树皮甲虫菌属芽生孢子壳作为天然微胶囊

《Food and Bioproducts Processing》:Ophiostoma blastospore shells as natural microcapsules

【字体: 大 中 小 】 时间:2026年10月14日 来源:Food and Bioproducts Processing 4.7

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   摘要受生物启发用于食品和生物产品的封装材料因其生物相容性及以可控方式递送活性化合物的能力而受到关注。近年来,天然封装材料的研发主要集中在花粉粒和酵母细胞上,这得益于其物理和化学稳定性。尽管已有这些已知材料,但众多基于真菌的替代方案仍基本未被探索。Ophiostoma pice

  

摘要

受生物启发用于食品和生物产品的封装材料因其生物相容性及以可控方式递送活性化合物的能力而受到关注。近年来,天然封装材料的研发主要集中在花粉粒和酵母细胞上,这得益于其物理和化学稳定性。尽管已有这些已知材料,但众多基于真菌的替代方案仍基本未被探索。Ophiostoma piceae 是一种非致病性腐生真菌,此前已被应用于生物技术领域。其细胞壁和双态生长特性使其成为封装的理想候选者。本文首次报道了通过结合物理和化学处理的生物加工方法所获得的蛇壳菌属衍生封装材料。对所得的蛇壳菌出芽孢子壳(OBS)进行了表征,以评估其结构完整性和理化性质。OBS的尺寸和球形度分别为3.3–3.7 μm和0.30–0.33。总体而言,SEM观察显示不同处理之间的形态和结构特征存在差异。FT-IR和TGA分析揭示了相对于未处理的出芽孢子(OB),脂质、蛋白质和多糖信号随处理变化。Zeta电位显示,这些外壳保留了原生出芽孢子的阴离子表面特性,其等电点位于pH 3.3附近,在整个检测pH范围内均保持负值,等电点接近pH 3,在pH 9时值为-19至-29 mV。最后,为验证OBS作为封装材料的可行性,将其被动浸渍姜黄素。经过微波和Triton X-100顺序处理的OBS显示出最强烈的姜黄素相关荧光,同时背景信号最低,且在清洗后保留了最高比例的信号。脂质提取方法对封装效率有显著影响,封装效率达到84.3%,而负载能力(最高23.9%)在各外壳之间无显著差异。这些发现表明,源自蛇壳菌的出芽孢子壳是一条有前景的途径,可作为一类新型预制生物基空心微载体,用于生物制品和营养保健品中疏水性生物活性化合物的微封装。

章节摘要

引言

封装是一种技术过程,能够在保护性基质内实现对各种活性化合物的保护、稳定、生物利用度和控释(He et al., 2026)。常用的高分子材料包括天然和合成大分子(Paredes et al., 2016)。尽管适用范围广泛,但封装技术向工业规模的转化仍受到工艺效率有限、运营成本高昂以及经常使用的限制。

材料

Ophiostoma piliferum(02B0703 M1.1a)和Ophiostoma piceae(01A0804 M5)菌株来自智利比奥比奥大学生物加工与生物处理实验室菌株库。麦芽浸出琼脂培养基(MEA)(15 g L?1麦芽浸出物,18 g L?1琼脂)和富集液体培养基(3 g L?1酵母浸出物,3 g L?1麦芽浸出物,5 g L?1蛋白胨,10 g L?1葡萄糖)均购自Difco(美国底特律)。氯霉素(0.208 mg L?1)、链霉素(0.208 mg L?1)和姜黄素(C??H??O?,纯度76%)

液体培养基中蛇壳菌出芽孢子的培养

在液体培养基中,O. piceae和O. piliferum的细胞浓度分别达到(2.08 ± 0.38) × 10?和(2.33 ± 0.29) × 10?个细胞 mL?1。由于其产量更高,选择O. piceae用于后续实验。该菌株的生物量产量为1.0 ± 0.02 g L?1(干重)。关于真菌的双态性,Berrocal等人(2012)描述,蛇壳菌物种从菌丝态向单细胞形态的转变受环境因素的强烈影响,

结论

基于蛇壳菌属真菌的双态生长特性,本研究首次评估了Ophiostoma piceae的出芽孢子壳作为生物基封装材料。所有处理均完全灭活了出芽孢子,同时保留了外壳的椭圆形几何形状。ATR-FTIR和TGA显示,序列中的每一步都在细胞壁上留下独特的特征。去脂剂控制多糖支架的暴露程度,而灭活预处理

资金来源

感谢资助研究生博士UBB奖学金。

CRediT作者贡献声明

Montserrat Salamanca:方法学、调查研究、正式分析。Romina Romero-Carrillo:方法学、调查研究、正式分析。Cesar Perez-Alonso:写作——审阅与编辑、正式分析。Juana Coloma:写作——原稿、方法学、调查研究、正式分析、概念构思。Claudia Oviedo:写作——审阅与编辑、监督、正式分析、概念构思。Erik Alpizar-Reyes:写作——审阅与编辑、写作——原稿、监督、正式

利益冲突声明

作者声明他们不存在已知的竞争性经济利益或个人关系,这些利益或关系可能影响本文所报告的工作。

致谢

感谢DICREA VB&B-GI2311449成员,VRIP-UBB研究助理资助2025(第352/4718/2025号法令)以及国家研究与开发局(ANID FONDECYT Iniciación 11261914)。
Juana Coloma | Claudia Oviedo | Montserrat Salamanca | Romina Romero-Carrillo | Cesar Perez-Alonso | Erik Alpizar-Reyes
智利比奥比奥大学工程学院 过程工程与生物产品工程系,Concepción 4030000, 智利
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