噴霧干燥法中藥益生元微膠囊的制備及體外控釋分析

胡 銳，周廣萍，宋維春

(1.海南熱帶海洋學(xué)院，海南三亞 572022；2.海南原漾食品科技有限公司，海南三亞 572022)

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噴霧干燥法中藥益生元微膠囊的制備及體外控釋分析

胡 銳1，周廣萍2*，宋維春1

(1.海南熱帶海洋學(xué)院，海南三亞 572022；2.海南原漾食品科技有限公司，海南三亞 572022)

[目的]尋找水產(chǎn)養(yǎng)殖中抗生素替代品。[方法]以優(yōu)化的中藥配方與相應(yīng)的腸道益生菌群合理配比形成益生元產(chǎn)品，采用噴霧干燥工藝制備中藥復(fù)合益生菌群微膠囊制劑。對中藥益生元微膠囊中益生菌存活率有顯著影響的進(jìn)風(fēng)溫度、出風(fēng)口溫度和進(jìn)料速度3個因素為自變量，以微膠囊中益生菌的存活率為響應(yīng)值，設(shè)計3因素3水平響應(yīng)面分析試驗，通過響應(yīng)面分析確定微膠囊包埋的最佳條件，并通過體外模擬進(jìn)行消化性能分析。[結(jié)果]微膠囊包埋的最佳條件為進(jìn)風(fēng)口溫度187 ℃、出風(fēng)口溫度60 ℃和進(jìn)料速度為32 mL/min，在此噴霧干燥工藝條件下中藥益生元微膠囊中益生菌存活率達(dá)到9.42 logCFU/g，最終的微膠囊產(chǎn)品經(jīng)SEM觀察顆粒外形圓整，大小分布均勻且表面光滑。體外釋放結(jié)果表明，壁材為質(zhì)量分?jǐn)?shù)1%的海藻酸鈉和質(zhì)量分?jǐn)?shù)3%的明膠，在此工藝條件下制備的中藥益生元微膠囊避免其在斜帶石斑魚胃液中快速吸收，減緩其在腸液中釋放，確實提高中藥益生元微膠囊的靶向性和高效性，進(jìn)一步體外攻毒試驗及H.E染色組織病理切片可觀察到微膠囊對于鰻弧菌感染的魚體受損肝臟器官具有明顯療效。[結(jié)論]制備的中藥益生元微膠囊在體外模擬試驗中具有較好的高效性和可控釋放性能，該研究結(jié)果可為該微膠囊的市場化推廣奠定基礎(chǔ)。

中藥益生元；微膠囊；斜帶石斑魚；噴霧法；體外控釋

斜帶石斑魚(Epinepheluscoioides)生長快，適應(yīng)性強(qiáng)，肉質(zhì)鮮美，經(jīng)濟(jì)價值和營養(yǎng)價值高，深受市場青睞，是我國重要的優(yōu)質(zhì)海產(chǎn)食用魚類。然而，隨著高密度集約化養(yǎng)殖模式的推廣，水體污染日益嚴(yán)重，斜帶石斑魚病害情況日益嚴(yán)峻。目前防治魚病的主要方法是使用抗生素和化學(xué)合成藥物，但是這類藥物的大量使用會導(dǎo)致菌株的耐藥性及水產(chǎn)品中的藥物殘留，從而給人類健康造成危害。因此，尋找低毒高效、安全綠色的水產(chǎn)養(yǎng)殖用抗生素替代品具有重大意義。

