بررسی متد های نوین میکروکپسولاسیون جهت حفظ پایداری پروبیوتیک ها

1. مقدمه

تحقیقات نشان می‌دهد که روده‌های انسان توسط بیش از 1000 گونه باکتری مستعمره شده‌اند که روی هم ممکن است حدود 1 تا 3 کیلوگرم وزن بدن را تشکیل دهند. برخی از این گونه ها توانایی ایجاد بیماری ها یا اختلالات جدی در سیستم گوارشی را دارند، در حالی که اکثریت عملکردهای مهم بسیاری را انجام می دهند که هضم و جذب مناسب مواد مغذی را امکان پذیر می کند. وظایف اصلی میکروبیوتای روده عبارتند از (1) تولید اسیدهای چرب با زنجیره کوتاه، ویتامین ها و متابولیت ها (2) تجزیه مواد مغذی و (3) محافظت از بدن در برابر عوامل بیماری زا می باشد. از آنجایی که میکروبیوتای روده به حفظ هموستاز روده و سلامت میزبان کمک می کند، روش هایی با هدف اصلاح ترکیب و عملکرد میکروبیوتای روده محبوبیت پیدا کرده اند. از این میان، رایج ترین درمان پروبیوتیک است.

به طور کلی پروبیوتیک‌ها میکروارگانیسم‌های زنده‌ای هستند که در روده زندگی می‌کنند که وقتی به مقدار کافی تجویز شوند، برای میزبان مفید هستند. این میکروارگانیسم های مفید در اواخر قرن نوزدهم یافت شدند و در مجموع میکروبیوتای روده نامیده شدند. برخی از میکروارگانیسم‌های پروبیوتیک مهم گونه‌های باکتری‌های اسید لاکتیک (LAB) هستند که در حفظ زیستی غذاها استفاده می‌شوند، زیرا با تولید باکتریوسین‌ها از رشد باکتری‌های مضر و فاسدکننده جلوگیری می‌کنند. همچنین این باکتری های گرم مثبت، غیر اسپور زا، میله ای شکل، غیر هوازی، کاتالاز منفی فاقد سیتوکروم، مقاوم به هوا، متحمل به اسید و تخمیری اسید لاکتیک را نیز تولید می کنند. پروبیوتیک ها معمولاً اثرات خود را در دستگاه گوارش اعمال می کنند، جایی که ممکن است بر میکرو فلور روده تأثیر بگذارند و همه پروبیوتیک‌ها با رشد باکتری‌های مفید پاسخ ایمنی را تحریک می‌کنند و مکانیسم‌های دفاعی طبیعی بدن را علاوه بر محدود کردن میکروارگانیسم‌های مضری که به روده انسان حمله می‌کنند، تقویت می‌کنند. بنابراین، میکروارگانیسم های پروبیوتیک در درمان لاکتوزمی، آلرژی غذایی، تحریک سیستم ایمنی، کاهش کلسترول سرم خون، فعالیت ضد جهش زا، سطح آمونیاک خون، التهاب، و علائم اسهال، اختلالات روده بزرگ و سرطان روده بزرگ و مثانه مورد استفاده قرار میگیرند.  

