鼠李糖乳杆菌或干酪乳杆菌，所述油性载体包括亚麻籽油、鱼油或双硬脂酸甘油酯。5、进一步的，所述益生菌菌悬液的制备方法为：将益生菌接种于mrs固体培养基中，在30℃～37℃下培养22～24h，连续传代培养2～3次完全活化得到益生菌菌液；以5％～10％v/v的接种量将益生菌菌液转接至mrs液体培养基中，在30℃～37℃下培养22～24h收集发酵液；所述发酵液经离心，去上清，洗涤沉淀后获得益生菌菌泥，将益生菌菌泥加入无菌水重悬，得到益生菌菌悬液。6、进一步的，所述发酵液中益生菌的活菌数为1×108～10×108cfu/ml。7、进一步的，所述花生四烯酸与油性载体的体积比为20-50μl:20-50μl。8、进一步的，所述油包水乳液中水油相比为1:10～2:5，所述油包水乳液还包括质量分数为3％～5％的明胶和质量分数为5％～10％tween 80乳化剂。9、一种所述的益生菌/花生四烯酸复合微胶囊的制备方法，利用微流控芯片制备所述的益生菌/花生四烯酸复合微胶囊，所述微流控芯片内部设置有主流道，所述主流道的一端设置有芯材进料管道，另一端设置有微胶囊出料管道，在近芯材进料管道的一端设置有与主流道连通的壁材ⅰ进料管道和壁材ⅱ进料管道，所述壁材ⅱ进料管道位于所述壁材ⅰ进料管道和芯材进料管道之间；在壁材ⅰ进料管道和微胶囊出料管道之间的主流道上设置有分离室，所述分离室的下方设置有与分离室连通的壁材出料管道，上方设置有与分离室连通的通气管道；10、所述益生菌/花生四烯酸复合微胶囊的制备方法包括以下步骤：11、油包水乳液从芯材进料管道中进入主流道，羧甲基纤维素钠溶液从壁材ⅱ进料管道中进入主流道，羧甲基纤维素钠溶液剪切油包水乳液，生成羧甲基纤维素钠溶液包裹油包水乳液液滴；海藻酸钠溶液从壁材ⅰ进料管道中进入主流道，海藻酸钠溶液与外层的羧甲基纤维素钠溶液反应生成凝胶膜，所述凝胶膜和油包水乳液液滴共同组成益生菌/花生四烯酸复合微胶囊，多余的壁材在分离室从壁材出料管道流出，复合微胶囊从微胶囊出料管道流出。12、进一步的，所述壁材ⅰ进料管道和壁材ⅱ进料管道均垂直于主流道设置，所述芯材进料管道的外部套设有与芯材进料管道同轴设置的壁材芯材混合管道，所述壁材ⅱ进料管道与壁材芯材混合管道连通；所述芯材进料管道的出口端为收缩状尖嘴。13、进一步的，所述微胶囊出料管道包括微胶囊出料管道ⅰ和微胶囊出料管道ⅱ，所述微胶囊出料管道ⅰ与主流道同轴设置，所述微胶囊出料管道ⅱ与主流道垂直设置，所述微胶囊出料管道ⅰ与主流道的连接处管道口设置有微孔滤膜ⅰ。14、进一步的，所述油包水乳液的流速为5～50μl/min，所述羧甲基纤维素钠溶液的流速为5～50μl/min，所述海藻酸钠溶液的流速为50～200μl/min；所述羧甲基纤维素钠溶液的质量百分比浓度为1.0～10.0％，所述海藻酸钠溶液的质量百分比浓度为2.0～5.0％。15、与现有技术相比，本发明的有益效果是：16、(1)本发明的设计能够让芯材益生菌菌悬液与富含花生四烯酸的油性载体的w/o乳液与羧甲基纤维素钠溶液同时进料，在发生流体动力剪切的同时，羧甲基纤维素钠溶液将w/o乳液包裹生成微液滴，可获得较高的包埋率和w/o乳液芯材利用率；17、(2)本发明将芯材进料管道的出料端口经过加热拉制，形成尖嘴并呈现收缩状，有利于w/o乳液在羧甲基纤维素钠溶液的流体动力剪切流作用下快速成型，可获得较高的成型率；18、(3)本发明向分离室中通过通入氮气，直接将w/o乳液凝胶膜微胶囊与壁材海藻酸钠溶液分离，分离后的凝胶膜微胶囊进入微胶囊出料管道，在微孔滤膜ⅰ阻拦作用下分离两种粒径范围的复合微胶囊，简化了微胶囊后续处理操作，提高了自动化程度，并实现多粒径微胶囊共同收集的效果。技术特征：1.一种益生菌/花生四烯酸复合微胶囊，包括壁材和芯材，所述芯材包裹在壁材内部，其特征在于：所述壁材包括海藻酸钠和羧甲基纤维素钠，所述芯材包括花生四烯酸和益生菌，所述花生四烯酸溶解在油性载体中，并与益生菌菌悬液形成油包水乳液，所述羧甲基纤维素钠包裹油包水乳液液滴，所述海藻酸钠与羧甲基纤维素钠反应生成凝胶膜微胶囊壁材。