益生菌製品質量最重要的標誌之一是活菌數，特別是對那些單純以活菌數為惟一指標的產品來說更為重要。益生菌中套用最多的是雙歧桿菌和乳酸菌等，它們在產品保存中極易失活，如何延長保存期成了這類產品的一大難題。國內外都在試圖通過基因改造或耐酸耐氧菌株的篩選等來提高菌種對酸和氧的抵抗能力；在工藝技術上，通過微膠囊使菌與氧和酸等不利因素隔離，以提高菌的存活率 。
益生菌微膠囊
微膠囊是利用某些天然或合成的大分子材料為囊材，把對光、氧等外界環境敏感的或揮發性強的物質，如香料、揮髮油、營養素、酶、微生物及細胞組織等固體或液體包裹在中心部位，形成直徑為l～5 000μm(通常為5～250μm)的微小膠囊。微膠囊實際上是固定化細胞的一種類型。固定化技術發展經歷了三個階段：第一階段始自1 815年，將醋酸菌附著在刨花上，通過滴流法生產醋酸，同時固定化技術也用於污水處理。這個階段只是經驗式的，沒有固定化的系統理論。第二階段起自1969年，固定化酶用於L—胺基酸的生產以及葡萄糖異構化，但只限於單一酶的固定化，且沒有輔助因子再生。第三階段起自1985年，開始了兩種以上酶的固定化研究和套用，包括輔因子的再生，對固定化細胞在工業產品中的研究和套用均取得了很大的進步。由於固定化細胞比游離細胞具有更多的優越性，因此，固定化細胞在食品與發酵工業、乳品工業、有機合成、化學分析、醫療診斷、環境保護以及能源等各個領域具有極好的運用前景。微膠囊技術就是在此基礎上發展起來的。雖然微膠囊的研究和運用時間不長，但發展迅速，已在醫藥、食品和化工等領域中得到廣泛的運用。
益生菌微膠囊就是利用合適的囊材把菌體包裹住，使之與外部隔絕，以達到保護的目的。微膠囊根據其工藝的不同分為膜殼型和鑲嵌型。膜殼型即是在囊心外包裹囊材形成的微膠囊。而鑲嵌型則是由囊心和囊材互相鑲嵌而成。微膠囊有各種形狀，如球形、葡萄串形、不規則形等。
囊材的選擇
常用的囊材有三大類。
1．天然高分子化合物
天然高分子化合物，如明膠、阿拉伯膠、海藻酸鈉等。
2．半合成大分子化合物
羧甲基纖維素鈉(CMC—Na)，常與明膠配合成複合囊材。羧甲基纖維素鈉濃度為0．1%～0．5%，明膠濃度為3%，二者按2：1配合(v/v)。其他還有乙基纖維素(EC)、甲基纖維素(MC)等。
3．合成高分子囊材
合成高分子囊材常用的有聚乙烯醇、聚乙二醇、聚醯胺等等。一般常用天然或半合成囊材，囊材的選擇原則是安全無毒、成膜性好、隔氧、適合於微生物活體，有的還要求具腸溶性。通常叮在囊材中加入增塑劑，以改善囊材的可塑性。
微膠囊的製備方法
微膠囊的多種製備方法
微膠囊有多種製備方法，如物理化學法中的凝聚法、溶劑—非溶劑法、復乳包裹法，化學法中的界面縮聚法、輻射化學法，物理機械法中的噴霧乾燥法、噴霧凍結法、流化床包衣法等等。對微生物來說利用界面縮聚法、擠壓法等較為合適。最常用的是擠壓法，即將囊心和囊材混合均勻後擠壓到固化劑中固化，或通過噴嘴噴入固化劑中而形成膠囊。
益生菌微膠囊的製備
1 囊心和囊材的製備工藝 益生菌菌種用液體或固體培養基培養，收集和洗滌菌體，然後加人澱粉、奶粉或其他保護劑混合成懸液或冷凍乾燥成菌粉；將合適的囊材配成溶液，經滅菌後與囊心混合均勻。固化劑通常採用0．1～0．3mol/L的氯化鈣溶液滅菌後冷卻待用。
2 微膠囊的製備工藝 將心材和囊材的混合物擠壓成細滴或噴人固化劑溶液中，緩緩攪拌同化，然後收集微膠囊，用緩衝液洗滌三次即得濕的益生菌微膠囊。
濕的微膠囊可直接用於生產各種製劑及添加到食品飲料中。乾燥後的微膠囊除可加人食品飲料外還可製成膠囊、片劑等劑型，其保存期更長。濕微膠囊的乾燥有兩種方式，一是在濕膠囊中加入一些填充劑如澱粉、碳酸鈣、滑石粉等拌勻，然後在不高於40℃下烘乾；二是用噴霧乾燥法進行乾燥。噴霧乾燥的優點是可以以較快的速度使樣品乾燥，其缺點是益生菌的死亡率較高。魏華等 (1998)的實驗表明，當進風溫度為140～160℃時，隨排風溫度升高，死亡率也升高，70～73℃是菌體對溫度最敏感的階段，而從72℃到82℃則死亡率變化不大。從存活率的角度考慮最好的溫度是68～70℃，但此時得到的樣品水分過高，一般選擇80℃左右較為適宜。在這樣的排風溫度下，如果囊材配方選擇較好，則可得到較高的存活率。在最佳化條件下，微膠囊噴霧乾燥後，乳酸菌的存活率為20%左右。影響微膠囊在噴霧乾燥中菌的存活率的主要因素是噴霧時的進出風溫度和囊材的配方。雙歧桿菌由於對氧敏感，不宜用噴霧乾燥法進行乾燥。乾燥微膠囊中菌的存活率與保護劑、水分含量等有密切關係。Selmer—Olsen 等(1999)在瑞士乳桿菌( L ．helveticus)微膠囊的研究中，將培養液在低於5℃溫度下離心收集菌體，將菌體分別懸浮在核糖醇、三甲銨乙內酯、甘油及脫脂奶粉復原乳中，與熱處理過的海藻酸鈉溶液混合，滴入緩慢攪拌下的乳酸鈣溶液中，攪拌30min，即得到濕的乳酸菌微膠囊，用滅菌Ringer液漂洗，去除多餘的鈣離子和游離細胞，在2～3℃下保存。濕的微膠囊通過流化床進行乾燥，流化床進風溫度為5℃，相對濕度55%±2．5%，微膠囊的直徑約3mm。在4種保護劑中，核糖醇和脫脂乳保持菌體存活率相對較高，與起始菌數比，分別為71%和57%。其儲藏過程中的存活率也最高。存活率隨微膠囊內的含水量增高而率下降。
益生菌微膠囊的質量評價
益生菌微膠囊的質量評價包含三個方面，即包埋效率、包埋產率及儲藏期問菌的存活率即穩定性。包埋效率是指微膠囊內外菌存在的數量，微膠囊內部活菌數越高說明包埋效率越高；包埋產率是指產品中的活菌數與微膠囊製備時加入的菌數之比；而穩定性是以在一定儲藏條件下一定時間後菌體的存活率來表示，菌的存活率越高說明穩定性越好。益生菌的微膠囊化是解決產品保存性的重要技術之一，應進一步把菌種選育、新囊材和保護劑的選擇以及膠囊加工技術結合起來，以提高益生菌在儲藏期間的存活率，得到更理想的益生菌製劑。