به طور گسترده پذیرفته شده است که تعداد سلول های پروبیوتیک زنده موجود در ماتریکس غذایی باید به حداقل غلظت 1000000 تا 10000000 واحد تشکیل کلنی(CFU) در هر گرم یا میلی لیتر برسد تا مزایای سلامتی میزبان را افزایش دهد. با این حال، بسیاری از سویه‌ها ممکن است در طول نگهداری یا تحت شرایط نامطلوب در دستگاه گوارش مانند pH اسیدی معده، آنزیم‌های گوارشی و نمک‌های صفراوی، قابلیت حیات خود را از دست بدهند. ریزپوشانی یک تکنیک جدید و کارآمد برای بهبود زنده ماندن پروبیوتیک ها در محصولات غذایی و دستگاه روده در نظر گرفته شده است، زیرا بقا برای میکروارگانیسم های پروبیوتیکی که هدف آنها پر کردن روده میزبان برای ارائه مزایای سلامتی است، ضروری است.  ریزپوشانی یک استراتژی است که قادر به ارتقاء محافظت از مواد فعال زیستی در برابر عوامل بیرونی (دما، pH، حضور اکسیژن و نور، هضم آنزیمی) و جلوگیری از تکثیر پروبیوتیک در غذا و تغییرات در ویژگی‌های حسی آن است. به طور کلی اصطلاح «ریزپوشانی» به عنوان فرآیندی تعریف می‌شود که در آن ذرات یا قطرات ریز ماده مایع یا جامد توسط یک پوشش احاطه می‌شوند، یا در یک فیلم همگن یا ناهمگن از ماتریکس پلیمری تعبیه می‌شوند تا کپسول‌های کوچکی با خواص مفید فراوان ایجاد کنند. با توجه به اندازه، کپسول ها را می توان به صورت ماکرو (بزرگتر از 5000 میکرومتر)، میکرو (0.2 تا 5000 میکرومتر) و نانوکپسول (کوچکتر از0.2 میکرومتر) طبقه بندی کرد. یک ریزپوشانی موفق پروبیوتیک عمدتاً به سازگاری همه اجزا، یعنی نوع میکروارگانیسم، روش ریزپوشانی و مواد پوشش بستگی دارد.

2. پروبیوتیک ها و مزایای سلامتی آن ها

مفهوم پروبیوتیک ها برای چندین دهه شناخته شده است و تعریف آن در طول زمان با ظهور گزارش های علمی جدید تغییر کرده است. طبق جدیدترین تعریف، پروبیوتیک‌ها «میکروارگانیسم‌های زنده‌ای هستند که وقتی به مقدار کافی تجویز شوند، مزایای سلامتی را برای مصرف‌کننده به ارمغان می‌آورند». عمومی ترین خواص باکتری های پروبیوتیک عبارتند از بخش طبیعی دستگاه گوارش انسان، غیر بیماری زا، ایجاد مقاومت آنتی بیوتیکی، در برابر اکسیژن، صفرا، اسیدهای معده و آنزیم ها پایدار است، ایمن برای مصرف، در تولید فواید سلامتی موثر است، چسبیدن به دیواره روده و تولید عوامل ضد میکروبی برای محافظت از دیواره روده. پروبیوتیک ها به دلیل توانایی آنها در بهبود شرایط سلامتی (از جمله وضعیت روانی) و عملکردهای ثانویه (از جمله سنتز ویتامین و کاهش سطح کلسترول و خطر ابتلا به سرطان کولورکتال) به طور گسترده در صنعت داروسازی استفاده می شوند. تحقیقات نشان می دهد که سویه هایی از جنس های لاکتوباسیلوس، بیفیدوباکتریوم و ساکارومایسس دارای اثرات درمانی هستند. مزایای سلامتی پروبیوتیک ها صرفاً مربوط به سویه خاص یا گاهی متضاد است زیرا سایر اثرات بالقوه بیماری کبد، آلرژی، ایدز هنوز تحت بررسی هستند. ادعاهای متعددی برای پیشگیری و درمان علائم بالینی مختلف توسط پروبیوتیک ها وجود دارد مانند اسهال، بیماری های کبدی، سندرم روده تحریک پذیر، عملکرد سیستم ایمنی افسرده، اختلالات دستگاه ادراری تناسلی، گاستروانتریت، آلرژی های نوزادان، بیماری های تنفسی و بیماری های التهابی روده، کولیت اولسراتیو، بیماری کرون. سرطان، عفونت هلیکوباکتر پیلوری، هضم ناکافی لاکتاز، عدم رشد، چربی خون بالا، و کنترل سطح کلسترول خون. همچنین پروبیوتیک ها در درمان بیماری آلزایمر نیز نقش دارند. مطالعات انجام شده بر روی بیماران مبتلا به بیماری آلزایمر به وضوح کاهش تنوع میکروبی در روده بزرگ و همچنین کاهش تعداد Firmicutes و افزایش باکتریوئیدیت ها را نشان می دهد. این نتایج توسط یک مطالعه بر روی افراد چینی با علائم خفیف بیماری آلزایمر اولیه تأیید شد که تنوع باکتری‌های کمتری در مدفوع خود نسبت به افراد سالم داشتند. این نشان دهنده پتانسیل بزرگ پروبیوتیک ها به عنوان ابزاری برای تعدیل میکروبیوتای روده و حتی برای توسعه روشی جدید برای درمان بیماری آلزایمر است. مخمرهایی مانند Saccharomyces cerevisiae و Saccharomyces boulardii نیز در حال حاضر در آماده سازی پروبیوتیک تجاری برای افرادی که از اسهال مسافرتی یا عفونت های ویروسی دستگاه گوارش رنج می برند در دسترس هستند.