目前，應(yīng)用于水產(chǎn)養(yǎng)殖業(yè)的抗生素替代品主要集中在中藥添加劑、益生菌群、噬菌體、免疫糖類和藥效營養(yǎng)品5類。研究表明，以魚腥草、金銀花、黃芩、紫草等中藥制成方劑按一定比例與魚飼料混合，能顯著增強(qiáng)水產(chǎn)動物非特異性免疫功能，提高動物攝食率，改良水產(chǎn)品品質(zhì)[1-8]。此外，一些研究表明益生菌無論采用何種添加方法都可以有效作用于養(yǎng)殖動物，并能促進(jìn)其生長、提高免疫系統(tǒng)機(jī)能和改良水質(zhì)[9-11]。李太武等[12]、Park等[13]和黃萬紅等[14]利用不同噬菌體微生態(tài)制劑各自喂養(yǎng)目標(biāo)養(yǎng)殖模型，發(fā)現(xiàn)試驗組死亡率顯著低于對照組，且抑菌效果明顯。石灝等[15]對被溶藻弧菌感染的日本鱘(Charybdisjaponica)注射免疫多糖，發(fā)現(xiàn)其超氧化物歧化酶(SOD)和溶菌酶(LZM)活性明顯高于對照組(P<0.05)。王高學(xué)等[16]采用不同劑量的灰樹花多糖來檢測其對鯉魚血清凝集抗體效價的影響，結(jié)果發(fā)現(xiàn)試驗組抗體水平明顯高于對照組。莊政等[17]用抗體對試驗鱉進(jìn)行浸泡和口服免疫，結(jié)果表明試驗組鱉的免疫力大幅提高。但是，上述抗生素替代品存在對飼料加工條件的適應(yīng)性低、應(yīng)用局限性、效果的不確定性以及成本較高等問題。此外，現(xiàn)有的魚類添加劑還存在易溶于水、魚體攝取率低和浪費嚴(yán)重等現(xiàn)象。

基于中藥治療是通過提高機(jī)體免疫力，促進(jìn)生長來達(dá)到“標(biāo)本兼治”的理念，筆者前期試驗以中藥黃連、黃芩、黃柏和梔子混合物為藥性基質(zhì)，選用4種斜帶石斑魚腸道益生菌為發(fā)酵菌種進(jìn)行固體發(fā)酵制備復(fù)合中藥益生元。為了提高中藥益生元的穩(wěn)定性、體內(nèi)釋放可控性和靶向性，筆者對中藥益生元進(jìn)行微膠囊化包被，探討壁材種類和質(zhì)量配比的選擇、微膠囊制備工藝參數(shù)的優(yōu)化，并對中藥益生元微膠囊進(jìn)行體外模擬胃腸釋放性能，探究不同壁材微膠囊在胃液中穩(wěn)定性和腸體中的高效釋放性能，并通過體內(nèi)攻毒試驗和H.E染色進(jìn)行組織病理切片觀察。

1 材料與方法

1.1 材料

1.1.1 供試魚。斜帶石斑魚由海南原漾食品科技有限公司提供。正式試驗前，挑選60條平均體質(zhì)量(14.00±2.33)g、行為活力強(qiáng)、外觀無傷痕、攝食快速、體色無異常的同齡健康魚苗，人工飼養(yǎng)于室內(nèi)海水循環(huán)系統(tǒng)中暫養(yǎng)，并以添加復(fù)合中藥益生元微膠囊試驗飼料和未添加微膠囊試驗飼料飽食喂養(yǎng)，使之逐漸適應(yīng)試驗飼料和環(huán)境。暫養(yǎng)10 d后，剔除攝食或運動異常的個體，每天正常投食和換水，試驗前1 d停止投喂，確保石斑魚處于空腸狀態(tài)。

1.1.2 藥品、試劑和主要儀器。

1.1.2.1 藥品與試劑?？莶菅挎邨U菌(BacillussubtilisHY-1)、漢遜德巴利海洋酵母(DebaryomyceshanseniiHY-2)、乳酸桿菌(LacticacidbacteriaHY-3)、光合細(xì)菌(ThiocapsaroseopersicinaHY-4)均為海洋熱帶海洋學(xué)院海洋食品工程實驗室保存菌種；鰻弧菌(Vibrioanguillarum)購于南方菌種保藏中心；中藥黃連、黃芩、黃柏和梔子，購于海南三亞醫(yī)藥廣場；明膠、海藻酸鈉、普通營養(yǎng)培養(yǎng)基，MRS培養(yǎng)基，均購自國藥集團(tuán)(上海)化學(xué)試劑有限公司；酪蛋白酸鈉和高熔點油脂(HMF)，購于美國Sans Trans公司；胰蛋白酶(來自于豬胰腺)和胃蛋白酶(10 000 NFU/mg)，購自美國Kodak公司。

1.1.2.2 主要儀器。攪拌器(德國IKA公司)；冷凍離心機(jī)(Beckman J-26-XP，美國)；渦旋振蕩器(德國IKA公司)；培養(yǎng)箱(躍進(jìn)SPX，上海躍進(jìn)醫(yī)藥光學(xué)器械廠)；高速勻質(zhì)器(Model T25-S1，IKA，德國)；小型噴霧干燥機(jī)(YC-1800，上海雅程儀器設(shè)備有限公司)；雙螺旋擠壓機(jī)(TN85-E，山東泰諾藥業(yè)有限公司)，掃描電鏡phenom Pure(中國科學(xué)院大連化學(xué)物理研究所)。

