基于大麻蛋白与葛根淀粉复合凝聚的新型微胶囊技术提升罗伊氏乳杆菌DSM 17938益生菌稳定性的研究

本研究针对益生菌在食品加工和胃肠道环境中的存活难题，创新性地采用葛根淀粉(KS)与大麻蛋白(HP)通过复合凝聚(CC)技术构建微胶囊载体，优化了KS:HP质量比1:2、pH 5.0的制备条件。结果表明，KS-HP CC不仅显著提升罗伊氏乳杆菌(Limosilactobacillus reuteri)在模拟胃肠消化(SGID)中的存活率(89%)，还能在30天储存(83.2%)和50℃热处理(94.2%)中保持高活性，同时兼具优异的乳化性能和抗氧化特性，为功能性食品开发提供了新策略。

　　

在功能性食品领域，益生菌因其调节肠道菌群、增强免疫等健康功效备受关注。然而，这些"肠道卫士"在食品加工和人体消化过程中面临严峻挑战：胃酸(pH 2.0)和胆盐会灭活游离菌体，食品热处理和长期储存也会显著降低活菌数。国际益生菌协会建议，益生菌食品需保证每克含10⁸ CFU(菌落形成单位)以上活菌才能发挥功效，但现有封装材料往往难以兼顾保护效果与加工适应性。

针对这一行业痛点，来自阿联酋的研究团队在《Food Research International》发表创新成果，将东方传统食材葛根淀粉(Kudzu starch, KS)与西方流行的大麻蛋白(Hemp protein, HP)跨界组合，通过静电相互作用形成复合凝聚物(complex coacervate, CC)，成功开发出新型益生菌微胶囊系统。研究证实，这种生物聚合物复合材料不仅能抵抗严苛的消化环境，还能在储存和热处理中为益生菌提供"防护舱"，相关技术指标达到行业领先水平。

研究团队首先采用响应面法优化复合凝聚工艺，通过测定浊度和得率确定最佳KS:HP配比(1:2)和pH(5.0)。利用傅里叶变换红外光谱(FTIR)和X射线衍射(XRD)证实了KS与HP的分子间相互作用，扫描电镜(SEM)显示微胶囊呈规则球形结构。喷雾干燥后，通过激光粒度分析、体外模拟消化模型(SGID)、加速储存实验和热处理实验系统评估性能，并采用2,2-二苯基-1-苦基肼(DPPH)自由基清除和铁离子还原(FRAP)等方法测定生物活性。

在"复合凝聚条件优化"部分，研究揭示KS与HP在pH 4.0-5.0区间产生最强静电相互作用，此时凝聚物得率超50%。"物理结构表征"显示KS-HP CC粒径(195.2±14.5 μm)介于单独KS(599.68±18.7 μm)和HP(135.0±11.2 μm)之间，FTIR在1645 cm^-1处的特征峰减弱证实了分子交联。"功能特性"方面，KS-HP CC的乳化活性指数(EAI)达104.53 m²/g，较单独组分提升30%以上，这归因于两亲性结构的改善。

研究最突出的发现在于"益生菌保护效能"。在模拟胃肠消化中，KS-HP CC封装使罗伊氏乳杆菌存活率(89.17%)显著高于游离菌(<60%)；30天室温储存后仍保持83.2%活性，较KS封装提高27个百分点；50℃热处理10分钟后存活率高达94.2%，展现卓越热稳定性。这种保护效应源于CC形成的三维网络结构，能有效阻隔胃酸、胆盐和热应力对菌体的损伤。

该研究的创新价值体现在三方面：其一，首次将KS这一高直链淀粉(22-30%)材料用于益生菌封装，其慢回生特性有助于维持胶囊结构稳定性；其二，HP富含热稳定蛋白(65-80% edestin)，为复合体系提供了结构支撑；其三，建立的"多糖-蛋白"协同保护机制，为开发抗消化、耐储存的益生菌制品提供了新思路。论文中提及的封装效率(97%)和胃肠存活率(89%)等关键指标，均优于既往报道的藻酸盐(80.4%)等传统材料，展现出良好的产业化前景。未来研究可进一步探索KS-HP CC在不同食品基质(如乳制品、烘焙食品)中的应用表现，以及其对肠道菌群调节的具体机制。