3. پروبیوتیک ها و محصولات غذایی

با توجه به آگاهی و توجه مصرف کنندگان، گسترش سریع مواد غذایی پروبیوتیک در بازار وجود دارد. بزرگترین شرکت های مواد غذایی در جهان مانند Chr Hansen، Danisco، Danone، Nestle، Yakult بخش پروبیوتیک را ارائه کرده اند. در ژاپن و اروپا، پروبیوتیک ها سهم بزرگی در بازار مواد غذایی کاربردی دارند به عبارت دیگر غذاهای پروبیوتیک به طور گسترده در بازار در حال رشد هستند که بین 60 تا 70 درصد از کل بازار مواد غذایی کاربردی جهان را تشکیل می دهندکه در میان آنها محصولات لبنی مانند ماست، کفیر، پنیر، دوغ، بستنی، شیر تخمیر شده، شیرخشک غالب هستند. سویه های باکتریایی اصلی مورد استفاده برای پروبیوتیک مواد غذایی متعلق به چندین گونه لاکتوباسیلوس و بیفیدوباکتریوم است و محبوب ترین گونه مخمر ساکارومایسس سرویزیه است . با این حال، افزودن پروبیوتیک به غذا بستگی به گونه، سویه، نوع غذا، PH ماتریکس غذا و برهمکنش‌های احتمالی با سایر باکتری‌ها دارد .  بیش از 500 غذای پروبیوتیکی در بازار جهانی معرفی شده است که شامل گوشت و محصولات مبتنی بر گوشت مانند سوسیس، ژامبون و گوشت ماهی، شیر و محصولات مبتنی بر شیر، میوه‌های خرد شده، آب‌میوه‌ها، تنقلات، پخش‌های خوراکی و سس مایونز می‌شود بنابراین غذای پروبیوتیکی تنها به لبنیات اولیه محدود نمی شود. این محصولات به دلیل فوایدی که برای سلامتی انسان دارند، توجه جامعه علمی و همچنین مصرف کنندگان را به خود جلب می کنند. از مهم ترین محصولات پروبیوتیک شیر های پروبیوتیک هستند. بزرگترین چالشی که تولید شیر پروبیوتیک با آن مواجه است، حفظ سیالیت مطلوب و جلوگیری از پروتئولیز پروتئین های شیر است که آن را به یک محصول تخمیری یا به عبارت دیگر، محصولی از نوع ماست تبدیل می کند. در واقع افزودن سلول های پروبیوتیک آزاد بافت و طعم شیر معمولی را تغییر می دهد  . شیر تخمیر شده سویا تلقیح شده با LAB نیز به دلیل مزایای سلامتی (خواص تعدیل کننده ایمنی، اثر کاهش چربی) مرتبط با آنها محبوب هستند. محصول پروبیوتیکی دیگر ماست می باشد. ماست حدود 78 درصد از فروش فعلی پروبیوتیک را در بازار جهانی به دلیل پذیرش حسی بالا در اختیار دارد. ادغام سلول های پروبیوتیک میکرو کپسوله شده در ماست ساده و شیر تخمیر شده از کاهش قابل توجه زنده ماندن پروبیوتیک ها به دلیل PH اسیدی در چنین محصولاتی جلوگیری می کند . در مقایسه با سایر محصولات لبنی پنیر دارای خواص سودمندی است که آن را به بهترین حامل پروبیوتیک در مقایسه با سایر محصولات لبنی تخمیر شده تبدیل می کند، از جمله ظرفیت بافری، محتوای چربی نسبتاً بالا و ماتریکس با چگالی بالا، که محافظت بیشتری در طول هضم و انتقال ایجاد می کند. بستنی نیز در سطح جهان، به دلیل طعم‌های مختلف و بافت جذاب، یکی از محبوب‌ترین غذاهای مغذی و خوشمزه در بین تمام طبقات جمعیتی بدون در نظر گرفتن سن است. بنابراین، ما می توانیم بستنی را به عنوان وسیله ای مناسب برای پروبیوتیک ها در نظر بگیرید. در چنین مواردی، بزرگترین چالش ها عبارتند از (1) حفظ کیفیت محصول بستنی یا بهبود بستنی پروبیوتیک، حداقل با حداقل تغییرات حسی، و (2) بهبود محافظت در برابر دمای پایین علاوه بر سایر شرایط سخت. نکته ای که در خیلی از محصولات پروبیوتیک به ویژه بستنی اهمیت دارد بحث تغییر خواص حسی، ویژگی های ارگانولپتیکی و بافت محصول در اثر افزودن پروبیوتیک های ریز پوشانی شده می باشد. بنابراین باتوجه به نوع محصول باید از روش مناسب و متریال مناسب جهت کپسوله کردن استفاده شود. میوه ها و سبزیجات نیز باتوجه به سطوح بالایی از اجزای عملکردی طبیعی مانند فیبرها و پری بیوتیک ها، ویتامین ها، مواد معدنی و آنتی اکسیدان ها، می توانند محصولات پروبیوتیکی ویژه ای تولید کنند. آب میوه همچنین به عنوان یک محیط خوب برای پروبیوتیک ها عمل می کند، زیرا دارای مقادیر بالایی از ترکیبات سالم (مواد شیمیایی گیاهی، آنتی اکسیدان ها، پلی فنول ها، ویتامین ها) است که فواید سلامتی مثبتی برای انسان دارد. برخی از سویه های پروبیوتیک اضافه شده در آب میوه می توانند جذب آهن را در زنان بهبود بخشند  . نان و شیرینی جات پروبیوتیک نیز از محصولات مهمی هستند که ریزپوشانی پروبیوتیک در آن ها اهمیت بسیاری دارد . در حال حاضر، پروبیوتیک نان و سایر محصولات پخته شده و شیرینی ها به دلیل اثرات مضر شدید تیمارهای با دمای بالا، شرایط هوازی که برای بقای پروبیوتیک نامناسب هستند و زمان نگهداری طولانی در برخی دسته ها، علاوه بر واکنش های شیمیایی که در مواد غذایی رخ می دهد، محدود شده است و بنابراین روش‌های میکرو کپسوله‌سازی که باعث افزایش زنده ماندن سلول‌های پروبیوتیک در محصولات نانوایی می‌شود و پایداری آن ها را تضمین می کند، استفاده می شود.