1.2 方法

1.2.1 中藥益生元的包埋及工藝優(yōu)化。①將高熔點油脂(HMF)在50 ℃條件下融化，將此HMF加入到預(yù)先配制的酪蛋白酸鈉溶液(10%，w/w)中，將HMF和酪蛋白酸鈉按照1∶4、1∶2、3∶4和1∶1的比例進(jìn)行加樣，整個加樣過程中溫度控制在40 ℃左右；②將此混合溶液在高速分散器中，以600 r/min的轉(zhuǎn)速分散1 min，再通過高壓均質(zhì)機(jī)在20.69 MPa的壓力下，均質(zhì)3遍，最后將得到的乳狀液在0 ℃條件下過夜保存。③將準(zhǔn)備好的濃縮菌液添加到上述乳狀液中(酪蛋白酸鈉溶液作為對照)，控制其益生菌濃度為108CFU/mL，并且在0 ℃下置于攪拌器中，進(jìn)行噴霧干燥；④進(jìn)一步對微膠囊制備過程中噴霧干燥條件的影響因素進(jìn)行正交試驗和響應(yīng)面分析，以包埋率和噴霧干燥后益生菌存活率為評價指標(biāo)，探討其最佳工藝參數(shù)。

1.2.2 中藥益生元微膠囊表面結(jié)構(gòu)觀察。用導(dǎo)電膠將中藥益生元微膠囊樣品粉末黏在掃描電鏡載物臺上，用刮刀涂勻，多余顆粒用吹風(fēng)機(jī)除去。然后，將該板在鍍金機(jī)下鍍金2.5 min，使得表面的金層厚度約為8.9 nm，最后將制備好的樣品置于掃描電鏡下，通過調(diào)節(jié)樣品和探頭的距離，來獲取樣品表面和內(nèi)部微觀結(jié)構(gòu)SEM圖。

1.2.3 中藥益生元微膠囊體外模擬消化性能分析。

1.2.3.1 人工模擬胃液(Simulated gastric juice，SGJ)的配制[18-19]。取9 mL濃鹽酸和10 g胃蛋白酶加至800 mL蒸餾水中混合均勻，調(diào)節(jié)pH至2.5，用0.22 μm的膜進(jìn)行過濾滅菌。

1.2.3.2 人工模擬腸液(Simulated intestinal juice，SIJ)的配制[20]。將胰蛋白酶和膽鹽均勻地分散于磷酸鹽緩沖液中，使其終濃度分別為1.0和4.5 g/L，調(diào)節(jié)pH至7.4，用0.22 μm的膜進(jìn)行過濾滅菌。

1.2.3.3 中藥益生元微膠囊在模擬胃腸液中的存活試驗。將0.5 g中藥益生元微膠囊均勻分散于4.5 mL在37 ℃下預(yù)熱的人工模擬胃液，溫育1 h后，快速加入37 ℃下預(yù)熱的人工模擬腸液，調(diào)節(jié)pH至7.4，再用磷酸鹽緩沖液將體積定容至10 L，并將該混合液置于37 ℃，100 r/min下溫育4 h。分別于60、120和240 min時取樣，進(jìn)行益生菌群細(xì)胞計數(shù)。

按照以下公式計算存活率：

(1)

式中，Nt為在體外人工模擬胃液或人工模擬腸液中孵育一定時間后存活的益生菌濃度(CFU/g)，N0為人工模擬胃液或人工模擬腸液中添加的益生菌原始濃度(CFU/g)。

按照以下公式計算釋放率：

(2)

式中，Wt為微膠囊起始重量；W0為微膠囊在體外模擬人工模擬胃液(SGI)和人工模擬腸液(SJI)中孵育一定時間后重量。

1.2.4 攻毒試驗。每組分別取20尾斜帶石斑魚進(jìn)行攻毒試驗。斜帶石斑魚的致病菌鰻弧菌(Vibrioanguillarum)進(jìn)行攻毒，攻毒濃度為2.0×106CFU/mL，劑量為30 μL/條，用無菌注射器對魚體腹腔注射攻毒。攻毒后對照組和空白組分別繼續(xù)投喂添加微膠囊的試驗飼料和空白正常飼料，持續(xù)10 d。統(tǒng)計10 d內(nèi)的累計死亡尾數(shù)，按照以下公式計算累計死亡率(Cumulative mortality)：累計死亡率(%)=Dt/D0×100，其中D0為攻毒過程中斜帶石斑魚的初始尾數(shù)，Dt為累計死亡尾數(shù)。

