菊粉与金属酚醛网络单细胞封装技术：提升乳酸双歧杆菌耐受性及肠道定植能力

为解决益生菌在加工和口服过程中存活率低、胃肠道耐受性差及肠道定植能力不足的问题，研究人员通过层状自组装技术，以菊粉（inulin）和单宁酸（TA）/Ca2+ 金属酚醛网络（MPNs）为包覆材料，成功构建了乳酸双歧杆菌（BL）的单细胞封装体系BL@TA@Inulin。该体系显著提升了BL对胃酸、胆盐的耐受性及抗氧化能力，并通过与肠黏膜的氢键作用延长肠道滞留时间（>96 h）。研究为益生菌的高效递送和胃肠道疾病治疗提供了新策略，相关成果发表于《Food Hydrocolloids》。

　　

益生菌被誉为“肠道健康的守护者”，但它们在工业化生产和人体消化过程中面临严峻挑战：冻干工艺的机械应力、胃酸的强腐蚀性、胆盐的破坏作用，以及肠道内过量的活性氧（ROS）都会导致益生菌大量失活。尤其对于严格厌氧的乳酸双歧杆菌（Bifidobacterium lactis, BL）而言，氧气暴露即可致命。更棘手的是，即使幸存下来的益生菌也往往因无法在肠道有效定植而“匆匆过客”。这些问题如同“三座大山”，严重限制了益生菌在功能性食品和疾病治疗中的应用。

针对这一难题，中国某高校的研究团队创新性地将食品级多糖菊粉（inulin）与单宁酸（TA）/Ca²⁺
金属酚醛网络（Metal-Phenolic Networks, MPNs）结合，通过层层自组装（Layer-by-Layer, LBL）技术，为BL打造了一套“纳米级防护装甲”——BL@TA@Inulin。研究发现，这种双涂层结构不仅让BL的胃酸存活率提升近3倍，还能在炎症性肠病模型中将益生菌的肠道滞留时间延长至96小时以上。相关成果发表在食品领域顶级期刊《Food Hydrocolloids》上，为益生菌的精准递送提供了全新解决方案。

研究团队主要运用了三种关键技术：1）静电吸附辅助的LBL自组装构建单细胞封装体系；2）扫描电镜（SEM）和透射电镜（TEM）表征封装结构；3）体外模拟消化模型评估胃肠道耐受性。

Characterization of BL@TA@Inulin
通过SEM观察到BL表面形成均匀的MPNs涂层，TEM进一步显示菊粉在MPNs外层形成三维凝胶网络。粒径分析和Zeta电位证实封装后颗粒带负电（-25.3 mV），有利于肠道黏液吸附。

抗氧化与胃肠耐受性
DPPH和ABTS实验显示TA的酚羟基赋予体系强大自由基清除能力（ROS清除率>90%）。在模拟胃液（pH 2.0）中，BL@TA@Inulin的存活率（68.5%）显著高于未封装组（21.3%），归因于菊粉凝胶对胃酸的物理屏障作用。

肠道定植机制
流变学实验发现TA与黏蛋白的氢键作用使黏液黏度增加47%，体外肠道模型显示封装组在结肠部位的黏附量提升5.8倍。DiD荧光标记证实BL@TA@Inulin在小鼠结肠可滞留96小时以上。

生物安全性
所有原料均为GRAS（公认安全）级食品添加剂，细胞毒性实验显示封装材料对Caco-2细胞活力无影响（存活率>95%）。

这项研究开创性地将益生元（菊粉）与MPNs协同用于益生菌封装，其意义不仅在于突破现有封装技术需多层涂覆（通常>4层）的瓶颈，更通过“防护-靶向-促增殖”三位一体设计：MPNs抵抗氧化应激，菊粉抵御胃酸侵蚀，而TA与黏蛋白的相互作用则巧妙解决了肠道定植难题。尤为重要的是，全食品级材料的选用使该技术可直接应用于酸奶、胶囊等健康食品开发。未来，这种“纳米装甲”策略或将为炎症性肠病（IBD）、肠易激综合征（IBS）等疾病的菌群干预治疗开辟新路径。