《Nutrients》:Probiotic-Enriched Yogurt with Encapsulated Lacticaseibacillus rhamnosus and Bacillus clausii: Product Characterization and Quality of Life Assessment in Type 2 Diabetes
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专业术语翻译摘要
背景:益生菌强化食品代表了一种有前景的营养干预策略,可用于支持慢性代谢性疾病患者的健康维护。酸奶为益生菌的掺入提供了适宜的食物基质,而微囊化技术则可能改善益生菌在储存和食用过程中的稳定性。方法:本研究旨在开发并表征一种含有微囊化鼠李糖乳杆菌(
专业术语翻译摘要
背景:益生菌强化食品代表了一种有前景的营养干预策略,可用于支持慢性代谢性疾病患者的健康维护。酸奶为益生菌的掺入提供了适宜的食物基质,而微囊化技术则可能改善益生菌在储存和食用过程中的稳定性。方法:本研究旨在开发并表征一种含有微囊化鼠李糖乳杆菌(L. rhamnosus)和克劳氏芽孢杆菌(B. clausii)的酸奶,并评估其对2型糖尿病(T2DM)患者健康相关生活质量(HRQoL)特定维度的影响。研究人员采用海藻酸钠–淀粉微囊包裹L. rhamnosus和B. clausii制备益生菌强化酸奶,并在三周冷藏储存期间评估其pH值、乳清析出率、持水力(WHC)、色泽及益生菌存活率。研究开展了一项随机、双臂、安慰剂对照干预试验,纳入T2DM患者,试验组接受含微囊化益生菌的酸奶,对照组接受含无益生菌空白微囊的安慰剂酸奶。HRQoL采用RAND 36项健康调查量表(RAND 36)于基线和干预后进行评估。结果:在三周冷藏储存期间,酸奶pH值和乳清析出率呈进行性下降,而持水力保持良好,提示结构稳定性良好;色泽仅发生轻微变化,且冷藏储存期间微囊内可培养微生物仍可被回收。在一项探索性、安慰剂对照的初步评估中,54例T2DM患者每周接受两次100 g份量的干预,持续三周。经Holm多重比较校正后,组别×时间交互作用在活力维度(校正p = 0.004)和情绪健康维度(校正p = 0.009)仍具有统计学显著性,而躯体角色受限维度未达显著;在基线校正的协方差分析(ANCOVA)中,情绪健康维度呈现最一致的证据(校正差异8.3分,95% CI 3.5–13.2),而活力和躯体角色受限维度的结果对模型设定较为敏感。结论:益生菌组基线HRQoL明显高于对照组,限制了对因果效应的解读。该酸奶表现出良好的技术稳定性,储存期间微囊内可培养微生物持续存在;初步HRQoL信号需在充分把握度的试验中加以确证。
论文主体内容解读
一、研究背景与问题
人体肠道栖息着多种多样的细菌群落,这些微生物执行重要的代谢和免疫功能,对宿主的营养与健康状态产生显著影响。膳食成分除提供基础营养外,还发挥着超越基本营养的有利作用,由此催生了功能性食品和营养保健品的概念。功能性食品根据生产方式可分为传统食品、改良或强化食品以及食品配料三大类。益生菌是食品系统中的重要组成部分,在促进整体健康方面发挥关键作用,其益处超越消化功能本身,可影响多种生理功能和全身状态,涉及肠道健康、免疫调节和代谢稳态。将益生菌掺入发酵食品基质中可提供大量生物活性化合物,对营养干预和健康保护具有重要意义。
在慢性非传染性疾病如代谢综合征、2型糖尿病(T2DM)、部分癌症和神经系统疾病的预防中,功能性食品的长期前瞻性队列研究提供了有力证据。鼠李糖乳杆菌(L. rhamnosus)与肠道健康、微生物平衡、黏膜黏附及免疫调节相关;克劳氏芽孢杆菌(B. clausii)作为一种产芽孢益生菌,具有耐酸和耐胆汁的特性,可支持其在胃肠道转运过程中的存活,并与肠道屏障完整性、免疫稳态和病原体抑制相关。这两种微生物的互补特性为将其共同纳入统一微囊系统提供了理论依据。
研究人员此前已开发并表征了含L. rhamnosus和B. clausii的海藻酸钠–小麦淀粉微囊,该微囊系统实现了高包封效率(95.83 ± 0.23%),包封后益生菌存活率超过96%,在模拟胃肠道条件下累积存活率达97.05%。然而,将微囊进一步掺入酸奶基质并评估其在真实食品体系中的稳定性及对T2DM患者生活质量的影响,尚缺乏系统研究。酸奶作为全球广泛消费的发酵乳制品,为维持益生菌活性提供了适宜环境,因此本研究旨在将微囊化益生菌掺入酸奶基质,评估其冷藏储存期间的理化特性和益生菌存活率,并初步探索其对T2DM患者健康相关生活质量(HRQoL)特定维度的影响。
二、研究设计与技术方法
