降脂合生元的优化：菌株筛选、协同组合、益生元调控与冻干工艺工程以提升稳定性与功效

《Food Chemistry Advances》：Optimizing lipid-lowering synbiotics: strain screening, synergistic consortium formulation, prebiotic modulation, and freeze-drying process engineering for enhanced stability and efficacy

本研究针对降脂益生菌株资源有限、合生元配方机制不明确及冻干过程中功能活性易受损等关键问题，系统开展了降脂合生元的开发研究。通过筛选获得具有高效胆固醇和甘油三酯降解能力的乳酸菌株（Lactobacillus pentosus 9-6和Enterococcus faecalis SMN3-2），优化其协同比例（2:1）并联合乳果糖构建合生元系统，显著提升了体外降脂效率（胆固醇降解率达70.7%，甘油三酯达58.8%）。进一步通过响应面法优化冻干保护剂配方（菌泥与保护剂比例1:6）及关键工艺参数（-80°C预冻12 h），成功制备出活菌数达4.63×109 CFU/g、且保持良好降脂功能的合生元冻干粉。该研究为开发具有辅助降脂功能的益生菌产品提供了理论依据和技术支持，对功能性食品产业发展具有重要意义。

　　

随着人们生活水平的提高，脂质代谢异常引发的健康问题日益突出，开发能够调节血脂的功能性食品成为研究和产业的热点。益生菌因其天然、安全的特性，在调节脂质代谢方面展现出巨大潜力。然而，当前研究面临诸多挑战：高效降解甘油三酯的菌株资源有限，缺乏高通量、高预测性的体外筛选模型；益生菌与益生元之间的相互作用机制不明确，难以进行合生元配方的理性设计；冻干过程中，关键功能酶（如胆汁盐水解酶，Bile Salt Hydrolase, BSH）的活性易受损伤，导致产品功能稳定性差。如何获得兼具高活菌数、高稳定性和显著降脂功效的益生菌制剂，是制约其产业化应用的关键瓶颈。

针对上述问题，发表在《Food Chemistry Advances》上的研究，旨在筛选具有降脂功能的乳酸菌，通过菌株组合构建合生元，并优化冻干工艺，以期开发出具有辅助降脂功能的合生元冻干菌粉。研究人员主要运用了菌株体外降脂活性筛选（包括胆固醇和甘油三酯降解能力测定）、胃肠道耐受性评价（模拟胃液、肠液耐受实验）、菌株分子生物学鉴定（16S rRNA基因测序）、菌株生长特性分析、合生元配方优化（菌株比例、益生元添加）、以及冻干工艺优化（包括单因素实验和Box-Behnken响应面设计优化离心速度、保护剂比例、平衡时间、预冻温度等参数）等一系列关键技术方法。研究所用的80株乳酸菌来源于内蒙古农业大学民族传统食品研究室，分离自传统发酵产品如酸马奶、酸骆驼奶、酸牛奶和泡菜。

3.1. 降脂菌株的筛选

研究人员对80株乳酸菌进行了胆固醇去除能力和甘油三酯降解能力的评估。初步筛选出8株高效降胆固醇菌株和8株高效降甘油三酯菌株。其中，菌株9-6的胆固醇降解率最高，达(70.0 ± 0.5)%；菌株SMN3-2的甘油三酯降解率较高，达(56.9 ± 0.8)%。通过酸、胆盐耐受性及模拟胃肠道流体耐受性测试，进一步筛选出耐受性优良的菌株9-6和SMN3-2作为目标菌株。

3.2. 目标菌株的鉴定及生长特性

经16S rRNA基因序列分析，菌株9-6被鉴定为戊糖乳酸杆菌（Lactobacillus pentosus），菌株SMN3-2被鉴定为粪肠球菌（Enterococcus faecalis）。生长曲线显示，两株菌均在培养6小时后进入对数生长期，分别于14小时和12小时达到最大活菌数。

3.3. 菌株混合比例对降脂效果的影响

将菌株9-6（A）和SMN3-2（B）按不同比例（0:1, 1:0, 1:1, 1:2, 2:1）混合培养，评估其降脂效果。结果表明，A2B1（2:1）比例的组合在胆固醇和甘油三酯降解方面均表现出最佳的综合效果，降解率分别为(68.3 ± 0.8)%和(57.4 ± 1.0)%。

3.4. 益生元对降脂合生元品质的影响

评估了菊粉和乳果糖两种益生元对合生元降脂效果的影响。发现乳果糖与A2B1菌株组合协同效果最佳，使胆固醇和甘油三酯降解率分别提升至(70.7 ± 1.0)%和(58.8 ± 0.7)%。同时，乳果糖还显著增强了复合菌株的酸和胆盐耐受性。

3.5. 保护剂添加量对合生元品质的影响

研究了菌泥与复合保护剂（脱脂乳、蔗糖、抗坏血酸、氯化钠）的不同比例（1:2, 1:4, 1:6, 1:8, 1:10）对冻干存活率和感官评分的影响。确定最佳比例为1:6，此时冻干存活率最高达(96.2 ± 0.5)%，感官评分也最佳。扫描电镜观察显示，该比例下细胞形态完整，保护剂包覆均匀。

3.6. 冻干条件对合生菌存活率的影响

比较了-20°C和-80°C预冻12小时对菌粉存活率的影响。-80°C预冻条件下的存活率((96.7 ± 0.4)%)显著高于-20°C预冻((69.5 ± 0.8)%)，表明深度预冻能有效减少冰晶对细胞的损伤。

3.7. 降脂合生元冻干工艺的优化

通过Box-Behnken响应面设计优化冻干工艺参数，确定最佳条件为：离心力2600 ×g，菌泥与保护剂比例1:6，平衡时间30分钟，预冻条件-80°C、12小时。在此条件下，合生元冻干粉的活菌数达到4.63 × 10⁹ CFU/g，胆固醇和甘油三酯降解率分别为(62.6 ± 0.6)%和(53.8 ± 0.6)%，优于两种市售合生元产品。产品水分含量为(1.55 ± 0.13)%，符合储藏要求。

本研究成功开发了一种高效的降脂合生元系统。通过筛选获得具有优异降脂功能的乳酸菌株Lactobacillus pentosus 9-6和Enterococcus faecalis SMN3-2，并确定其最佳协同比例为2:1。利用乳果糖作为益生元，显著增强了合生元的降脂效能和菌株的胃肠道耐受性。通过系统优化冻干工艺（特别是保护剂比例1:6和-80°C预冻），成功制备出高活菌数（4.63×10⁹ CFU/g）、高稳定性且保持良好降脂功能（胆固醇降解率62.6%，甘油三酯降解率53.8%）的合生元冻干粉。该研究不仅为解决益生菌制剂在活菌数、功能活性保存及稳定性方面的技术难题提供了有效的解决方案，而且为开发具有辅助降脂功能的益生菌产品奠定了坚实的理论和实践基础，对推动功能性食品产业的发展具有重要意义。