2 結(jié)果與分析

2.1 中藥益生元微膠囊的最佳制備工藝組合驗證 在單因素試驗的基礎(chǔ)上，采用響應(yīng)面分析法考察中藥益生元微膠囊化過程中中藥益生元中的益生菌群存活率與不同的噴霧干燥條件之間的關(guān)系，旨在建立它們之間的回歸方程，并對模型進(jìn)行分析，確定噴霧干燥的最佳工藝組合。以進(jìn)風(fēng)口溫度(℃)、出風(fēng)溫度(℃)和進(jìn)料速度(mL/min)3個因素為自變量，以中藥益生元中益生菌群存活率為響應(yīng)值，設(shè)計3因素3水平響應(yīng)面分析試驗，試驗中心組合設(shè)計的因素與水平見表1。

通過MATLAB 6.5.0軟件的響應(yīng)面回歸過程進(jìn)行數(shù)據(jù)分析，建立二次響應(yīng)面回歸模型，并尋求最優(yōu)響應(yīng)因子水平，得到以下二次回歸方程：

表1 響應(yīng)面試驗中心組合設(shè)計的因素與水平

響應(yīng)面試驗中心組合設(shè)計及其試驗結(jié)果如表2所示。從圖1～3可以看出，中藥益生元微膠囊化工藝參數(shù)的最佳組合為：進(jìn)風(fēng)口溫度187 ℃、出風(fēng)口溫度60 ℃、進(jìn)料速度為32 mL/min。為了證實預(yù)測結(jié)果的真實性，在噴霧干燥最佳工藝組合下對壁材為1%海藻酸鈉和3%明膠，芯材為質(zhì)量分?jǐn)?shù)20%的中藥益生元進(jìn)行3次微膠囊化驗證試驗，所得微膠囊中藥益生元益生菌群的存活率分別為8.98 logCFU/mL、9.13 logCFU/mL和9.07 logCFU/mL，與正交試驗結(jié)果基本一致。

表2 響應(yīng)面試驗中心組合設(shè)計及其試驗結(jié)果

圖1 出風(fēng)口溫度和進(jìn)風(fēng)口溫度對益生菌存活率的影響Fig.1 Effects of air inlet temperature and outlet temperature on the survival rate of probiotics

圖2 出風(fēng)口溫度和進(jìn)料口速度對益生菌存活率的影響Fig.2 Effects of air outlet temperature and feed speed on the survival rate of probiotics

圖3 進(jìn)風(fēng)口溫度和進(jìn)料口速度對益生菌存活率的影響Fig.3 Effects of air inlet temperature and feed speed on the survival rate of probiotics

2.2 中藥益生元微膠囊掃描電鏡分析 從圖4可以看出，微膠囊顆粒呈有規(guī)律的球形，粒徑較小，結(jié)構(gòu)均一，外形規(guī)則且無黏連現(xiàn)象，其表面存在孔隙凹陷，且緊密相連的粗糙密集結(jié)構(gòu)，據(jù)推測這些凹陷結(jié)構(gòu)可能是由于噴霧干燥過程中，在較高的溫度和氣流的共同作用下微膠囊的結(jié)構(gòu)發(fā)生改變所致。此外，在微膠囊的表面可以觀察到一層類似包覆膜的膜層結(jié)構(gòu)和部分益生元微生物單細(xì)胞，說明中藥復(fù)合益生元已被成功包埋在微膠囊內(nèi)。該試驗采用殼聚糖-海藻酸鈉復(fù)凝聚物作為壁材，凝聚物的表面形態(tài)與袁毅樺等[20]研究殼聚糖-海藻酸鈉的表面形態(tài)結(jié)構(gòu)相似。

