牛乳外泌体微胶囊的构建及其环境稳定性提升机制研究

针对牛乳外泌体(BME)在加工、储存及消化环境中稳定性不足的产业化瓶颈，研究人员通过海藻酸钠(SA)-瓜尔胶(GG)复合壁材构建微胶囊系统，经响应面优化实现91.32%包埋率。该微胶囊具有pH响应性溶胀特性，使BME在模拟胃肠消化中蛋白/RNA保留率提升至75%/45%，65°C热处理后巨噬细胞代谢活性达145.19%，储存28天后活性成分保留量达游离组的12-14倍，为功能性乳制品开发提供新策略。

　　

研究背景
牛乳外泌体(Bovine milk exosomes, BME)作为天然纳米级囊泡，携带miRNA、细胞因子等功能成分，在免疫调节、抗氧化等领域展现巨大潜力。然而其产业化面临"三重门"挑战：热加工易变性（65°C即可能失活）、储存期活性骤降（游离BME 28天后几乎失活）、胃肠环境递送效率低（胃酸侵蚀导致RNA降解）。传统解决方案如冻干工艺成本高昂，而食品工业亟需一种兼顾加工耐受性与功能保持率的创新技术。

研究设计与方法
内蒙古乳业技术创新中心联合团队创新性地采用食品级多糖复合体系——海藻酸钠(Sodium alginate, SA)与瓜尔胶(Guar gum, GG)构建微胶囊，通过钙离子交联形成三维网络结构。研究通过响应面法优化壁材配比（最终确定GG 0.5% w/v、SA 1.5% w/v、CaCl₂ 4%），结合扫描电镜观察微观形貌，并系统评估了微胶囊在模拟胃肠液(pH 1.2-7.4)、热处理(65°C/30min)及4°C储存下的保护效果，通过Western Blot检测标志蛋白TSG101/CD9验证包埋后BME完整性。

主要发现

1. 结构特性
   SA-GG微胶囊呈现致密网状结构，水合能力达游离组的3.2倍，在pH 2.0时溶胀率仅18%而pH 7.4时骤增至320%，展现智能响应特性。

2. 加工稳定性
   热处理组巨噬细胞代谢活性显著高于游离组（145.19±0.42% vs 137.50±0.73%，P<0.05），SA-GG组CD9蛋白保留率比单一SA壁材高29%。

3. 胃肠递送
   模拟消化6小时后，微胶囊组RNA含量保持45%（游离组仅7%），且促进巨噬细胞代谢活性达120.37±0.57%，显著优于未包埋的失活组。

4. 储存稳定性
   4°C储存28天后，微胶囊组活性成分保留量为游离组的12-14倍，GG的疏水域与SA的氢键网络形成协同保护效应。

机制与意义
研究首次揭示SA-GG复合壁材通过"氢键-疏水协同"机制稳定BME：GG的β-1,4糖苷键形成疏水微区保护核酸，而SA的羧基与Ca²⁺交联构建pH响应性屏障。该技术突破使BME在巴氏杀菌温度(65°C)下保持活性，为开发抗炎乳制品、口服靶向制剂奠定基础。论文发表于《International Dairy Journal》的同时，研究团队已申请微胶囊制备工艺专利，并与蒙牛集团开展中试合作，推动功能性乳品产业化进程。