酸耐受性桑蚕胶与海藻酸钠/壳聚糖复合微胶囊的制备表征及其在植物乳杆菌递送中的应用

为解决益生菌口服递送面临的胃酸环境挑战，研究人员开发了基于酸耐受性桑蚕胶(SG)联合海藻酸钠(SA)/壳聚糖(CS)的复合微胶囊体系。通过挤出滴注法制备的Lp@SG-SA@CS微胶囊展现出97.66%的包封率(EE)和9.97 log CFU/g的冻干菌存活率，显著提升了对胃酸、胆盐和热应激的耐受性，为益生菌胃肠道靶向递送提供了新策略。

　　

益生菌的"盔甲"革命：酸响应型微胶囊突破胃酸屏障
在人体这个复杂的生态系统中，肠道菌群被称为"第二大脑"，而益生菌则是维护这生态系统健康的关键卫士。植物乳杆菌(Lactobacillus plantarum, Lp)作为益生菌家族的重要成员，不仅能调节肠道菌群平衡，还能产生具有抗菌活性的细菌素。然而这些"健康卫士"在抵达肠道前必须经历胃酸的严酷考验——胃部pH值可低至1.5，如同强酸浴池，足以使大部分益生菌"阵亡"。传统海藻酸钠(sodium alginate, SA)微胶囊虽能提供基础保护，但其多孔结构和酸碱不稳定性导致保护效果有限。

针对这一挑战，中国国家自然科学基金资助的研究团队创新性地利用了桑蚕胶(sanxan gum, SG)这一特殊多糖。这种由鞘氨醇单胞菌(Sphingomonas sanxanigenens)产生的天然聚合物，具有独特的酸响应凝胶特性。研究人员将其与传统SA和壳聚糖(chitosan, CS)结合，通过挤出滴注法构建了三层"防护装甲"：内层SG-SA形成pH敏感凝胶核心，外层CS提供黏膜粘附靶向能力。

研究采用了微胶囊形态表征、傅里叶变换红外光谱(FTIR)和差示扫描量热法(DSC)等技术分析材料特性，通过模拟胃肠消化模型评估保护效果。结果显示，当SG与SA比例为4:6时，微胶囊性能达到最优——包封效率(encapsulation efficiency, EE)高达97.66%，冻干存活率维持在9.97 log CFU/g。更令人振奋的是，在模拟胃液(pH 2.0)中处理2小时后，复合微胶囊保护的Lp存活率比单一SA微胶囊提高2个数量级。

材料特性与微胶囊制备
通过流变学测试证实SG的酸诱导凝胶行为源于羧基质子化导致的分子链交联。FTIR光谱显示SG与SA间存在氢键相互作用，而CS涂层通过静电作用与SG-SA核结合。这种多级结构使微胶囊在pH 2.0时溶胀率(swelling ratio, SR)仅为15.3%，显著低于单一SA微胶囊(48.7%)。

包封效率与菌体活力
采用平板计数法评估发现，Lp@SG-SA@CS微胶囊的EE达到99.14%，冻干后活菌数保持9.97±0.03 log CFU/g。扫描电镜(SEM)显示复合微胶囊表面致密无裂缝，而单一SA微胶囊则呈现明显多孔结构。

环境耐受性测试
在55°C热处理30分钟后，复合微胶囊组的活菌数比游离菌组高4.2 log CFU/g；在0.3%胆盐溶液中，存活率提升3.8倍。最突出的是在模拟胃液中，复合微胶囊使Lp存活时间延长至120分钟，而游离菌在60分钟内完全失活。

这项研究开创性地将SG应用于益生菌递送系统，其价值不仅体现在技术参数的突破，更在于提供了多糖协同作用的分子设计范例。SG的β-D-Man(1→4)β-D-GlcA主链结构赋予其独特的pH响应性，而CS的氨基则实现了肠道靶向功能。这种"酸触发-碱释放"的智能递送机制，为口服生物活性物质的保护提供了普适性方案。论文发表在《Carbohydrate Polymers》上，为功能性食品和药物递送领域开辟了新方向。未来可进一步探索SG与其他生物聚合物的组合，以及其在结肠炎靶向治疗等领域的应用潜力。