4. تکنولوژی های ریزپوشانی پروبیوتیک ها

ریزپوشانی به عنوان فرآیندی تعریف می شود که در آن قطرات ریز مواد فعال با کپسول کوچک پوشانده می شوند. این کپسول اغلب به عنوان کپسول پوسته، فاز خارجی، ماده حامل، ماتریس یا غشاء نامیده می شود. کپسولاسیون از مواد فعال در برابر تنش های فیزیکی-شیمیایی مختلف محافظت می کند. میکرو کپسولاسیون همچنین از باکتری ها محافظت و بقای آنها را افزایش می دهد. در ادامه برخی از تکنیک‌های ریزپوشانی رایج و نوین را که در صنایع غذایی برای محافظت از میکروارگانیسم‌های پروبیوتیک استفاده می‌شوند، توضیح می‌دهیم. روش های ریزپوشانی برای پروبیوتیک هایی که در محصولات غذایی و دارویی استفاده می شوند، بسته به نوع محصول و پروبیوتیک مورد استفاده، ممکن است متفاوت باشد. روش های متعددی برای میکروکپسولاسیون پروبیوتیک ها وجود دارد. لیوفلیزاسیون، روش انجماد خشک، انجماد مایع  میکروانکپسولاسیون، اسپری درایر و امولسیفیکاسیون از روش های قدیمی محسوب میشوند و در این بین روش اسپری درایر و امولسیفیکاسیون از روش های معتبر و پرکاربردی هستند. در صورتی که سایر روش ها به علت کاهش بقای پروبیوتیک ها و یا پایداری پایین تر در شرایط محیطی کمتر مورد استفاده قرار میگیرند. بنابراین امروزه به سمت روش های نوین گام برداشته اند. روش‌های نوین و نوآورانه برای میکروکپسوله‌سازی در دهه‌های اخیر توسعه یافته‌اند که منجر به ایجاد طیف گسترده‌ای از میکروکپسول‌های پروبیوتیک کاربردی شده است. در ادامه به برخی از متود های نوین میپردازیم.

