食品与生物工程学院发表关于益生菌微胶囊化增强其活性与释放特性的重要成果

近日，食品与生物工程学院唐洁教授团队在国际食品Top期刊《Food Chemistry》（Q1，IF=9.8）发表题为“Effects of spray-freeze-dried microcapsules with different proportions of hydroxypropyl methylcellulose and whey protein isolate on the viability and release property of probiotics”的研究性论文。食品与生物工程学院张兴中副教授为第一作者，唐洁教授为通讯作者。

益生菌是一类对宿主有益的活性微生物，可通过调节宿主黏膜与全身免疫功能、平衡肠道菌群结构发挥健康功效。然而，益生菌自身稳定性较差，易受强酸、高温、高渗透压等环境因素影响而失活。为了解决这一问题，本实验采用了喷雾冷冻干燥微胶囊化技术，用乳清分离蛋白（WPI）和羟丙基甲基纤维素（HPMC）作为复合壁材，将益生菌封装在微胶囊中。探究并阐明不同配比下HPMC与WPI在复合物中的相互作用机制；测定不同HPMC/WPI复配比对微胶囊理化特性与包埋性能的影响；进一步评价微胶囊在不同环境条件下对植物乳杆菌299v（Lactiplantibacillus plantarum 299v）活性的保护效果。本研究可为提升益生菌活性并实现其靶向递送提供可行策略。

论文截图

研究亮点

1.基于羟丙基甲基纤维素/乳清分离蛋白（HPMC/WPI）复配制得喷雾冷冻干燥微胶囊。

2.当HPMC与WPI复配比为1:4时，制得的益生菌微胶囊的稳定性与菌株活性最优。

3.基于蛋白/多糖复合与喷雾冷冻干燥制得的微胶囊可有效提高益生菌的存活能力。

4.包埋植物乳杆菌299v的微胶囊在模拟胃肠道环境中表现出优异的缓释特性。

1.HPMC为非离子型、无电荷多糖，HPMC/WPI复合物中电荷性质由WPI主导，无静电相互作用，只存在氢键作用。

2.HPMC与WPI复配比为1:4时，喷雾冷冻干燥制得的微胶囊粒径最小（29.4 μm）、分布最均匀、孔隙率最高（49.04%）、水分含量最低（3.81%），且具有优异的流散性。益生菌的包埋率高达76.32%，显著高于其他组别。

3.制得的微胶囊显著提升了植物乳杆菌299v在高温、高渗透压、强酸与胆盐环境下的存活率，远高于未包埋的游离菌株。HPMC/WPI复合物形成的致密网络结构有效阻隔了氢离子与胆盐渗透，从而改善了植物乳杆菌299v环境抗逆性。

4.包埋植物乳杆菌299v的微胶囊在4 ℃贮藏稳定性显著优于25 ℃，贮藏6周内活菌数均≥ 6 log CFU/g。在25 ℃贮藏条件下，仅HPMC/WPI复配比1:4组6周内仍达标，致死常数K值最低，贮藏稳定性最好。

5.在体外模拟胃肠道环境中：胃消化阶段，HPMC/WPI复配比1:4释放最慢（2 h 仅释放46.2%），耐胃酸保护作用最强；肠消化阶段，该微胶囊释放曲线符合Box-Lucas1释放模型，其中1:4复配组的控释效果最佳，有效实现了“胃保护、肠释放”的功效。

图文赏析

不同配比下羟丙基甲基纤维素（HPMC）、乳清分离蛋白（WPI）及HPMC/WPI复合物的Zeta 电位(a)、浊度 (b)、傅里叶变换红外光谱(c)与差示扫描量热曲线(d)

不同HPMC/WPI 复合配比的载植物乳杆菌 299v微胶囊的粒径(a)、Zeta电位(b)、粒径分布(c)及跨度值(d)

 不同HPMC/WPI复合配比下载植物乳杆菌299v微胶囊的扫描电镜（SEM）图像（放大倍数：200 倍、1000 倍、10000 倍）

 游离植物乳杆菌299v（空白组）以及载植物乳杆菌 299v的不同HPMC/WPI 复合配比微胶囊，分别在85 ℃水浴加热 2 min（a）、30 g/L NaCl 溶液处理 2 h（b）、pH 2.0 酸性环境处理2h（c）及胆盐处理2 h（d）后的存活率

不同HPMC/WPI 复合配比的载植物乳杆菌299v微胶囊在4 ℃（a）和25 ℃（b）条件下贮藏6周的活菌活性。（c）为上述微胶囊在模拟胃液（SGF）与模拟肠液（SIF）中植物乳杆菌299v的累计释放曲线

作者简介：

张兴中，工学博士，西华大学食品与生物工程学院副教授、硕士生导师。主要从事Pickering乳液界面稳定与调控、食品微胶囊体系的构建与应用研究；担任Food Safety and Health助理编辑，Food Science of Animal Products、《乳业科学与技术》期刊杂志青年编委。目前共发表SCI论文40篇，其中以第一作者或通讯作者身份在Food Hydrocolloids，Food Chemistry，LWT-Food Science and Technology等SCI杂志发表文章18篇，入选ESI高被引论文2篇，发表中文EI与核心论文2篇，申请受理国家发明专利4件，担任Food Hydrocolloids，Food Research International，Food Chemistry等SCI期刊特邀审稿人。主持国家自然科学基金青年基金项目、四川省自然科学基金青年基金项目、西华大学人才引进项目、企事业委托项目共6项。

唐洁，西华大学科技处处长，三级教授，四川省学术和技术带头人。担任四川省第十届食品科学技术学会副理事长、四川省第三届食品安全专家委员会专委会副主任委员、四川省食品安全风险评估专家委员会委员、四川省专家服务团专家、四川省机制体制改革项目专家库专家、四川省高等教育学会教育教学专家库专家，Food Safety and Health期刊共同主编。近年来主持包括国家自然基金、四川省重点研发等省部级以上科研项目10余项，发表学术论文100余篇，获授权发明专利10余项，获科技成果9项，获四川省科技进步二等奖、中国生产力促进奖一等奖、中国轻工业联合会科学技术进步奖、成都市科技进步奖等，获四川省优秀教学成果一等奖2项、三等奖1项。