益生菌与副益生菌膳食调控家蚕丝素蛋白膜结构及性能的研究

本研究针对再生丝素蛋白膜机械性能受限的问题，创新性地通过家蚕(Bombyx mori)膳食补充益生菌(L. pentosus SF66)和副益生菌(热灭活L. pentosus SF66)，系统探究了营养干预对丝素蛋白二级结构的影响。研究发现膳食补充可显著降低β-折叠(β-sheet)含量，提升无规卷曲(random coil)构象，其中副益生菌组能特异性上调fib-l基因表达。该研究为开发靶向营养策略调控再生丝素蛋白膜性能提供了新思路。

　　

丝绸这种源自蚕茧的天然生物聚合物，在生物医学领域展现出广阔应用前景。从伤口敷料到人工心脏瓣膜，从组织工程支架到3D生物打印墨水，丝素蛋白(silk fibroin)凭借其优异的生物相容性和可调控的机械性能备受青睐。然而，再生丝素蛋白材料普遍存在脆性大、柔韧性不足的瓶颈问题。传统采用甲醇处理或甘油增塑等后修饰方法虽能改善性能，但存在化学残留风险。这促使科学家思考：能否在家蚕吐丝这个"天然工厂"阶段就调控丝蛋白结构？

泰国孔敬大学的研究团队独辟蹊径，将目光投向家蚕的"食谱"。他们通过给家蚕喂食添加益生菌(活菌)或副益生菌(灭活菌)的桑叶，系统研究了不同营养策略对再生丝素蛋白膜结构性能的影响。研究发现，这种"从源头调控"的方法能有效改变丝蛋白二级结构，相关成果发表在《International Journal of Biological Macromolecules》。

研究采用实时荧光定量PCR分析关键丝蛋白基因表达，通过傅里叶变换红外光谱(FTIR)和广角X射线衍射(WAXD)解析蛋白构象，结合力学性能测试综合评价材料性能。实验选用泰国本土Nang Lai x J108杂交品系家蚕，设立对照组(CON-F)、益生菌组(PRO-F)和副益生菌组(PARA-F)三组样本。

物理外观与力学性能
再生丝素蛋白膜表现出明显的组间差异。膳食干预显著改变了材料的拉伸性能，其中副益生菌组展现出最优的力学平衡性。这提示营养补充可能通过影响丝蛋白分子构象来调控宏观性能。

结构特征分析
FTIR和WAXD数据显示，结晶度呈现CON-F > PARA-F > PRO-F的梯度变化。β-折叠含量降低与无规卷曲构象增加直接相关，特别是益生菌组表现出最显著的构象转变。这为理解营养干预影响丝蛋白自组装机制提供了分子层面的证据。

基因表达调控
副益生菌组显示出fibroin heavy chain、fib-l和25-kD polypeptide protein基因的特异性上调，其中fib-l(fibroin light chain)基因表达变化最为显著。这表明灭活菌细胞成分可能通过特定信号通路调控丝蛋白合成。

讨论与展望
该研究首次揭示了益生菌和副益生菌作为家蚕膳食添加剂对丝素蛋白结构的调控作用。与传统的后处理工艺相比，这种"营养干预"策略具有绿色环保、避免化学残留等优势。特别是副益生菌展现出的双重功效——既能调节蛋白构象又可增强基因表达，为开发新型功能性丝蛋白材料提供了新思路。研究提出的机制模型指出，副益生菌细胞壁成分(如肽聚糖、表面蛋白等)可能通过肠道菌群-宿主互作影响丝腺功能。

这项来自泰国研究团队的创新工作，为拓展丝素蛋白材料在柔性电子、可降解医疗器械等领域的应用奠定了重要基础。未来研究可进一步解析特定微生物成分与丝蛋白构效关系，推动"精准营养调控"在生物材料制备中的应用。