4.1. Coacervation method

یک فناوری بسیار امیدوارکننده و پرکاربرد برای پروبیوتیک ها به شمار می آید. ریزپوشانی توسط کواسرواسیون اساساً شامل سه مرحله است که تحت هم زدن مداوم انجام می شود. اولین مرحله شامل تشکیل سه فاز شیمیایی غیرقابل اختلاط است. مرحله دوم شامل مرحله ای از رسوب پوشش است که در آن مواد هسته در محلول پوشش پلیمری پراکنده می شود. مرحله آخر، سخت کردن پوشش است، جایی که مواد پوشش غیرقابل اختلاط سفت می شود، که به طور کلی شامل روش های گرم، اتصال متقاطع یا جداسازی است.

4.2. Extrusion technology

اکستروژن یکی از فن‌آوری‌های کپسوله‌سازی پرکاربرد برای محصور کردن میکروارگانیسم‌های پروبیوتیک در ماتریس‌های ژل هیدروکلوئیدی است. عمدتاً محلول‌های بیوپلیمر کاراگینان و آلژینات برای محافظت از پروبیوتیک‌ها در برابر تنش‌های شدید خارجی در طول ذخیره‌سازی استفاده می‌شوند. میکروارگانیسم های پروبیوتیک با محلول هیدروکلوئید مخلوط می شوند تا یک سوسپانسیون تشکیل دهند و سپس از طریق سرنگ اکسترود می شوند. سوسپانسیون تشکیل شده از پروبیوتیک ها و محلول هیدروکلوئیدی سپس در محلول های سخت شونده قرار می گیرند. محلول سخت کننده از کاتیون های دو ظرفیتی (منیزیم یا کلسیم) تشکیل شده است. یک پیشرفت در حال تکامل در فرآیند اکستروژن، روش نازل ارتعاشی است. این روش بر اساس یک اصل مکانیکی است که در آن یک فرکانس ارتعاشی، با دامنه مشخص، به یک جت اکسترود شده اعمال می‌شود که باعث شکسته شدن جت آرام در قطرات با اندازه مشخص می‌شود. عوامل زیادی مانند فاصله بین سوزن و محلول سخت‌کننده، قطر سوزن، کشش سطحی محلول سخت‌کننده، نوع کاتیون‌های مورد استفاده در محلول سخت‌کننده، عامل اندازه و شکل دانه‌های اکسترود شده هستند. این فناوری کپسول هایی با قطر 2 تا 5 میلی متر تولید می کند.

4.3. Impinging aerosol technology

این تکنیک برای تولید کپسول های کوچک با اندازه کمتر از 50 میکرومتر توسعه یافته است. در این روش از دو آئروسل جداگانه استفاده می شود، یکی با سوسپانسیون میکروبی در محلول آلژینات و دیگری با کلرید کلسیم. این آئروسل ها یعنی محلول آلژینات و کلرید کلسیم به ترتیب از بالا و پایین سیلندر تزریق می شوند. میکروکپسول های تولید شده توسط این تکنیک محافظت بهتری از پروبیوتیک‌ها در محیط صفرا و اسید بالا را ارائه می‌دهند. آلژینات سدیم، کلرید کلسیم و کیتوزان آئروسل‌هایی هستند که معمولاً در این روش استفاده می‌شوند که حداکثر بقای سلول‌ها را در طول فرآیند و ذخیره‌سازی ارائه می‌دهند.

