《Foods》：Construction and Performance Evaluation of a Bifidobacterium Delivery System Based on TBP-SA Pickering Emulsion Gels
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一种乳液凝胶（EG-B）通过原位钙交联由苦荞蛋白-海藻酸钠（TBP-SA）纳米复合物稳定的Pickering乳液制备而成，用于长双歧杆菌（Bifidobacterium longum）的包封和递送。对照样品包括游离细菌（Free-B）、Pickering乳液（
一种乳液凝胶（EG-B）通过原位钙交联由苦荞蛋白-海藻酸钠（TBP-SA）纳米复合物稳定的Pickering乳液制备而成，用于长双歧杆菌（Bifidobacterium longum）的包封和递送。对照样品包括游离细菌（Free-B）、Pickering乳液（PE-B）和无油水凝胶（HG-B），用以评估EG-B的包封效率、微观结构、流变学特性、热稳定性、稀释稳定性、胃肠道耐受性、储存稳定性和结肠黏附能力。EG-B表现出双重结构，包含致密的Pickering界面膜和连续的具有类固体流变学特性（G′>>G″）及约100 Pa·s粘度的海藻酸钙凝胶网络，实现了92.66%的包封效率。经巴氏杀菌（72°C，15秒）后活菌数超过6 log CFU/g，在模拟胃肠消化后达到6.12 log CFU/g，显著高于PE-B（5.12 log CFU/g）和HG-B（4.45 log CFU/g）。此外，EG-B在4°C和25°C下储存14天期间显示出最高的活性保持率，并且与PE-B（47.09%）和HG-B（44.65%）相比，具有更高的结肠黏附效率（55.64%）。TBP-SA复合物提供的界面稳定化与凝胶网络形成的结合，为益生菌递送提供了一种简便、食品级的策略。
基于苦荞蛋白-海藻酸钠Pickering乳液凝胶的双歧杆菌递送系统研究解读
研究背景与研究目的
随着精准营养和功能食品产业的快速发展，益生菌产品的研发已从简单的原料添加转向涉及精准活性递送和靶向肠道定植的复杂策略。益生菌作为功能性微生物，极易受到环境胁迫的影响，在食品加工、储存及胃肠消化过程中，因温度波动、pH变化、氧分压和消化酶的作用而失活。益生菌的低存活率成为限制其生理功能和商业应用的关键瓶颈。包封与递送技术被认为是提高益生菌存活稳定性的有效策略。因此，开发安全、稳定、高效的益生菌递送载体，在复杂条件下保护益生菌活性并实现靶向肠道递送，已成为食品生物材料和功能食品领域的研究重点。
乳液凝胶结合了Pickering乳液的优异界面稳定性与水凝胶的三维网络结构，在生物活性成分的包封、缓释和抗胁迫递送方面展现出巨大潜力。此前的研究已成功制备了稳定的苦荞蛋白-海藻酸钠（TBP-SA）纳米复合物和结构稳健的Pickering乳液，为后续益生菌包封和递送提供了可靠的界面基础。然而，此前的工作仅关注TBP-SA稳定的Pickering乳液的制备及其pH稳定性。在本研究中，研究人员将相同的TBP-SA复合物通过原位钙交联转化为结构完整的乳液凝胶（EG-B），并将其应用于益生菌递送。该凝胶化策略旨在进一步增强载体系统的结构稳定性和抗胁迫能力，减少益生菌在加工、储存和胃肠消化过程中的失活。据研究人员所知，这是首次报道将TBP-SA乳液凝胶用于益生菌包封。与大多数需要额外添加胶凝剂的益生菌乳液凝胶系统不同，本系统中的TBP-SA复合物同时充当Pickering稳定剂和凝胶网络前体，无需额外胶凝剂，钙离子仅作为交联触发剂，从而提供了一种更简单、完全由食品级成分组成的制备方法。研究人员假设，利用相同的TBP-SA复合物同时构建Pickering界面膜和钙交联凝胶网络，将在EG-B中产生界面与网络之间的结构连续性，从而赋予其比单独Pickering乳液（PE-B）或单独水凝胶（HG-B）更优越的热稳定性和稀释稳定性、胃肠道耐受性及储存稳定性。本研究的目标是开发一种基于天然食品级材料的绿色高效益生菌递送系统，推动益生菌应用从简单补充向精准靶向递送发展。
研究方法与技术路线
