胶体结构对叶黄素酯软糖消化特性及肠道菌群的调控机制研究

推荐：为解决功能性软糖中胶体基质如何影响叶黄素酯释放及肠道微生态的问题，研究人员通过体外消化和结肠发酵模型，系统评估了果胶、明胶等胶体对颗粒尺寸（234-730 μm）、分散系数（0.14-0.73）及菌群（如Subdoligranulum、Bifidobacterium）的调控作用，揭示了胶体结构通过物理特性与微生物互作优化生物利用度的新机制，为靶向食品设计提供理论依据。

　　

论文解读

研究背景与意义

叶黄素酯作为一种脂溶性类胡萝卜素酯，因其在视觉保护和抗氧化方面的功效被广泛应用于功能性食品。然而，现有研究多集中于剂型开发，忽视了胶体基质对消化行为及肠道菌群的调控作用。这一问题直接影响了叶黄素酯的生物利用度与健康效益的发挥。例如，胶体结构可能通过改变颗粒尺寸（如胃内234-730 μm）或粘度（4.0-30.5 mPa•s）干扰营养释放，而肠道菌群（如Bifidobacterium、Faecalibacterium）的代谢产物短链脂肪酸(SCFA)又与宿主健康密切相关。因此，解析胶体-消化-菌群的互作网络，成为优化功能性食品设计的关键科学问题。

研究方法与技术

研究人员采用体外模拟消化系统（口腔-胃-小肠三阶段）结合结肠发酵模型，分析了8种胶体配方（果胶、明胶等）软糖的物理特性（激光粒度仪测颗粒尺寸、流变仪测粘度）及叶黄素酯释放率（紫外分光光度法）。肠道菌群分析基于16S rDNA测序（健康成人粪便样本n=3），代谢产物通过HPLC检测SCFA（乙酸、丙酸等）和电子鼻分析气体成分（如H₂S、CH₄）。

研究结果

3.1 胃肠消化液特性分析
果胶基软糖（A、E、G）在胃和小肠中呈现显著更大的颗粒尺寸（胃部730 μm vs 明胶组245 μm）和分散系数（0.73 vs 0.14），而明胶基软糖（B、D）因更易消化表现出更高的叶黄素酯释放率（p<0.05）。

3.3 消化特性与胶体相关性
Spearman分析显示，颗粒尺寸与叶黄素酯释放率呈负相关（r=-0.62），果胶通过增加粘度（30.5 mPa•s）延缓消化，而明胶促进小颗粒形成（86 μm）从而提升生物利用度。

3.5-3.8 肠道菌群调控
软糖摄入显著增加Muribaculaceae（+15%）和Lactiplantibacillus（+12%），两者与SCFA合成正相关。明胶-卡拉胶复合软糖（F）特异性促进Bifidobacterium（+8%），而果胶组（A）抑制Bacteroidota（-5%），可能影响肥胖风险（Firmicutes/Bacteroidota比值上升）。

3.11-3.13 代谢效应
所有软糖均升高H₂S和CH₄产量（电子鼻检测），但长期摄入导致丁酸（butyrate）下降（HPLC显示-20%）。冗余分析表明，Muribaculaceae与乙酸（acetate）合成强相关（R²=0.81）。

结论与意义

该研究首次阐明胶体结构通过“物理屏障-菌群代谢”双途径调控叶黄素酯软糖的功能性：果胶通过大颗粒和高粘度延缓消化但可能增加肥胖风险，而明胶促进小颗粒形成和益生菌（如Bifidobacterium）增殖，协同提升SCFA产量。这一发现为设计兼具高生物利用度和益生效应的功能性食品提供了量化指标（如颗粒尺寸<200 μm、分散系数<0.3），并发表于《LWT》。研究不仅填补了胶体-菌群互作机制的理论空白，更为精准营养干预策略的开发奠定了实验基础。