巴西本土果品副产物（木葡萄皮粉与佩奇果油）在罗伊氏乳杆菌双重乳化-挤出包封中的应用及其体外益生元效应研究

本研究针对益生菌包封材料成本高、天然策略缺乏的问题，探索了巴西特色果品副产物——木葡萄皮粉（富含花青素）和佩奇果油（富含类胡萝卜素）在罗伊氏乳杆菌（L. reuteri）双重乳化-挤出包封中的应用。结果表明，复合使用二者可实现高达99%的包封率，冷藏30天后活菌数仍＞8 log CFU/g，体外模拟消化存活率＞82%，并能有效抵抗热、渗透及酸应激；同时展现出与低聚果糖（FOS）相当的益生元效应，为开发低成本、功能性益生菌递送系统提供了新思路。

　　

在追求健康生活的今天，益生菌因其对肠道微生态的调节功能而备受关注。然而，如何让这些脆弱的微生物顺利通过胃部的强酸环境、胆盐的考验，并最终在肠道中定植发挥功效，一直是科研与产业界面临的挑战。传统的包封材料虽有一定保护作用，但成本较高且缺乏天然来源的多元化策略，这促使科学家将目光转向天然副产物的高值化利用。

正是在此背景下，来自巴西坎皮纳斯大学食品生物技术实验室的研究团队聚焦两种特色水果——木葡萄（Myrciaria jaboticaba）和佩奇果（Caryocar brasiliense）。它们不仅是巴西的生物宝藏，木葡萄皮富含花青素（anthocyanins），佩奇果油则富含类胡萝卜素（carotenoids），这些生物活性物质不仅自身具有抗氧化、抗炎等功能，还可能为益生菌代谢提供保护。研究人员创新性地将这两种副产物应用于罗伊氏乳杆菌（Limosilactobacillus reuteri）DSM 20016的包封中，采用双重乳化-挤出技术（double emulsion–extrusion technique），系统评估了其作为壁材的包封效果、贮藏稳定性、胃肠耐受性以及潜在的益生元作用。该研究成果发表在《The Microbe》上，为天然包封策略和功能性食品开发提供了重要依据。

研究主要采用了以下关键技术方法：通过体外培养模型评估木葡萄皮粉和佩奇果油对L. reuteri生长的促进效应（以FOS为对照）；利用双重乳化-挤出技术制备包封颗粒，以大豆油或佩奇果油为油相，海藻酸钠（sodium alginate）结合木葡萄皮粉为水相，经钙离子凝胶化形成颗粒；通过直接计数法测定包封效率（Encapsulation Efficiency, EE）和贮藏期间活菌数；采用体外模拟胃肠消化模型（含胃蛋白酶、胰酶、胆汁盐）评估包封菌的存活率；并测试了包封菌对热（快速/慢速巴氏杀菌）、渗透（高蔗糖）及酸（柠檬酸）应激的耐受性。

3.1. 体外益生元效应：木葡萄皮粉和佩奇果油对游离L. reuteri细胞增殖和维持的影响

研究表明，L. reuteri的生长依赖有机氮源和碳源。当以木葡萄皮粉和佩奇果油共同作为碳源（JPM培养基）时，其促进细菌增殖的效果与FOS相当，使培养时间缩短66%，活菌数增加0.64 log CFU/mL，而单独使用任一组分则效果不彰。这表明两种副产物在促进益生菌生长方面具有协同效应，可能与花青素和类胡萝卜素的生物活性有关，而非传统的糖类成分。培养基pH监测显示，细菌生长与代谢产酸密切相关，而含副产物的培养基初始pH较低（3.3–3.5），可能与木葡萄皮中多酚、氨基酸和抗坏血酸有关。

3.2. 包封效率（EE）和包封L. reuteri在贮藏期间的细胞存活率

所有包封颗粒的EE均超过90%，其中添加木葡萄皮粉的样品（IGJ、SJA、PJA）EE接近99%，显著高于单一海藻酸钠颗粒（≈90%）。贮藏30天后，含木葡萄皮粉的颗粒（IGJ、PJA）活菌数下降不足0.8 log CFU/g，而其他样品下降至少1.8 log CFU/g。这表明木葡萄皮粉中的纤维素、半纤维素等不溶性成分有效减少了海藻酸钠颗粒的多孔性，增强了包封保护和贮藏稳定性。双重乳化-挤出技术的结合进一步提升了保护效果，较单一乳化技术显著改善存活率。

3.3. 包封L. reuteri在体外消化中的细胞存活

经过6小时体外模拟胃肠消化后，所有包封样品中L. reuteri的存活率均超过74%，最大存活率达82.4%（PJA样品）。细胞数量下降主要发生在肠相阶段（含胆汁盐和胰酶），这与该菌对胆汁敏感的特性一致。包封颗粒有效缓解了消化环境对益生菌的侵害，其中佩奇果油和木葡萄皮粉的复合使用（PJA）表现出最佳保护效果。

3.4. L. reuteri在热、渗透和酸应激下的细胞存活

游离L. reuteri细胞在慢速巴氏杀菌、酸和渗透应激下存活率显著下降。包封后，所有颗粒均提供了一定保护，其中IGJ和PJA样品在渗透和酸应激后活菌数仍高于10⁸ CFU/g。双重乳化-挤出颗粒（SJA、PJA等）对热应激的保护优于单一挤出颗粒，平均减少3.11 log CFU/g的活菌损失。这表明包封策略显著增强了益生菌对加工和环境应激的耐受性。

本研究结论表明，木葡萄皮粉与佩奇果油的协同使用不仅为L. reuteri提供了与FOS相当的益生元效应，促进其生长，而且作为包封壁材显著提高了包封效率、贮藏稳定性和对多种应激（胃肠消化、热、渗透、酸）的耐受性。双重乳化-挤出技术结合天然副产物的策略，成功构建了一种高效、低成本的益生菌包封系统，填补了天然包封材料的空白。该研究为开发基于生物多样性副产物的功能性食品递送系统提供了科学依据，具有重要的应用潜力和商业化前景。