4.4. Electrospinning or Electrospraying

در این روش تولید فیبر از طریق میدان الکتریکی خارجی اعمال شده بین دو الکترود و شارژ شدن بر روی محلول پلیمری زیستی حاوی باکتری های پروبیوتیک امکان پذیر است. این باکتری‌های پروبیوتیک در بیوپلیمرها با سرعت ثابتی از طریق سرنگ پمپ می‌شوند و یک قطره در انتهای سوزن تشکیل می‌دهند. ولتاژ ارائه شده به این تجهیزات بین 5 تا 30 کیلو ولت است. هنگامی که کشش سطحی با دفع الکترواستاتیکی بارهای داخل محلول غلبه می‌کند، جت به بیرون پرتاب می‌شود و سپس به سمت کاتدی که معمولاً زمین است حرکت می‌کند. محلول بیوپلیمر در طول سفر جت تبخیر می شود، در حالی که جت با نرخ کرنش بسیار بالا کشیده می شود. این فناوری شامل شرایط شدید و سخت مانند دمای بالا نمی شود، از این رو برای محصور کردن پروبیوتیک ها، ترکیبات حساس، زیست سازگار و زیست تخریب پذیر توصیه می شود.

5. مواد و متریال های مورد استفاده جهت ریزپوشانی پروبیوتیک ها

جهت میکروکپسولاسیون پروبیوتیک ها متریال های مختلفی می توان استفاده کرد که باید برای حفظ کیفیت و اثر بخشی پروبیوتیک ها مناسب باشند. این مواد به عنوان دیواره، پوسته، غشاء، ماده حامل، فاز خارجی یا ماده ماتریکس شناخته می شود. یک ماده پوشش ایده آل باید ویژگی های مطلوب زیر را داشته باشد: از نظر شیمیایی نسبت به مواد هسته بی اثر باشد، توانایی محافظت در برابر شرایط نامطلوب داشته باشد، پایدار، رعایت استانداردهای کیفیت و ایمنی مواد غذایی، دارا بودن ویژگی های رئولوژیکی مانند ویسکوزیته، خاصیت ارتجاعی و ارزان باشد. به منظور استفاده در ریزپوشانی سلول های پروبیوتیک، عوامل پوشش دهنده نیز باید مواد خوراکی تشکیل دهنده فیلم باشند. مواد پوشش خوراکی مبتنی بر پلیمرهای زیستی شامل پروتئین ها (مانند پروتئین آب پنیر، پروتئین حبوبات، پروتئین سویا، ژلاتین، کلاژن و...)، پلی ساکاریدها (مانند آلژینات، کیتوزان، کاراگینان، صمغ عربی، پکتین، نشاسته، کربوکسی متیل سلولز، زانتان و ...) و لیپیدها (مانند فسفولیپیدها و ...) هستند. تا به امروز، هیچ پوشش ایده آلی وجود ندارد که برای همه اهداف مناسب باشد. برای انتخاب مناسب مواد پوشش، وابستگی متقابل با روش ریزپوشانی و میکروارگانیسم پروبیوتیک نیز باید در نظر گرفته شود.

5.1. آلژینات

آلژینات ماده ای است که به طور گسترده به عنوان ماده پوششی برای تولید میکروکپسول ها به روش ژل یونی با استفاده از روش های اکستروژن و خشک کردن اسپری استفاده می شود. آلژینات یک هتروپلی ساکارید بدون شاخه است که از دیواره سلولی جلبک قهوه ای استخراج می شود. این پلی ساکاریدهای طبیعی حاوی بقایای اسید مانورونیک و گولورونیک هستند. با توجه به آرایش متوالی این واحدهای اسیدی، آلژینات‌ها در محلول‌های آبی دارای بارهای منفی هستند که در امتداد اسکلت قرار گرفته‌اند که به آنها اجازه می‌دهد با پلیمرهای ژلاتین با بار مثبت کمپلکس تشکیل دهند. در این شکل، آلژینات ها در pH پایین بسیار پایدار هستند. از این رو، آنها می توانند به طور موثر از مواد فعال تشکیل دهنده هسته کپسول محافظت کنند، در حالی که در شرایط قلیایی متورم می شوند تا پروبیوتیک ها و داروها را در مجرای روده آزاد کنند. از آنجایی که آلژینات ها با سایر پلیمرها زیست سازگار هستند، اغلب با مواد دیگر ترکیب می شوند تا پایدارترین ساختارها را به دست آورند.آلژینات بیشتر با کیتوزان، کربنات کلسیم، ژلاتین، پروتئین آب پنیر و الیگوساکاریدها ترکیب می شود  .

