UV-B诱导的RrMYB62-RrOSC4调控模块促进了Rosa roxburghii Tratt.中五环三萜类化合物的生物合成：一种增强功能性植物化学物质的分子机制

《Food Bioscience》：UV-B-induced RrMYB62-RrOSC4 regulatory module promotes pentacyclic triterpenoid biosynthesis in Rosa roxburghii Tratt.: A molecular mechanism to enhancing functional phytochemicals

通过水包水Pickering乳液构建酵母菌与乳酸菌共生体系，优化接种比例、碳氮源浓度及培养条件，结合喷雾干燥微胶囊化技术，使活菌数分别达到1.16×108 CFU/mL和1.22×108 CFU/mL，体外消化后仍保持高活性。该技术实现益生菌协同增效与消化稳定性突破，为混合益生菌制剂开发提供新策略。

　　

李亚杰|张杰|敖莎|曹华强|李燕|李斌|刘世林

华中农业大学食品科学与技术学院，湖北武汉430070，中国

摘要：

在水分-水分（W/W）皮克林乳液中构建了一种共生多菌株益生菌系统，为生产高活力和多功能益生菌提供了一种新策略。在此研究中，酿酒酵母（S. cerevisiae）和瑞士乳杆菌（L. helveticus）在W/W皮克林乳液中共同培养，随后通过喷雾干燥法进行包封。通过系统优化菌种间的相互作用，包括接种方法、接种比例、碳源和氮源浓度以及培养方法，我们建立了一种高效的共培养系统：同时接种，L. helveticus的接种量为10^3 CFU/mL，使用添加了2.0%蔗糖和1.0%酵母提取物的酵母提取物蛋白胨葡萄糖培养基（YPD）培养液，先进行12小时搅拌培养，然后在28°C下进行32小时静止培养。该方法实现了显著的微生物共生作用，使得S. cerevisiae的活菌数达到1.16×10^8 CFU/mL（单菌培养为3.28×10^8 CFU/mL），L. helveticus的活菌数达到1.22×10^8 CFU/mL。益生菌保持了较高的活力（S. cerevisiae：2.43×10^8 CFU/g，L. helveticus：2.12×10^9 CFU/g）。在微胶囊化后，其在体外消化过程中的稳定性也得到了证明（S. cerevisiae：2.20×10^7 CFU/g，L. helveticus：3.47×10^7 CFU/g）。这种共培养系统能够协同增强益生菌的活性和消化稳定性，为开发混合益生菌制剂提供了有益的策略。

引言

复合微生物制剂利用微生物间的协同作用来提高效力、实现多功能性，并确保环境兼容性。这使得它们能够在多个领域得到广泛应用，包括生物医学（Buss等人，2021年；Quan等人，2025年）、畜牧业（Wang等人，2020年）、环境保护（Liu等人，2017年）以及食品工业（Luo等人，2022年）。酿酒酵母（S. cerevisiae）和瑞士乳杆菌（L. helveticus）的混合制剂在发酵产品中得到广泛应用。在研究发酵乳制品（如酸马奶）时发现，当这两种菌共同培养时，可以产生更多的乙醛、乳酸、丁二酮等风味物质，而这些物质单靠一种细菌难以实现（He等人，2014年）。L. helveticus和S. cerevisiae的联合可以改善可可豆发酵过程中的糖代谢和香气形成（Viesser等人，2020年）。其成功应用很大程度上取决于菌株的特异性以及对发酵参数的精确控制。S. cerevisiae可以将蔗糖分解为果糖和葡萄糖，为L. helveticus提供碳源；同时，S. cerevisiae可以合成B族维生素和氨基酸，促进L. helveticus的生长，显著提升其增殖和代谢活性。L. helveticus产生的有机酸可以为S. cerevisiae创造更适宜的酸性微环境，而乳酸和酪蛋白等代谢产物也为S. cerevisiae的生长提供能量（De Vuyst & Leroy，2020年）。然而，S. cerevisiae和L. helveticus之间也可能存在抑制生长和资源竞争的拮抗关系，这可能对最终发酵产品的质量产生影响（Englezos等人，2022年）。因此，研究这两种菌在发酵系统中的相互作用模式有助于揭示微生物与其功能之间的关系，对于理解微生物之间的互利合作/拮抗转化以及提高发酵产品的生产效率和益生菌功能具有重要意义（Salvatore等人，2024年）。