2.3 同壁材中藥益生元微膠囊體外模擬消化性能分析 由表3可知，未微膠囊化的中藥益生元飼料添加劑在SGF中0.5 h時，益生菌存活率從9.47 logCFU/g降至3.25 logCFU/g，此后均保持在1.0 logCFU/g左右。以海藻酸鈉(Alginate)為壁材的中藥益生元微膠囊添加劑，在模擬SGF條件下1 h內(nèi)釋放率達(dá)到92.4%，且益生菌存活率低至5.66 logCFU/g，該類壁材制備的微膠囊無法保證益生菌順利通過消化系統(tǒng)到達(dá)腸部，在胃部停留時即快速溶解。以明膠為壁材制備的中藥益生元微膠囊，以及以明膠和海藻酸鈉按3∶1、1∶1和1∶3配比為壁材的中藥益生元微膠囊，均在SGF生理周期及條件下均具有較高的存活率和極低的釋放率。

圖4 中藥益生元微膠囊的掃描電鏡觀察結(jié)果Fig.4 SEM observation results of microcapsule of probiotics and Chinese Herbal Medicine

Table 3 Release rates and survival rates of microcapsules of probiotics and Chinese Herbal Medicine from different wall materials in simulated gastric juice

時間Timeh空白組Blankgroup存活率SurvivalratelogCFU/g釋放率Releaserate%明膠Gelatin存活率SurvivalratelogCFU/g釋放率Releaserate%明膠+海藻酸鈉Gelatin+sodiumalginate(3∶1)存活率SurvivalratelogCFU/g釋放率Releaserate%明膠+海藻酸鈉Gelatin+sodiumalginate(1∶1)存活率SurvivalratelogCFU/g釋放率Releaserate%明膠+海藻酸鈉Gelatin+sodiumalginate(1∶3)存活率SurvivalratelogCFU/g釋放率Releaserate%海藻酸鈉Sodiumalginate存活率SurvivalratelogCFU/g釋放率Releaserate%09.47—9.32—9.38—9.35—9.42—9.36—0.53.25—8.563.28.234.38.365.69.096.35.6685.61.01.32—8.043.87.974.97.695.98.786.65.4592.41.50.98—7.665.67.325.77.455.88.687.04.9090.52.00.93—7.466.47.057.57.257.38.577.94.0889.52.50.96—7.406.77.048.37.337.98.548.23.7990.43.00.99—7.417.56.938.57.358.48.499.53.7388.53.51.01—7.387.96.959.76.329.54.7910.73.7289.44.00.87—7.378.66.9110.34.1910.24.7515.73.6989.74.50.92—7.399.56.9211.03.0523.44.6921.23.7189.75.01.03—7.379.76.2711.43.0224.84.6222.83.7390.45.50.96—7.3510.33.8421.83.0625.34.6324.93.7490.26.00.94—7.3610.53.8522.43.0325.64.6625.53.7089.4

從圖5和圖6可以看出，完全以明膠或明膠和海藻酸鈉按一定比例(3∶1、1∶1和1∶3)混合為壁材的微膠囊在SIF條件下均保持極高的益生菌存活率，其中明膠與海藻酸鈉的比例為1∶3的微膠囊同時具備極高的釋放率，在2.5 h內(nèi)達(dá)到最高值(93.2%)，顯著高于其他類型壁材制備的微膠囊。

圖5 不同壁材的中藥益生元微膠囊在人工模擬腸液中釋放率的比較Fig.5 Release rate of microcapsules of probiotics and Chinese Herbal Medicine from different wall materials in simulated gastric juice

2.4 斜帶石斑魚感染鰻弧菌后癥狀及肝組織病理變化 對斜帶石斑魚注射鰻弧菌后，魚體表點狀出血，其中尤以腹部、下頜和鰭較為明顯，軀干部皮膚褐色、糜爛或隆起。腸道充血，肝臟、腎臟腫大，肝呈土黃色，點狀出血。

圖6 不同壁材的中藥益生元微膠囊在人工模擬腸液中存活率的比較Fig.6 Survival rate of microcapsules of probiotics and Chinese Herbal Medicine from different wall materials in simulated gastric juice

從圖7可以看出，造模前肝組織細(xì)胞未見損害，細(xì)胞染色正常(圖7A)；空白飼料喂養(yǎng)，感染鰻弧菌模型組魚體肝組織病理切片，肝細(xì)胞顆粒變性、肝索結(jié)構(gòu)不清晰、間質(zhì)成分增生、炎性細(xì)胞浸潤、部分細(xì)胞為氣球樣變、細(xì)胞核增大，染色變淺(圖7B)；飼料中添加中藥復(fù)合益生元微膠囊喂養(yǎng)，感染鰻弧菌30 d后魚體肝組織病理切片，該組魚體肝細(xì)胞顆粒變性不明顯、肝索結(jié)構(gòu)清晰，僅有少量炎癥細(xì)胞浸潤，細(xì)胞核大小及染色正常，該組發(fā)生率較模型組差異顯著(圖7C)(P<0.05)。