5.2. کیتوزان

کیتوزان، یک پلی ساکارید طبیعی است که در نتیجه دی استیلاسیون کیتین ایجاد می شود، دارای پتانسیل زیادی برای ریزپوشانی سلول های باکتریایی است. کیتوزان قبل از استفاده در ریزپوشانی نیازی به مراحل آماده سازی خاصی ندارد.کیتوزان در مرحله نهایی تولید میکرو کپسول استفاده می شود. نقش آن سخت کردن پوسته اطراف سوسپانسیون سلولی است که هسته کپسول را تشکیل می دهد. کیتوزان اغلب در روش اکستروژن استفاده می شود. کیتوزان به طور گسترده ای به عنوان یک افزودنی برای میکروکپسول های آلژینات استفاده می شود که روی آن به منظور تقویت ساختار ژل آلژینات پوشش داده می شود. میکروکپسول‌های بدون پوشش کیتوزان بیش از حد در معرض اسید معده قرار می‌گیرند، اسید معده به سوراخ‌های سطحی ساختار آلژینات نفوذ کرده و به هسته می‌رسد و باعث کاهش قابلیت حیات سلول‌های باکتریایی می‌شود. اگرچه کیتوزان را نمی توان به تنهایی برای ریزپوشانی سلول های باکتریایی استفاده کرد، اما افزودنی بسیار خوبی است که می تواند بقای باکتری ها را در محصول نهایی افزایش دهد.

5.3. صمغ عربی

صمغ عربی یک صمغ گیاهی طبیعی است که از تنه و شاخه‌های اقاقیا سنگال و سایر درختان از جنس اقاقیا که در آفریقا رشد می‌کنند به دست می‌آید. به دلیل حلالیت خوب در آب، خاصیت امولسیون کنندگی و ویسکوزیته کم برای کپسوله کردن مواد فعال مختلف و پروبیوتیک ها استفاده می شود. برای ریزپوشانی، صمغ عربی نیازی به آماده سازی خاصی ندارد. به صورت صنعتی به دست می آید و مستقیماً در آزمایشات استفاده می شود. با این حال، برای بهینه‌سازی ریزپوشانی باکتری‌های پروبیوتیک، باید توسط موادی مانند ژلاتین تثبیت شود و یک پوشش به اندازه کافی سخت ایجاد شود.

5.4. پکتین

پکتین از برخی میوه‌ها یا پوست میوه‌ها (به عنوان مثال تفاله سیب و پوست مرکبات) استخراج می‌شود. پکتین ها مواد غیر سمی هستند که در صورت ترکیب با یون های فلزی دو ظرفیتی مانند Ca می توانند ساختارهای ژل ایجاد کنند. استفاده از پکتین‌های بسیار متوکسیله می‌تواند منجر به کپسوله‌سازی کارآمد به دلیل استحکام بالای ژل شدن آنها شود. میکروکپسول های مبتنی بر پکتین اغلب با استفاده از روش امولسیونی تهیه می شوند. پکتین در مقایسه با آلژینات در برابر اسیدها و محیط دستگاه گوارش مقاوم‌تر است.

5.5. پروتئین آب پنیر

پروتئین آب پنیر به عنوان محصول جانبی تولید پنیر به دست می آید و به راحتی در تولید میکروکپسول های پروبیوتیک استفاده می شود. آماده سازی پروتئین های آب پنیر برای تشکیل میکروکپسول ها شامل حل کردن ایزوله پروتئین آب پنیر صنعتی در آب دیونیزه و مخلوط کردن کامل آن با هیدروکسید سدیم است. محلول به دست آمده تا دمای 70 درجه سانتیگراد گرم می شود و سپس تا دمای اتاق خنک می شود تا از تجمع پروتئین جلوگیری شود. میکروکپسول‌های مبتنی بر پروتئین‌های آب پنیر عمدتاً با استفاده از تکنیک‌هایی تهیه می‌شوند که نیازی به استفاده از دماهای بالا که قادر به تأثیر نامطلوب بر ساختار محصول نهایی هستند، ندارند. این پوشش در میکروکپسولاسیون توسط تکنیک اکستروژن کاربرد بسیاری دارد.