乳液包封技术通过形成物理或化学屏障将益生菌包封在特定基质中，从而形成能够抵抗不良外部条件的稳定微环境（Singh等人，2018年）。W/W（水分-水分）皮克林乳液包封技术使用天然生物相容性材料（如多糖/蛋白质）形成双水界面，避免使用有机溶剂和脂质，特别适合对热敏感的益生菌的温和包封（Zhang等人，2023年）。外壳材料的耐酸性能使其能够在肠道中实现靶向释放。该技术具有优异的物理稳定性和低氧气渗透保护能力，并且完全基于可降解的生物材料（Wei等人，2024年）。喷雾干燥技术是一种高效且连续的粉末化工艺，其核心优势在于能够快速将液态材料转化为流动性良好的干粉，同时保持热敏感成分的生物活性（Jafari等人，2021年）。该技术具有较大的处理能力，能耗相对较低，适合工业化生产（Baumann等人，2021年）。所得产品水分含量低，储存稳定性好，保质期长。通过乳液包封和喷雾干燥相结合的技术制备微胶囊，在功能性食品和药品制备中具有广泛的应用前景（Meng等人，2024年）。

本研究使用食品级W/W乳液同时培养并包封了两种益生菌（S. cerevisiae和L. helveticus），研究了接种方法、接种比例、碳源和氮源浓度以及培养方法对W/W皮克林乳液中混合益生菌活菌数的影响，从而确定了最佳的共培养条件。随后通过喷雾干燥制备了混合益生菌微胶囊，并探讨了这些微胶囊的抗消化性能。这项研究进一步扩展了W/W皮克林乳液包封系统的应用范围，为混合益生菌制剂的制备提供了新的思路。

材料

羟丙基甲基纤维素（HPMC）由河北百友生物技术有限公司提供；麦芽糊精（MD）来自浙江新和成有限公司；微晶纤维素（MCC）由阿拉丁化学试剂有限公司提供；酵母提取物蛋白胨葡萄糖培养基（YPD）培养液和YPD琼脂由青岛海波生物技术有限公司提供；瑞士乳杆菌 CICC 22,536菌株由中国科学院海洋研究所提供。

培养系统的确定

微生物共培养的主要挑战源于菌株间生理特性的差异导致的竞争不平衡（Martinez等人，2025年）。为了解决这一问题，首先需要阐明各菌株之间的协同作用并建立优化的培养系统。混合益生菌在以L. helveticus为主的培养系统中共同培养。

结论

本研究旨在开发一种具有高活性和消化抵抗力的混合益生菌制剂。采用W/W皮克林乳液作为载体，S. cerevisiae和L. helveticus共同培养，随后通过喷雾干燥进行微胶囊化。通过系统优化菌种间的相互作用（接种方法、接种比例、培养基比例和培养模式），并以微观形态和活细胞计数作为评价指标，最终确定了最佳方案。

CRediT作者贡献声明

刘世林：撰写——审稿与编辑、验证、监督、方法学设计、资金申请、概念构思。李斌：撰写——审稿与编辑、监督。李燕：撰写——审稿与编辑、概念构思。张杰：方法学设计、实验研究、数据管理。李亚杰：撰写——审稿与编辑、初稿撰写、实验研究。曹华强：项目管理、数据管理。敖莎：方法学设计、数据管理

利益冲突声明

作者声明没有利益冲突。

数据可用性

数据可应要求提供

利益冲突声明

作者声明没有已知的利益冲突。

致谢

本工作得到了国家自然科学基金（32272469, 32072177）的支持。