2.根据权利要求1所述的一种益生菌/花生四烯酸复合微胶囊，其特征在于：所述益生菌包括植物乳杆菌、长双歧杆菌、鼠李糖乳杆菌或干酪乳杆菌，所述油性载体包括亚麻籽油、鱼油或双硬脂酸甘油酯。3.根据权利要求1所述的一种益生菌/花生四烯酸复合微胶囊，其特征在于：所述益生菌菌悬液的制备方法为：将益生菌接种于mrs固体培养基中，在30℃～37℃下培养22～24h，连续传代培养2～3次完全活化得到益生菌菌液；以5％～10％v/v的接种量将益生菌菌液转接至mrs液体培养基中，在30℃～37℃下培养22～24h收集发酵液；所述发酵液经离心，去上清，洗涤沉淀后获得益生菌菌泥，将益生菌菌泥加入无菌水重悬，得到益生菌菌悬液。4.根据权利要求3所述的一种益生菌/花生四烯酸复合微胶囊，其特征在于：所述发酵液中益生菌的活菌数为1×108～10×108cfu/ml。5.根据权利要求1所述的一种益生菌/花生四烯酸复合微胶囊，其特征在于：所述花生四烯酸与油性载体的体积比为20-50μl:20-50μl。6.根据权利要求1所述的一种益生菌/花生四烯酸复合微胶囊，其特征在于：所述油包水乳液中水油相比为1:10～2:5，所述油包水乳液还包括质量分数为3％～5％的明胶和质量分数为5％～10％tween 80乳化剂。7.一种权利要求1-6任一权利要求所述的益生菌/花生四烯酸复合微胶囊的制备方法，其特征在于，利用微流控芯片制备所述的益生菌/花生四烯酸复合微胶囊，所述微流控芯片内部设置有主流道(1)，所述主流道(1)的一端设置有芯材进料管道(2)，另一端设置有微胶囊出料管道(3)，在近芯材进料管道(2)的一端设置有与主流道(1)连通的壁材ⅰ进料管道(4)和壁材ⅱ进料管道(5)，所述壁材ⅱ进料管道(5)位于所述壁材ⅰ进料管道(4)和芯材进料管道(2)之间；在壁材ⅰ进料管道(4)和微胶囊出料管道(3)之间的主流道(1)上设置有分离室(6)，所述分离室(6)的下方设置有与分离室(6)连通的壁材出料管道(7)，上方设置有与分离室(6)连通的通气管道(8)；8.根据权利要求7所述的一种益生菌/花生四烯酸复合微胶囊，其特征在于：所述壁材ⅰ进料管道(4)和壁材ⅱ进料管道(5)均垂直于主流道(1)设置，所述芯材进料管道(2)的外部套设有与芯材进料管道(2)同轴设置的壁材芯材混合管道(9)，所述壁材ⅱ进料管道(5)与壁材芯材混合管道(9)连通；所述芯材进料管道(2)的出口端为收缩状尖嘴。9.根据权利要求7所述的一种益生菌/花生四烯酸复合微胶囊，其特征在于：所述微胶囊出料管道(3)包括微胶囊出料管道ⅰ(31)和微胶囊出料管道ⅱ(32)，所述微胶囊出料管道ⅰ(31)与主流道(1)同轴设置，所述微胶囊出料管道ⅱ(32)与主流道(1)垂直设置，所述微胶囊出料管道ⅰ(31)与主流道(1)的连接处管道口设置有微孔滤膜ⅰ(10)。10.根据权利要求7所述的一种益生菌/花生四烯酸复合微胶囊，其特征在于：所述油包水乳液的流速为5～50μl/min，所述羧甲基纤维素钠溶液的流速为5～50μl/min，所述海藻酸钠溶液的流速为50～200μl/min；所述羧甲基纤维素钠溶液的质量百分比浓度为1.0～10.0％，所述海藻酸钠溶液的质量百分比浓度为2.0～5.0％。技术总结一种益生菌/花生四烯酸复合微胶囊及其制备方法，属于微胶囊制备技术领域，具体方案如下：一种益生菌/花生四烯酸复合微胶囊，包括壁材和芯材，所述芯材包裹在壁材内部，所述壁材包括海藻酸钠和羧甲基纤维素钠，所述芯材包括花生四烯酸和益生菌，所述花生四烯酸溶解在油性载体中，并与益生菌菌悬液形成油包水乳液，所述羧甲基纤维素钠包裹油包水乳液液滴，所述海藻酸钠与羧甲基纤维素钠反应生成凝胶膜微胶囊壁材。本发明提供的利用微流控技术制备益生菌/花生四烯酸复合微胶囊的方法操作简易，且微流控芯片制备简单，成本较低，不仅具有较高包埋率，且微胶囊的颗粒尺寸可控，生物活性较好。技术研发人员：卢卫红,张博雅,巴拉年科·丹尼斯受保护的技术使用者：哈工大郑州研究院技术研发日：技术公布日：2024/8/13