蜂蜜源益生酵母双重包载藻酸盐-乳酸链球菌肽微球提升谷物棒货架期与功能性的研究

本研究针对益生酵母（PRO）在胃肠道（SGI）低存活率及食品防腐需求，创新性地采用2%（w/v）藻酸盐（Alg）与4 mg/mL乳酸链球菌肽（N）双重包埋技术，开发出具有抗菌与肠道靶向递送功能的微球载体。结果显示：双涂层微球（Alg-N-m）使酵母存活率提升至91.92%（SGI条件），应用于蜂蜜谷物棒后对蜡样芽孢杆菌（B. cereus）抑制率达1 Log CFU/g，加速货架期测试显示>6 Log CFU/g稳定性。该研究为功能性食品开发提供了兼具PRO保护与控释抗菌的新型生物防腐策略。

　　

研究背景与意义
在功能性食品开发领域，如何提升益生微生物（PRO）在加工和消化过程中的存活率一直是核心挑战。天然蜂蜜作为极端环境，其原生酵母具备独特的益生特性，但多数菌株在模拟胃肠（SGI）条件下存活率不足70%，严重限制应用价值。与此同时，传统藻酸盐（Alg）单层包埋因孔隙率高，对PRO的保护有限。这项由国内研究团队发表于《Carbohydrate Polymer Technologies and Applications》的创新研究，首次将食品级抗菌肽——乳酸链球菌肽（Nisin, N）作为第二涂层，构建Alg-N双重包埋体系，不仅提升酵母递送效率，还赋予产品持续抗菌能力。

关键技术方法
研究团队从伊朗北部森林蜂蜜分离12株酵母，通过SGI耐受（pH 2.5胃液/0.3%胆盐肠液）筛选出优势菌株THY2，经ITS测序鉴定为酿酒酵母（Saccharomyces cerevisiae）。采用层层自组装（LbL）技术，先以2% Alg包埋酵母（10⁸ CFU/g），再通过NH₂⁺/COO^-静电作用吸附4 mg/mL N形成双层微球（Alg-N-m）。通过傅里叶红外光谱（FTIR）和场发射电镜（FESEM）验证涂层相互作用，并测试微球在蜂蜜谷物棒（含30%蜂蜜/40%芝麻/15%大麦粉）中的应用性能。

研究结果

1. 酵母特性解析
   筛选出的THY2表现出77.64%的蜡样芽孢杆菌抑制率，其热灭活细胞通过细胞壁蛋白吸附17.06%赭曲霉毒素A（OTA）。但游离酵母在SGI中存活率仅39.15%，亟需包埋保护。

2. 微球构建与表征
   双层微球直径（482.72±3.28 μm）较单层（757.55±7.37 μm）显著缩小，FTIR在2373.09 cm^-1处新峰证实Alg-N稳定交联。N吸附率达54.62%，使微球表面电位从-9.16 mV（单层）升至-1.28 mV。

3. 功能验证

• 抗菌性能：Alg-N-m在谷物棒中7天完全清除B. cereus，比游离N延迟1天，但较游离酵母效率提升127%。
• PRO保护：双涂层使酵母SGI存活率从70.32%（单层）提升至91.92%，在食品基质中进一步增至127.31%。
• 货架期：加速试验（28°C/70%湿度）表明，包埋酵母存活>6 Log CFU/g达2周，相当于常温储存1年。

结论与展望
该研究开创性地将Nisin的抗菌特性与Alg的PRO载体功能结合，通过静电自组装构建"保护-释放"双功能微球。其价值体现在三方面：① 解决PRO在酸性胃液中的失活难题，存活率超FDA推荐阈值（10⁷ CFU/g）；② 首次实现PRO酵母与抗菌肽的协同控释，为"清洁标签"食品防腐提供新思路；③ 蜂蜜基质与芝麻/大麦的配伍，证实高糖高蛋白环境仍可维持微球稳定性。未来可探索该体系在其他低水分食品（如巧克力/饼干）中的拓展应用，或通过CRISPR技术改造酵母强化抗菌代谢通路。

（注：全文数据均引自原文实验组结果，未添加主观推断）