5.6. پروتئین حبوبات

پروتئین های حبوبات، از جمله پروتئین نخود، نیز به عنوان یک گزینه اقتصادی برای ریزپوشانی برای بهبود زنده ماندن سلول های باکتریایی استفاده شده است. برخی از مزایای پروتئین نخود شامل حلالیت خوب در آب، کف‌پذیری و پایداری در دمای بالا است. پروتئین نخود جدا شده عمدتا از آلبومین و گلوبولین تشکیل شده است. از این میان، گلوبولین مطلوب‌تر است، زیرا آلبومین حاوی بسیاری از مهارکننده‌های آنزیم و لکتین‌ها است که ممکن است بر کیفیت محصولات نهایی تأثیر منفی بگذارد. یکی دیگر از مزایای مهم پروتئین نخود ارزان قیمت بودن آن است.

5.7. پروتئین سویا

پروتئین های سویا نمونه هایی از پروتئین های کروی هستند که در ریزپوشانی پروبیوتیک استفاده می شوند. این پروتئین ها خواص امولسیون کنندگی و ژل کنندگی خوبی دارند که به عنوان مواد ایده آل برای ریزپوشانی کردن از طریق فرآیند کواسرواسیون در نظر گرفته می شوند. در میان سایر پروتئین‌های گیاهی موجود، ایزوله پروتئین سویا منبعی از پروتئین‌های با کیفیت بالا و جایگزین قابل‌اعتمادی برای گیاه‌خواران و افراد حساس به شیر است. علاوه بر این، پروتئین های سویا دارای چندین ویژگی هستند (مانند ژل شدن، امولسیون سازی) که استفاده از آن را به عنوان پوشش در صنایع غذایی مناسب می کند.

5.8. ژلاتین

خواص ژلاتین و توانایی آن در تعامل با طیف گسترده ای از پلی ساکاریدها، استفاده از آن را به عنوان یک ماده پوششی در چندین روش ریزپوشانی مانند اکستروژن، کواسرواسیون پیچیده، سرمایش اسپری، خشک کردن با اسپری و لیوفیلیزاسیون امکان پذیر می کند. یکی دیگر از مزایای خاص استفاده از ژلاتین به عنوان یک ماده پوشش، ساختار خطی آن است که مانع اکسیژن بهتری نسبت به پروتئین های کروی می کند. با این وجود، استفاده از ژلاتین برای ریزپوشانی پروبیوتیک دارای معایب کمی است مانند خلوص متفاوت، که باعث می‌شود وزن مولکولی دقیق در فرآورده‌ها ناشناخته باشد. همچنین معمولاً برای دستیابی به خواص خاص، مانند ویسکوزیته، استحکام ژل، ژلاتین باید با مواد دیگر مخلوط شود .

5.9. فسفولیپیدها

پوشش‌های لیپیدی به عنوان یک ماده پوشش مؤثر در نظر گرفته می‌شوند زیرا به عنوان مانعی در برابر رطوبت، اکسیژن، موجودات شیمیایی، اسیدها، قرار گرفتن در معرض دما و فشار بالا عمل می‌کنند. فسفولیپیدها دسته بزرگی از لیپیدها هستند که معمولاً در صنایع غذایی مورد استفاده قرار می گیرند که توانایی تشکیل امولسیون، میسل و لیپوزوم را دارند. این لیپیدها حاوی فسفر هستند و نقش ساختاری و متابولیکی مهمی در سلول های زنده دارند. فسفولیپیدها پیچیده تر از لیپیدهای ساده (چربی ها و موم ها) هستند. نمونه هایی از فسفولیپیدها عبارتند از اسید فسفاتیدیک (فسفاتیدات) ، فسفاتیدیل اتانول آمین (سفالین) ، فسفاتیدیل کولین (لسیتین) و فسفاتیدیل سرین .دم اسیدهای چرب در فسفولیپیدها یک بار خنثی و یک ویژگی آبگریز ایجاد می کند. این ویژگی ها به فسفولیپیدها ماهیت آمفی پاتیک می دهد که برای تشکیل غشاهای بیولوژیکی ضروری است .