注：A.造模前；B.空白飼料喂養(yǎng)，感染鰻弧菌模型組；C.飼料中添加中藥復(fù)合益生元微膠囊，感染鰻弧菌30 d后。Note: A. Before modeling; B. Feeding by blank feedstuff; C. Adding microcapsules of probiotics and Chinese Herbal Medicine into the feedstuff, after infection of Vibrio anguillarum for 30 d.圖7 空白組和處理組斜帶石斑魚肝組織的HE染色觀察結(jié)果Fig.7 H.E staining paraffin tissue section of liver tissue of Epine phelus coioides in blank control group and treatment group

3 討論

前期通過動物模型構(gòu)建和體外試驗數(shù)據(jù)分析闡明了中藥復(fù)方制劑與益生菌群協(xié)同增效作用機(jī)理，并基于雙向固體發(fā)酵技術(shù)，以優(yōu)化的中藥配發(fā)和腸道益生菌合理配比構(gòu)建高效中藥益生元。微膠囊技術(shù)是將中藥益生元包埋于保護(hù)性結(jié)構(gòu)中，能夠增強(qiáng)它們對消化系統(tǒng)不利影響的抵抗力(胃酸、膽汁、胰酶等)，保證有效中藥組分和足夠活菌數(shù)量通過胃到達(dá)腸道發(fā)揮協(xié)同益生作用。

筆者以明膠和海藻酸鈉為復(fù)合壁材，采用響應(yīng)面分析法考察不同噴霧干燥工藝同微膠囊中益生菌群存活率間的關(guān)系，建立它們之間的回歸方程模型，并對模型進(jìn)行分析，確定噴霧干燥法制備中藥益生元微膠囊的最佳工藝參數(shù)為：進(jìn)風(fēng)口溫度187 ℃、出風(fēng)口溫度60 ℃、進(jìn)料速度為32 mL/min，在此噴霧干燥最佳工藝組合下對壁材為1%海藻酸鈉和3%明膠，芯材為質(zhì)量分?jǐn)?shù)20%的中藥益生元進(jìn)行3次微膠囊化驗證試驗，所得微膠囊中藥益生元益生菌群的存活率分別為8.98 logCFU/mL、9.13 logCFU/mL和9.07 logCFU/mL，與正交試驗結(jié)果基本一致。通過SEM觀察微膠囊的超微結(jié)構(gòu)發(fā)現(xiàn)在最佳工藝參數(shù)組合下制得的微膠囊壁材包覆粉末，無晶體狀，無黏連現(xiàn)象。進(jìn)一步以鰻弧病原菌攻毒斜帶石斑魚建模，HE病理組織切片能明顯觀察到優(yōu)化工藝條件下制備的中藥復(fù)合益生元微膠囊能有效治療鰻弧病原菌對魚體肝臟的損害。

生理學(xué)研究表明，藥物在胃中的滯留時間約為0.5～2.0 h，在小腸的滯留時間約為2～6 h。因此，該研究將2 h作為檢測微膠囊在SGF中釋放效果的時間節(jié)點，6 h作為檢測微膠囊在SIF中消化性能的時間節(jié)點。采用優(yōu)化工藝參數(shù)制備的中藥益生元微膠囊在SGF中孵育2 h釋放率僅為7.9%，益生菌存活率維持在9.0 logCFU/g以上，而將SGF中孵育2 h的微膠囊轉(zhuǎn)移至SIF后3 h內(nèi)釋放率最高可達(dá)93.3%，可以有效保護(hù)益生菌群和中藥活性組分抵抗胃液中胃酸、膽汁和胃蛋白酶的降解作用，提高中藥益生元的靶向性和高效性。