研究人员采用的主要关键技术方法包括：（1）利用高速剪切均质法制备由TBP-SA纳米复合物稳定的负载长双歧杆菌（B. longum）的Pickering乳液（PE-B）；（2）通过葡糖酸-δ-内酯（GDL）和碳酸钙（CaCO3）进行原位钙交联，将PE-B转化为乳液凝胶（EG-B），同时制备无油水凝胶（HG-B）作为对照；（3）采用平板计数法测定活菌数和包封效率；（4）利用共聚焦激光扫描显微镜（CLSM）和冷冻扫描电子显微镜（Cryo-SEM）表征微观结构和细菌分布；（5）采用稳态剪切和动态振荡测试评估流变学特性；（6）通过模拟巴氏杀菌条件（72°C/15 s和65°C/30 min）评估热保护能力；（7）采用静态INFOGEST体外消化模型评估胃肠道耐受性；（8）利用外翻小鼠结肠囊模型评估结肠黏附效率。
研究结果
3.1 包封效率
三种递送系统对长双歧杆菌均表现出强大的包封能力，PE-B、HG-B和EG-B的包封效率分别为89.62%、87.68%和92.66%，组间无显著差异。EG-B的数值略高，表明界面膜与凝胶网络之间存在潜在的协同效应。
3.2 微观结构
CLSM和Cryo-SEM表征显示，PE-B呈现典型的油包水乳液结构，细菌分布于油滴周围；EG-B则展现出由致密Pickering界面膜和连续海藻酸钙凝胶网络构成的双重结构，大量活菌均匀分布，死菌信号几乎不可见；HG-B仅有纯水凝胶网络，观察到更多死菌荧光信号，表明缺乏疏水性屏障导致严格厌氧的长双歧杆菌易受氧化损伤。
3.3 稀释稳定性分析
在不同pH（2.5、4.5、7.0）缓冲液稀释条件下，PE-B保持均匀外观，EG-B和HG-B均保持完整凝胶形态，未出现结构崩解或油水分离，表明凝胶交联网络是决定稀释稳定性的基本结构。
3.4 流变学性质分析
所有样品均表现出典型剪切稀化行为。在整个剪切速率范围内，表观粘度顺序为EG-B > PE-B > HG-B。EG-B在低剪切速率下表观粘度约为100 Pa·s，且在频率扫描中储能模量G′远大于损耗模量G″，确认了其类固体凝胶行为。
3.5 热保护分析
经65°C/30 min处理后，游离细菌几乎完全失活（0.81 log CFU/g），而PE-B、HG-B和EG-B的活菌数分别维持在5.65、5.63和5.84 log CFU/g。经72°C/15 s模拟HTST巴氏杀菌后，三种包封系统的活菌数均超过6 log CFU/g，符合益生菌产品的推荐阈值。
3.6 胃肠道耐受性分析
在模拟胃液（SGF）消化2 h后，游离细菌降至0.81 log CFU/g，而PE-B和EG-B维持最高存活率（6.53和6.98 log CFU/g）。在模拟肠液（SIF）消化结束时，EG-B显示出最高活菌数（6.12 log CFU/g），显著高于PE-B（5.12 log CFU/g）和HG-B（4.45 log CFU/g）。
3.7 储存稳定性分析
在4°C储存14天后，EG-B活菌数保持在7.52 log CFU/g，显著高于PE-B（6.88 log CFU/g）和HG-B（6.39 log CFU/g）。在25°C储存14天后，EG-B仍保持最高活菌数（6.91 log CFU/g），而HG-B降至3.19 log CFU/g，游离细菌接近完全失活。
3.8 结肠黏附效率分析
游离细菌的结肠黏附效率仅为12.21%，而PE-B、HG-B和EG-B分别提升至47.09%、44.65%和55.64%。EG-B的黏附效率显著优于其他两组，Cryo-SEM观察证实EG-B组结肠组织表面附着最丰富的杆状长双歧杆菌。
结论与展望
本研究通过原位钙离子交联，利用TBP-SA纳米复合物同时作为稳定剂和凝胶前体，成功开发了一种结构完整的乳液凝胶（EG-B），实现了对长双歧杆菌的高效包封和多层级保护。EG-B兼具致密的Pickering界面膜和连续的海藻酸钙凝胶网络双重结构，赋予了系统优异的流变学特性、稀释稳定性和剪切适应性。在巴氏杀菌条件下，EG-B维持了超过6 log CFU/g的活菌数，满足益生菌产品的功效阈值。胃肠道耐受性实验证明，EG-B的双重界面膜-凝胶网络结构对胃酸和胆盐提供了序贯保护作用，最终活菌数显著高于单一结构的PE-B和HG-B。在4°C和25°C储存14天后，EG-B始终表现出最高的活性保持率，并在标准化初始菌浓度下展现出最强的结肠黏附能力（55.64%）。该乳液凝胶利用单一的TBP-SA复合物同时实现了界面稳定化和凝胶网络构建，制备流程简单，完全由食品级成分组成，形成了集加工适应性、胃肠道耐受性和储存稳定性于一体的益生菌递送系统。本研究为蛋白质-多糖复合物基乳液凝胶在功能食品中的应用奠定了理论基础并提供了技术参考。
