源于发酵豆芽的益生酵母细胞壁作为控释剂构建三层微胶囊及其强效抗金黄色葡萄球菌活性研究

本研究针对抗生素耐药性问题，探索从发酵豆芽中筛选的益生酵母（Probio）及其细胞壁（YCW）的应用。研究人员通过系统实验证实Pichia kudriavzevii ShS01酵母在模拟胃肠道条件下存活率达82.70%，对金黄色葡萄球菌（S. aureus）抑制率高达88.21%，并展示出抗真菌、抗氧化及吸附能力。进一步利用该酵母细胞壁与海藻酸-壳聚糖构建三层微胶囊（Alg-Ch-YCW），经FTIR和SEM证实有效交联，并在模拟胃肠环境中实现壳聚糖（Ch）的控释和靶向递送，显著增强了对S. aureus的抗菌效果。该研究为开发新型生物防腐剂和微胶囊控释系统提供了新策略。

　　

抗生素耐药性（AR）的日益严重已成为全球食品安全和人类健康的重大威胁。在食品供应链中广泛使用抗生素不仅导致耐药菌株的增加，还可能通过食物链影响生态系统和公共健康。因此，开发安全、有效的抗生素替代品成为研究热点。益生菌（Probio）、益生元（PRE）以及植物源生物活性成分等“益生素（eubiotics）”因其能够调节肠道微生物群平衡、增强免疫系统功能而受到关注。其中，酵母作为一类重要的益生微生物，近年来在抗菌、抗真菌以及作为功能性成分方面的潜力逐步被发掘。然而，关于从传统发酵食品（如发酵豆芽）中筛选益生酵母，并将其细胞壁（YCW）应用于多层微胶囊系统以实现抗菌成分控释的研究仍较为缺乏。

在这一背景下，来自伊朗戈尔甘农业科学与自然资源大学的研究团队在《Food Hydrocolloids》发表了一项研究，他们从自发发酵的芽孢大豆（FSSb）中分离出一株潜在的益生酵母，经鉴定为Pichia kudriavzevii ShS01，并系统评价了其益生特性、抗菌活性以及细胞壁组分在构建三层微胶囊（海藻酸-壳聚糖-酵母细胞壁，Alg-Ch-YCW）中的应用效果。该研究不仅为替代抗生素提供了新的微生物资源，还为抗菌剂的精准递送和控释技术提供了创新思路。

研究人员采用多项关键技术开展研究。首先，通过连续回添（back-slopping, BKS）工艺制备成熟自发发酵豆芽，并从中分离优势酵母。利用模拟胃肠道（SGI）条件进行存活率筛选，并通过分子进化分析（基于ITS序列和MEGA6软件）鉴定菌种。此外，还测定了酵母的自动聚集性、细胞表面疏水性、共聚集能力以及对抗生素和抗真菌剂的敏感性。通过共培养法评估其体外抗菌活性，并借助HPLC分析抗赭曲霉毒素A（OTA）活性。体内实验采用肉鸡模型，通过灌胃给予酵母悬浮液，检测血液生化参数、肝酶活性及对S. aureus的抑制效果。微胶囊的制备采用层层自组装（LbL）技术，并通过FESEM、FTIR和Zeta电位分析其形貌、结构和界面特性，最后在模拟胃肠环境中测试微胶囊的抗菌活性及控释行为。

3.1. 成熟自发发酵豆芽的pH、总滴定酸度（TTA）和微生物数量

经过9天的连续回添发酵，发酵豆芽的TTA达到31.00，pH为4.32，乳酸菌和酵母总数分别为8.6×10⁶ CFU/g和10⁵ CFU/g，表明发酵体系趋于稳定，为益生酵母的筛选提供了合适环境。

3.2. 基于模拟胃肠道存活率的益生酵母筛选

从发酵豆芽中分离出的两株优势酵母中，ShS01在模拟胃肠道（SGI）条件下的存活率最高（82.70%），且无溶血活性，符合潜在益生菌的标准，因此被选为后续研究对象。

3.3. 所选酵母菌株的特性

3.3.1. 分子鉴定

通过ITS序列分析和系统进化树构建，鉴定ShS01为Pichia kudriavzevii，其最近缘菌株为P. kudriavzevii KJ706619.1。

3.3.2. 黏附特性

该菌株表现出较高的自动聚集性（93.84%）和细胞表面疏水性（86.45%），说明其具有较强的肠道黏附潜力，有助于益生功能的发挥。

3.3.3. 抗真菌/抗生素敏感性

ShS01对所用抗生素均表现耐药，对抗真菌剂那他霉素为半敏感（抑菌圈直径16.49 mm），这种先天耐药性为其在抗生素治疗中的应用提供了优势。

3.3.4. 抗菌和共聚集活性

该酵母对金黄色葡萄球菌（S. aureus）的抑制率最高（88.21%），且其共聚集能力与抗菌活性呈正相关，表明共聚集可能是其抑菌机制之一。热灭活细胞对S. aureus的抑制率也达到80.62%。

3.3.5. 抗真菌和抗氧化活性

对黄曲霉（A. flavus）的抑制率（11.56%）显著高于黑曲霉（A. niger）（6.48%），DPPH自由基清除活性为64.49%，显示出良好的抗氧化和抗真菌能力。

3.3.6. 抗OTA活性

活细胞和死细胞对赭曲霉毒素A的去除率分别为13.97%和17.15%，表明酵母细胞壁成分在毒素吸附中起主要作用。

3.3.7. 体内安全性

饲喂酵母的肉鸡血液生化参数和肝酶活性均在正常范围内，证实该菌株具有良好的生物安全性。

3.3.8. 体内抗S. aureus活性

活细胞和死细胞对感染S. aureus的肉鸡的抑制率分别为74.39%和89.71%，表明该酵母及其衍生物具有显著的体内抗菌效果。

3.4. 所制备微胶囊的特性

3.4.1. 形貌、尺寸和Zeta电位

单层（Alg）、双层（Alg-Ch）和三层（Alg-Ch-YCW）微胶囊的平均直径分别为585 μm、638 μm和611 μm。Zeta电位分析显示，三层微胶囊表面带负电（-8.99 mV），与YCW组分中β-葡聚糖（BG）和甘露蛋白的负电性一致。

3.4.2. FTIR分析

FTIR光谱证实了Alg与Ch之间通过离子键和氢键交联，而Ch与YCW之间主要通过静电作用和氢键结合，增强了微胶囊的结构稳定性。

3.4.3. 抗菌活性及壳聚糖的控释

在模拟胃肠条件下，三层微胶囊对S. aureus的抑制效果显著低于双层微胶囊，表明YCW外层有效延缓了壳聚糖的释放。释放动力学拟合表明，双层微胶囊符合Higuchi模型（扩散控释），而三层微胶囊更符合零级模型（恒速控释），证明YCW涂层实现了壳聚糖的持续释放和结肠靶向递送。

研究结论与讨论部分强调，该研究成功从发酵豆芽中筛选出一株具有多种益生特性的酵母菌Pichia kudriavzevii ShS01，其细胞壁组分可作为有效的控释剂用于构建三层微胶囊系统。该微胶囊系统在模拟胃肠环境中表现出良好的结构稳定性和抗菌活性，能够实现壳聚糖的靶向递送和控释，为解决抗生素耐药性问题提供了新的生物防治策略。此外，酵母及其细胞壁衍生物作为绿色、安全的食品级添加剂，在功能性食品和饲料领域具有广阔的应用前景。未来研究可进一步探索该微胶囊系统在实际食品体系中的应用效果及其与肠道微生物群的相互作用机制。