动态共价网络封装益生菌：一种提升冻干稳定性与结肠靶向递送的创新策略

针对益生菌在口服递送过程中易受上消化道（GI）酸性环境及机械应力损伤的难题，研究人员通过构建明胶（gelatin）与氧化魔芋葡甘聚糖（OKGM）的动态亚胺交联水凝胶，开发出兼具机械强度（弹性模量5970 Pa）和程序性降解特性的递送系统。该载体在模拟胃液（SGF）中仅7.7%溶胀，结肠酶触发释放，使益生菌存活率提升至89%（SGF）和85%（SIF），为功能性食品和肠道治疗制剂开发提供新思路。

　　

肠道健康与益生菌的功效密切相关，但口服益生菌面临严峻挑战：胃酸（pH 1.5-3.5）和消化酶会灭活90%以上的活菌，导致结肠定植效率低下。传统明胶载体虽能短暂保护益生菌，但机械强度不足且易在37°C下解体。如何设计兼具上消化道耐受性和结肠靶向释放的载体，成为功能性食品和微生物疗法的核心瓶颈。

针对这一难题，国内某研究团队在《Food Hydrocolloids》发表研究，创新性地将动态共价化学引入生物聚合物水凝胶体系。他们通过氧化魔芋葡甘聚糖（OKGM）的醛基与明胶的氨基形成亚胺键（imine bond），构建出具有自修复特性的三维网络。这种动态共价网络不仅赋予水凝胶5970 Pa的高弹性模量，还能通过键的可逆断裂-重组适应胃肠机械应力。

研究采用四大关键技术：1）选择性氧化制备OKGM（醛基含量通过FTIR和¹H NMR验证）；2）动态流变学分析网络交联密度；3）模拟胃肠液（SGF/SIF）梯度消化实验；4）冷冻电镜（SEM）观察益生菌（以双歧杆菌Bifidobacterium为模型）形态完整性。

研究结果
材料表征
OKGM的醛基特征峰（1720 cm^-1）证实氧化成功。HG-2水凝胶（7.7% OKGM）的储能模量（G'）达5970 Pa，远超纯明胶凝胶（~1200 Pa），且应变软化后能恢复90%原始强度。

胃肠耐受性
在SGF中2小时仅溶胀7.7%，而传统载体溶胀率超50%。SIF中6小时后启动降解，归因于OKGM的β-1,4糖苷键抗胰蛋白酶特性。

益生菌保护效能
封装效率96%，冻干后存活率89%（SGF）和85%（SIF）。SEM显示冷冻干燥后菌体形态完整，细胞膜无破裂。

结论与意义
该研究通过动态共价网络工程，实现了益生菌递送系统的三重突破：1）机械屏障抵御胃酸和酶解；2）温度响应性自修复维持载体完整性；3）结肠微生物酶触发释放。相较于现有技术，该系统将益生菌递送效率提升近3倍，且冻干稳定性满足工业化存储需求。这一策略不仅适用于益生菌，还可拓展至蛋白质、疫苗等敏感活性成分的靶向递送，为精准营养干预和肠道疾病治疗提供新范式。