专题介绍：

功能性食品+递送系统与提高生物利用度技术

递送系统和提高生物利用度技术在药食同源食品创新中扮演着至关重要的角色，它们直接决定了产品的功能性与有效性，也将影响企业的市场竞争力。FFL筛选该方向专题技术，为药食同源企业技术创新提供参考。

FFL总结与推荐

该专利技术通过“特选菌株+创新激活剂+多重包埋”的有机组合，精准解决了益生菌产业中“密度低、活性差、成本高”的核心痛点。该技术尤其适用于对菌株活性和稳定性有严苛要求的高端功能性食品、膳食补充剂、婴幼儿配方食品及旨在替代抗生素的绿色饲料添加剂等场景。其核心优势在于，不仅能实现高达10¹² CFU/mL的超高菌株密度，更通过微胶囊技术极大提升了产品在货架期和消化过程中的稳定性，确保了益生菌的靶向释放与高生物利用率，是一套兼具经济效益与技术前瞻性的产业化解决方案。

益生菌在摄入特定数量时能够对宿主健康产生有益作用，其作为活性微生物制剂，在营养与健康领域的应用日益广泛。鼠李糖乳杆菌（Lactobacillus rhamnosus）是其中一种经过充分研究且应用普遍的菌种，其功效涵盖调节肠道菌群、改善免疫功能等。然而，在鼠李糖乳杆菌的工业化生产过程中，存在明确的技术问题。一方面，该菌种对培养基的营养成分有较高要求，常规发酵工艺获得的细胞密度有限，这直接影响了最终产品的活菌含量。另一方面，益生菌菌体作为生命活性物质，对加工和储存过程中的物理化学因素（如温度、压力、氧气）以及进入人体消化道后遇到的低pH值和胆盐环境均十分敏感，导致其存活率降低，生物利用度受到限制。因此，开发能够同时实现高密度培养，并能有效维持菌体活性的制备技术，是益生菌产业发展的一个重要方向。

针对上述技术问题，东北农业大学的研究团队研发了“鼠李糖乳杆菌高密度菌液及其包埋菌粉的制备方法”。该专利提出了一套整合了菌株筛选、发酵工艺优化及微胶囊包埋技术的生产流程，旨在解决鼠李糖乳杆菌生产中存在的活菌数不高和稳定性差的问题。该方法的基础是选择一株性能优异的菌株，并结合一种创新的发酵策略与一种多重壁材的包埋技术，以期获得高活性、高稳定性的鼠李糖乳杆菌粉末制剂。

该技术所采用的鼠李糖乳杆菌菌株分离自传统发酵食品马奶酒，来源于此类自然发酵环境的微生物通常具有较强的环境耐受性。经过实验评估，该菌株显示出多项符合益生菌要求的优良特性。其中包括能够产生细菌素，这是一种由菌体代谢产生的具有抑菌活性的蛋白质或多肽，可抑制肠道中其他微生物的生长。同时，该菌株表现出良好的胆盐耐受性，这是益生菌在进入小肠后维持活性的一个前提条件。该菌株一个尤其突出的特性是：其对肠道上皮细胞的高黏附能力。根据专利文件中的实验数据，在使用Caco-2细胞作为体外模拟肠道上皮细胞的模型时，该菌株的黏附率约为25%，这一数值显著高于其他作为对照的菌株（黏附率约10%或更低）。较高的黏附性使菌株能够更有效地在肠道黏膜定植，从而延长其发挥生理作用的时间。

在发酵工艺方面，该专利方法采用了一种两阶段发酵策略，以提高菌体密度。在第一阶段，使用包含酵母粉、乳糖、脱盐乳清粉和葡萄糖的基础培养基进行12小时的培养。当菌体生长进入对数后期，培养基中的某些营养物质开始变得有限，菌体增殖速率随之减缓。此时，工艺进入第二阶段，即向发酵液中添加1.2%的酵母细胞破碎液。这种破碎液是利用超声波处理啤酒酵母细胞制备而成的。超声处理能够破坏酵母的细胞壁，使其内部富含的营养物质得以释放，主要包括核酸、各类氨基酸、小分子肽、B族维生素以及多种生长因子。这些物质以小分子的形式存在，易于被鼠李糖乳杆菌直接吸收利用，从而为菌体提供了新一轮快速增殖所需的营养，绕过了传统发酵后期因营养耗尽而出现的生长限制。通过添加这种激活剂，发酵液中的最终活菌数量可达到10¹² CFU/mL的水平。

发酵结束后，该工艺还包括一个纳滤浓缩步骤。通过使用纳滤陶瓷膜，在35℃和2.0 Mpa的条件下，去除发酵液中约45%的水分。这一步骤不仅提高了菌液的浓度，也减少了后续干燥工序的处理量，有助于降低生产能耗。

为了保护在高密度发酵中获得的活性菌体，该专利设计了一套多重微胶囊包埋工艺。此工艺通过多种壁材的协同作用，为菌体提供物理和化学防护。首先，向浓缩菌液中加入1.5%的海藻多糖。海藻多糖作为一种天然高分子聚合物，在水中能够形成凝胶网络，将大量菌体固定并包裹在其中，构成微胶囊的初级骨架结构。其次，向混合物中加入0.2%的植物油。植物油的加入可以改善海藻多糖凝胶壁材的物理特性，增加其柔韧性，防止其在干燥过程中因过度失水而变得脆裂。同时，分散在凝胶基质中的疏水性油滴可以形成阻碍水分和氧气渗透的结构，有助于提高菌体在储存期间的存活率。最后，加入3%的环糊精。环糊精是葡萄糖单元构成的环状低聚糖，其分子具有疏水性内腔和亲水性外壁。这种结构使其能够与海藻多糖骨架良好地结合，并在菌体周围形成一个附加的保护层，进一步增强了整个微胶囊体系的稳定性。

完成包埋剂的添加与混合后，采用低温喷雾干燥法将液体制剂转化为固体粉末。该工艺的进风温度设定为110℃，出风温度控制在45℃。出风温度直接关联物料在干燥过程中的实际温度，采用45℃的较低温度，是为了最大限度地减少热力对鼠李糖乳杆菌活性的损伤。通过此干燥过程，由海藻多糖、植物油和环糊精构成的多层防护结构被固定下来，包裹着内部的菌体，最终形成物理性状均一、稳定的微胶囊菌粉。这种多层包埋结构旨在为菌体提供一个缓冲微环境，以抵御外界环境（如氧气、水分）和消化道内环境（如胃酸、胆汁）的不利影响。

综合来看，该专利技术通过对菌株特性、发酵过程和制剂工艺的系统性设计，为鼠李糖乳杆菌的生产提供了一套完整的技术流程。该方法不仅通过激活发酵获得了高密度的菌体，并且利用多重包埋和低温干燥技术有效维持了菌体的活性。该技术产出的高活性、高稳定性鼠李糖乳杆菌微胶囊菌粉，在多个领域具有应用潜力。它可以直接用于制备高单位含量的益生菌膳食补充剂。同时，它也可以作为功能性配料添加到乳制品、固体饮料等普通食品中，以提升产品的健康功能。此外，该制剂在动物饲料领域也具有应用价值，可作为饲料添加剂用于调节动物肠道健康，提高饲料转化效率，并可能作为抗生素的替代品之一，应用于畜牧养殖业。