益生菌在維持人體腸道微生態(tài)平衡、增強(qiáng)機(jī)體免疫力以及改善胃腸道功能等方面發(fā)揮著重要作用。然而，益生菌對(duì)外界環(huán)境較為敏感，在加工、儲(chǔ)存以及通過(guò)胃腸道的過(guò)程中，容易受到胃酸、膽汁等不利因素影響而失活，導(dǎo)致其益生功效難以充分發(fā)揮。噴霧干燥益生菌微膠囊技術(shù)應(yīng)運(yùn)而生，通過(guò)將益生菌包裹在微膠囊內(nèi)，能夠有效提高其穩(wěn)定性，并實(shí)現(xiàn)定向遞送，這一領(lǐng)域的研究也取得了諸多進(jìn)展，以下將對(duì)其進(jìn)行詳細(xì)梳理。

噴霧干燥益生菌微膠囊的制備原理與方法

壁材選擇

制備益生菌微膠囊的關(guān)鍵在于壁材的選取。理想的壁材應(yīng)具備良好的成膜性、生物相容性、對(duì)益生菌無(wú)毒性，且能在胃腸道特定環(huán)境下控制釋放益生菌。常見(jiàn)的壁材包括天然高分子材料如阿拉伯膠、殼聚糖、海藻酸鈉等，以及一些合成高分子材料如聚甲基丙烯酸甲酯等。例如，阿拉伯膠具有良好的乳化和穩(wěn)定性能，能在噴霧干燥過(guò)程中形成穩(wěn)定的膜包裹益生菌；殼聚糖則因帶有正電荷，可與帶負(fù)電荷的物質(zhì)相互作用，增強(qiáng)微膠囊的穩(wěn)定性，同時(shí)其在酸性環(huán)境下的溶解特性有助于在胃部保護(hù)益生菌，并在腸道特定部位釋放。

噴霧干燥過(guò)程

噴霧干燥是將含有益生菌和選定壁材的分散液霧化后，利用熱空氣使溶劑迅速蒸發(fā)，形成固態(tài)微膠囊的過(guò)程。首先，要將益生菌均勻分散在壁材溶液中，確保每個(gè)益生菌個(gè)體都能被壁材充分包裹。隨后，通過(guò)壓力式霧化器、離心式霧化器等將分散液霧化成微小液滴，這些液滴在熱空氣流中，其中的溶劑快速揮發(fā)，壁材在益生菌周圍形成固態(tài)的微膠囊結(jié)構(gòu)。在此過(guò)程中，噴霧干燥的關(guān)鍵參數(shù)如進(jìn)風(fēng)溫度、進(jìn)料速度、霧化器轉(zhuǎn)速等對(duì)微膠囊的粒徑、形貌、包埋率以及益生菌的存活率等都有著重要影響。例如，進(jìn)風(fēng)溫度過(guò)高可能導(dǎo)致益生菌失活，同時(shí)也會(huì)影響壁材的成膜性能，使微膠囊出現(xiàn)缺陷；而合理控制進(jìn)料速度能保證霧化效果和微膠囊的均勻性。

提高益生菌穩(wěn)定性的策略

優(yōu)化壁材組成

通過(guò)復(fù)合壁材的使用可以進(jìn)一步提高益生菌的穩(wěn)定性。將不同性質(zhì)的壁材按一定比例混合，利用各自的優(yōu)勢(shì)互補(bǔ)。比如將阿拉伯膠與殼聚糖復(fù)合，阿拉伯膠提供良好的乳化和初始包裹性能，殼聚糖則增強(qiáng)整體的穩(wěn)定性以及在胃腸道的響應(yīng)性，這樣能更好地抵御胃酸、膽汁等對(duì)益生菌的破壞，提高其在胃腸道的存活率。

添加保護(hù)劑

在壁材溶液中添加適量的保護(hù)劑也是常用的手段。常見(jiàn)的保護(hù)劑有脫脂奶粉、甘露醇等。脫脂奶粉中的蛋白質(zhì)等成分能夠在益生菌周圍形成一層保護(hù)膜，起到緩沖和隔離外界不良環(huán)境的作用；甘露醇則可以調(diào)節(jié)滲透壓，減少水分對(duì)益生菌的影響，維持其細(xì)胞內(nèi)的生理狀態(tài)，從而在噴霧干燥及后續(xù)儲(chǔ)存過(guò)程中保護(hù)益生菌。

定向遞送的實(shí)現(xiàn)機(jī)制

pH 響應(yīng)性釋放

利用壁材在不同 pH 值環(huán)境下的溶解特性實(shí)現(xiàn)定向遞送。例如，一些以海藻酸鈉為主要壁材的微膠囊，在胃酸環(huán)境（pH 較低）下保持穩(wěn)定，而當(dāng)進(jìn)入腸道的中性或弱堿性環(huán)境時(shí)，海藻酸鈉會(huì)發(fā)生溶解或溶脹，使得包裹在其中的益生菌得以釋放。這種 pH 響應(yīng)性能夠精準(zhǔn)地將益生菌遞送到腸道發(fā)揮作用，避免其在胃部被大量破壞。

酶觸發(fā)釋放

腸道中存在著特定的酶，基于此可設(shè)計(jì)酶觸發(fā)的釋放機(jī)制。比如，以一些可被腸道特定酶降解的聚合物作為壁材，當(dāng)微膠囊到達(dá)腸道后，在相應(yīng)酶的作用下，壁材被分解，益生菌被釋放出來(lái)。這種方式同樣能確保益生菌在合適的部位發(fā)揮益生功效，提高其利用效率。

研究的應(yīng)用前景與挑戰(zhàn)

應(yīng)用前景

噴霧干燥益生菌微膠囊在食品、醫(yī)藥等領(lǐng)域有著廣闊的應(yīng)用前景。在食品領(lǐng)域，可將其添加到功能性食品如酸奶、保健品等中，為消費(fèi)者提供具有更好益生功能的產(chǎn)品；在醫(yī)藥領(lǐng)域，可用于制備益生菌相關(guān)的藥物制劑，輔助治療腸道疾病等，有助于改善患者的腸道微生態(tài)狀況，提高治療效果。

挑戰(zhàn)

盡管取得了諸多進(jìn)展，但仍面臨一些挑戰(zhàn)。一方面，壁材的選擇和優(yōu)化還需要進(jìn)一步深入，以更好地適應(yīng)不同益生菌的特性以及復(fù)雜的體內(nèi)外環(huán)境；另一方面，在大規(guī)模工業(yè)化生產(chǎn)過(guò)程中，如何保證微膠囊的質(zhì)量穩(wěn)定性以及提高生產(chǎn)效率也是亟待解決的問(wèn)題。此外，對(duì)于微膠囊在體內(nèi)的實(shí)際釋放情況以及與腸道微生物的相互作用等還需要更深入的研究，以確保其安全性和有效性。

用于定向遞送的噴霧干燥機(jī)益生菌微膠囊的研究已取得了可觀的進(jìn)展，通過(guò)合理選擇壁材、優(yōu)化制備工藝以及設(shè)計(jì)定向遞送機(jī)制等，為提高益生菌的穩(wěn)定性和益生功效發(fā)揮提供了有效途徑。然而，面對(duì)現(xiàn)存的挑戰(zhàn)，未來(lái)還需持續(xù)深入研究，不斷完善這一技術(shù)，使其在保障人類健康等方面發(fā)揮更大的作用。