植物乳杆菌W1冻干保护剂的开发及其保护机制研究

本研究针对植物乳杆菌(L. plantarum)冻干存活率低的关键问题，开发了由脱脂乳粉(SM)、海藻糖(T)和菊粉(I)组成的复合保护剂SMTI。通过1:8配比混合冻干，使菌株存活率提升至86.87%，并显著增强Na+-K+-ATPase等膜酶活性，有效维持细胞膜完整性。该研究为益生菌制剂工业化生产提供了新型保护剂方案。

　　

在益生菌产业蓬勃发展的今天，植物乳杆菌(Lactiplantibacillus plantarum)因其在肠-心-脑轴中的独特作用成为研究热点。然而这个"明星菌株"却面临着一个致命短板——冻干过程中的高死亡率。数据显示，未经保护的冻干过程会导致90%以上的菌体死亡，而胃酸环境更是让存活率暴跌至2%以下。这种"脆弱性"严重制约了其作为益生菌制剂的开发应用，就像一颗璀璨的钻石被锁在易碎的玻璃柜中。

面对这一行业痛点，吉林农业大学的研究团队展开攻关。他们发现传统保护剂存在保护效果不稳定、成本高昂等问题，特别是对于不同菌株的针对性保护方案更是匮乏。为此，研究人员创新性地将目光投向脱脂乳粉(SM)、海藻糖(T)和菊粉(I)这三种常见物质的组合，试图破解植物乳杆菌W1菌株的冻干保护密码。

研究团队采用多指标评价体系，通过测定冻干存活率、储存稳定性、关键酶活性等参数，系统评估了SMTI复合保护剂的性能。实验过程中运用了冻干工艺优化、膜完整性检测（包括乳酸脱氢酶LDH和β-半乳糖苷酶泄漏量测定）、ATP酶活性分析等关键技术。特别值得注意的是，研究还从吉林省农业大学的菌种保藏中心获取了实验菌株L. plantarum W1，确保了研究材料的可靠性。

在"不同保护剂对植物乳杆菌W1冻干存活率的影响"部分，研究数据清晰地展示出SMTI三者的协同效应。脱脂乳粉形成的粘性保护层、海藻糖的玻璃态保护作用与菊粉的益生元特性相得益彰，使存活率突破性地达到86.87%，较单一保护剂提升显著。

"保护剂对细胞膜完整性的影响"揭示了更深层的保护机制。通过监测Na⁺-K⁺-ATPase、Ca²⁺-Mg²⁺-ATPase等关键膜酶的活性变化，研究人员发现SMTI能有效维持这些"细胞膜卫士"的功能，将LDH泄漏量控制在较低水平。这就像为细胞膜穿上了一件智能防护服，既抵抗了冻干过程中的机械损伤，又减轻了氧化应激。

在"储存稳定性评估"中，经过SMTI处理的冻干菌粉展现出令人惊喜的持久力。储存1个月后，活菌数仍保持在2.87×10⁹ CFU/g的高水平，这为产品的货架期提供了有力保障。研究人员特别指出，这种保护效果可能源于菊粉对菌体应激反应的调控作用。

这项发表于《Food and Bioproducts Processing》的研究，不仅提供了一种成本效益优异的保护剂配方，更从膜生物学角度阐明了其保护机制。该成果的亮点在于：首次证实SM、T、I三组分在特定配比下产生的协同保护效应；创新性地将膜酶活性变化作为评价保护效果的指标；开发出适用于工业化生产的标准化冻干工艺。

正如通讯作者Wang Gang教授团队在讨论部分强调的，这项研究的意义远超出一个菌株的保护方案。它为益生菌制剂的开发提供了新思路——通过精准调控细胞膜功能来增强菌体抗逆性。未来，这种保护剂策略有望拓展至其他重要益生菌的制备过程，推动整个功能性食品产业的升级发展。