在中藥益生元微膠囊的壁材構(gòu)成中，明膠是由膠原蛋白水解得到的一類蛋白質(zhì)，明膠濃度高低對微膠囊包膜比厚度有決定性作用；若明膠濃度過低，則無法形成一定機(jī)械強(qiáng)度和厚度的微膠囊壁，影響中藥益生元中益生菌群到達(dá)腸道的存活率；若明膠濃度過高，雖然能有效提高益生菌群存活率和包埋率，但是無法及時釋放中藥活性成分和益生菌群調(diào)控斜帶石斑魚生理機(jī)能。微膠囊壁材中海藻酸鈉是一類以β-1，4-糖苷鍵連接不同比例GM、MM和GG片段構(gòu)成的線性聚合物大分子，其分子鏈上帶有羧基，當(dāng)環(huán)境pH高于其解離常數(shù)時海藻酸鈉帶正電荷，環(huán)境pH低于其解離常數(shù)時，海藻酸鈉分子鏈間會發(fā)生聚集作用。因此，海藻酸鈉與明膠按1∶3的比例為壁材構(gòu)建微膠囊在pH 1.2的模擬胃液中，海藻酸鹽迅速轉(zhuǎn)化為幾乎不溶于水的海藻酸，有效抑制了壁材的溶蝕作用，從而阻止芯材中藥益生元的釋放，而當(dāng)外界環(huán)境從SGF換到SIF環(huán)境時，由于海藻酸鈉于芯材內(nèi)有效成分均帶負(fù)電荷，因此將互相排斥導(dǎo)致壁材容易被溶蝕，保證了中藥益生元微膠囊中有效成分的高效性和靶向性。

4 結(jié)論

筆者利用黃連、黃芩、黃柏和梔子作為中藥液體培養(yǎng)基發(fā)酵培養(yǎng)斜帶石斑魚腸道益生菌群，在發(fā)酵過程中中藥復(fù)方制劑的有效藥物成分同益生菌群建立的微生態(tài)平衡協(xié)同作用，在優(yōu)化工藝參數(shù)和最佳壁材配比條件下制備的中藥復(fù)合益生元微膠囊具有生物活性高和穩(wěn)定性強(qiáng)的特點，且對中藥益生元中活性成分和益生菌群具有緩釋和靶向作用，可為在斜帶石斑魚養(yǎng)殖過程中進(jìn)一步推廣中藥益生元微膠囊抗生素替代品奠定基礎(chǔ)

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Preparation of Probiotics Microcapsule of Chinese Herbal Medicine Using Spray Drying Method and ItsinvitroRelease

HU Rui1, ZHOU Guang-ping2*, SONG Wei-chun1

(1. Hainan Tropical Ocean University, Sanya, Hainan 572022; 2.Hainan Origin Food Technology Co., Ltd., Sanya, Hainan 572022)

[Objective] To find the substitutes for antibiotics in aquaculture. [Method] On the basis of the synergistic effect of probiotics and optimal ingredient pattern of Chinese herbal medicine as the prebiotic products, we used spray drying technology to prepare microcapsule of probiotics and Chinese Herbal medicine. Three factors having significant impacts on the survival rate probiotics in microcapsule were used as the independent variables, which were air inlet temperature, air outlet temperature and feed speed. With survival rate probiotics in microcapsule as the response value, response surface analysis experiment was designed with three factors and three levels. The optimal condition for microcapsule embedding was obtained by response surface analysis. Digestive performance was analyzed byinvitrosimulation. [Result] The optimal condition for microcapsule embedding was 187 ℃ air inlet temperature, 60 ℃ air outlet temperature and 32 mL/min feed speed. Under this condition, survival rate of probiotics in microcapsule reached 9.42 logCFU/g. Scanning Electron Microscopy (SEM) was applied to observe the particle shape, which was even, smooth and round. Theinvitrodrug release test showed that the wall material was 1% alginate and 3% gelatin. Under this technology, the prepared microcapsule could avoid the fast absorption in gastrin ofEpinepheluscoioides, slowed down the release in intestinal juice, and enhanced the targeting and efficiency of microcapsule. The virus challengeinvitrotest and H.E staining tissue pathological slices showed that the microcapsule had obvious curative effects on the fish liver damage infected byVibrioanguillarum. [Conclusion] The prepared microcapsule has relatively high efficiency and controlled release performance duringinvitrotest. This research results lays foundation for the market promotion of this microcapsule.

Probiotics in Chinese Herbal Medicine; Microcapsule;Epinepheluscoioides; Spray drying method; Releaseinvitro

海南省科技興海項目(XH201417)。

胡銳(1982- )，男，云南玉溪人，副教授，碩士，從事生物化工方面的研究。*通訊作者，工程師，博士，碩士生導(dǎo)師，從事食品工程研究。

2016-09-14

S 963.73

A

0517-6611(2016)29-0089-06