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复合益生菌微胶囊通过调节肠道菌群提高了奶牛的产奶量和产奶品质

数据来源： 发布时间：2024-11-21

文章名称：

文章名称：Compound probiotics microcapsules improve milk yield and milk quality of dairy cows by regulating intestinal flora

期刊名称：Food Bioengineering

影响因子：5.3

发表时间：2024.11

作者单位：沈阳农业大学

原文链接：  https://doi.org/ 10.1002/fbe2.12084

背景介绍

牛奶是重要的农产品，含有多种必需营养素，奶牛的健康状况直接决定了牛奶的质量。益生菌已被证实具有改善畜牧动物健康，增强免疫力的益生功效。益生菌制剂常面临加工和贮藏稳定性差、体内胃肠道环境适应性不足等问题。因此，选择合适的益生菌制剂制备工艺和方法有助于提升益生菌的益生功效。研究发现，通过微胶囊技术制备的复合益生菌微胶囊能更好地提高复合益生菌（Bacillus coagulans SN‐8 和Saccharomyces boulardii SN‐6）的稳定性。微胶囊包埋后的复合益生菌可有效调节奶牛的肠道菌群，并提高奶牛的产奶量和奶质。

牛奶作为重要农产品，含有多种必需营养素，而奶牛的健康状况最终影响了牛奶的质量。益生菌具有调节畜牧动物胃肠道微生态、提高免疫力、改善动物生长和提高生产的能力，但益生菌制剂往往存在体外加工、贮藏稳定性差，体内耐受胃肠道环境能力差的缺点。微胶囊包埋法已被证实可以提高益生菌的体内、体外稳定性，从而更好发挥益生菌的益生效果。本研究确定了对菌株Bacillus coagulans SN‐8和Saccharomyces boulardii SN‐6进行包埋的微胶囊制备方法，确定了微胶囊壁材，验证了保护剂的保护效果，并对制备得到的复合益生菌微胶囊制剂进行了稳定性分析。通过对制备得到的益生菌微胶囊的益生功效进行评价，发现益生菌微胶囊能够调节奶牛的肠道菌群结构，缓解肠道菌群多样性的降低，同时有效提高奶牛的产奶量以及牛奶品质。

研究内容

 

1. 益生菌微胶囊的制备

 

Bacillus coagulans SN‐8和Saccharomyces boulardii SN‐6的共培养结果表明，两株益生菌能够互相促进其生长，且它们的联用对抑制大肠杆菌和沙门氏菌的能力没有显著影响（表1）。分析三种常见的微胶囊制备方法后发现，空气雾化法和乳化法具有更高的包埋率，且扫描电子显微镜观察发现二者的包埋效果也优于喷雾干燥法，并且空气雾化法制备的微囊粒径更大且球形结构完整。考虑到工业成本问题和环境污染问题，最终选择空气雾化方法制备益生菌微胶囊（图1）。

2. 益生菌微胶囊壁材筛选和保护剂添加

 

以海藻酸钠作为基本壁材，从黄原胶、魔芋胶、卡拉胶、阿拉伯胶、瓜尔胶、刺槐豆胶和β-环糊精七种材料中筛选作为复合壁材的材料。通过扫描电子显微镜观察及综合分析表观溶胀率、包埋率和耐酸存活率，发现β-环糊精作为复合壁材的耐酸性高，结构保持性好，微囊嵌入率高，且益生菌微胶囊在模拟胃液中经过2小时消化后仍保持最高的存活率。因此，选用海藻酸钠和β‐环糊精联合制备益生菌微胶囊（图2）。脱脂奶粉中的乳清蛋白具有两亲性，能够提高微胶囊抗逆性。添加脱脂奶粉作为冻干保护剂，提高了益生菌微胶囊中益生菌活细胞的装载率，并使益生菌微胶囊表面更加光滑，整体结构更紧凑（图3）。

3. 益生菌微胶囊提高了益生菌的体外稳定性

 

将益生菌微胶囊置于人工胃液中孵育，发现与未进行微胶囊包封相比，含有益生菌微胶囊在人工胃液中孵育3 h后仍保持67.5%的存活率。在4 ℃贮藏42天后益生菌存活率超过70%，表明益生菌微胶囊能提高益生菌存活率和储存稳定性。此外，益生菌冷冻干燥微胶囊和常规微胶囊均能在模拟肠液中缓慢释放，并在180 min时仍趋于稳定（图4）。因此益生菌经微胶囊包埋后显著提高了益生菌的稳定性，并具有缓释作用。

4. 益生菌微胶囊制剂可调节奶牛肠道菌群，提高牛奶产量和牛奶品质

在基础饲料基础上，对奶牛进行为期28天的益生菌微胶囊制剂补充，每日给予奶牛1、5、10 g制备的益生菌微胶囊制剂，探究其对肠道菌群和牛奶产量和牛奶品质的影响。对奶牛粪便进行16S rDNA基因测序分析，结果表明益生菌微胶囊制剂可缓解微生物多样性的下降，并改善肠道菌群结构，提高双歧杆菌属等有益菌的丰度、降低志贺氏菌属等有害菌丰度（图5）。记录28天饲喂期内奶牛的产奶量，发现以剂量为10 g/头/天的益生菌微胶囊制剂进行饲喂可以有效抑制奶牛产奶量的下降（表2，图6）。对牛奶品质进行分析，发现与对照组相比，各剂量益生菌微胶囊制剂均能显著提高牛奶蛋白含量，并对脂肪含量有一定水平的提高，中剂量益生菌微胶囊制剂降低了牛奶中的乳糖含量，高剂量益生菌微胶囊制剂对牛奶中尿素氮的含量无显著影响（图6）。


结论

 

通过微胶囊包埋的策略实现了对Bacillus coagulans SN‐8和Saccharomyces boulardii SN‐6的包封，并研究确定了以海藻酸钠和β‐环糊精为微胶囊复合壁材、壳聚糖为外层包衣材料，并添加脱脂奶粉作保护剂，采用空气雾化法的方法进行益生菌微胶囊的制备，有效解决了益生菌活性下降的问题。本研究也表明，此方法制备的益生菌微胶囊制剂能够有效调节奶牛肠道菌群，并提高奶牛的产奶量和牛奶品质，为未来在乳制品生产中应用益生菌微生态制剂提供了理论和应用依据。