研究人员开展了一项双层面的研究。在技术层面,采用挤压法制备海藻酸钠–淀粉(1:1比例)微囊,将等体积的L. rhamnosus和B. clausii菌悬液以20%(v/v)浓度掺入生物聚合物溶液,经氯化钙溶液挤出成型。微囊以10%(w/w)比例在发酵前直接加入接种后的全脂牛奶中,使用嗜热链球菌、嗜酸乳杆菌La-5和保加利亚乳杆菌作为发酵剂,在30 °C下发酵至pH约4.5,随后在2–4 °C冷藏储存三周,定期评估pH、乳清析出率、持水力(WHC)、色泽及微囊内可培养微生物数量。
在临床层面,研究人员开展了一项随机、双臂、安慰剂对照干预研究,受试者来源于罗马尼亚雅西Consultmed医疗中心,共纳入54例T2DM患者,按1:1比例随机分配至益生菌组和安慰剂组,每组27例。纳入标准为年龄25–75岁、由糖尿病营养代谢专科医生管理的T2DM患者;排除标准包括近3个月内使用益生菌或抗生素、合并免疫缺陷、癌症、精神疾病、妊娠、进食障碍、精神活性物质滥用或依赖、酒精摄入超过150 g/周、咖啡因摄入超过300 mg/天。干预方案为每周两次100 g份量的指定酸奶,持续三周。HRQoL采用RAND 36项健康调查量表(RAND 36)在基线和干预后进行评估,量表涵盖躯体功能、躯体角色受限、情绪角色受限、活力、情绪健康、社会功能、躯体疼痛和总体健康感知八个维度及一个独立的健康变化感知条目。统计分析采用2×2混合设计方差分析(ANOVA)评估组别×时间交互作用,并补充基线校正的协方差分析(ANCOVA),采用HC3异方差稳健标准误,多重比较采用Holm校正。
三、研究结果
3.1 酸奶储存期间的理化性质
产品营养组成为蛋白质4%、脂肪3.5%、碳水化合物4.8%,能量值69 kcal/100 g(290 kJ/100 g)。在三周冷藏储存期间,乳清析出率从第1周的52.00%降至第21天的42.50%,持水力从73.81%增至81.56%,表明酸奶基质的水分保留能力得到改善。pH从4.51降至4.32,可能与储存期间持续的酸化过程有关。色泽参数仅发生轻微变化,L值从81.36降至76.92,表明亮度降低;b值增加提示向更明显黄色调偏移,a*值略向负方向偏移提示向绿色调轻微偏移,可能与微囊内容物释放至酸奶基质有关。第2周至第3周色泽变化趋于平缓,提示储存期间存在稳定化趋势。
3.2 冷藏储存期间的微生物活性
通过培养法计数,微囊内可回收的可培养微生物数量在冷藏储存期间呈增加趋势,从第1周约20 × 103 CFU/微囊增至第2周25 × 103 CFU/微囊和第3周30 × 103 CFU/微囊。基于每100 g份量约100个微囊的估算,每份产品可回收微生物计数约为2 × 106 CFU。扫描电子显微镜(SEM)观察了微囊结构和细菌形态。结果表明生物聚合物基质为储存期间可培养微生物的回收提供了适宜环境。
3.3 干预后RAND-36问卷评分变化
基线时,两组在年龄、BMI、性别和居住地等人口学和人体测量变量上无统计学显著差异,但益生菌组在全部八个RAND维度和独立的健康变化感知条目上均呈现较高基线评分。糖尿病病程在试验组数值上较长,但未达统计学显著。所有受试者均接受二甲双胍治疗,32例联用SGLT2抑制剂,24例联用GLP-1受体激动剂,2例使用基础胰岛素;全部受试者均接受ACE抑制剂或血管紧张素受体阻滞剂和他汀类药物治疗。所有受试者均完成了全部六次份量摄入,两组均未报告不良事件,无受试者退出。
问卷各维度内部一致性良好至很好,Cronbach's α值介于0.739(活力维度)至0.898(躯体功能维度)之间。原始混合ANOVA中,未校正的组别×时间交互作用在躯体角色受限(F(1,52) = 5.403,p = 0.024)、活力(F(1,52) = 13.856,p < 0.001)和情绪健康(F(1,52) = 11.785,p = 0.001)维度显著。经Holm校正后,活力和情绪健康维度的交互作用仍显著(校正p分别为0.0044和0.0094),而躯体角色受限维度不再显著(校正p = 0.1683)。试验组与对照组的变化差异估计为:躯体角色受限14.81分(名义95% CI 2.02–27.60)、活力9.63分(4.44–14.82)、情绪健康5.93分(2.46–9.39)。
在基线校正的常见斜率ANCOVA中,校正后的试验组与对照组差异为:躯体角色受限24.31分(名义95% CI 7.27–41.34)、活力11.59分(2.97–20.20)、情绪健康8.33分(3.49–13.18);经Holm校正后p值分别为0.0484、0.0659和0.0101。在允许不同斜率的模型中,对应效应分别为23.28、10.39和7.58分,Holm校正p值分别为0.0119、0.0503和0.0089。活力维度的证据对模型设定敏感。躯体角色受限、活力和情绪健康维度在全部54次留一法敏感性分析中均保持正向估计且名义置信区间排除零。
四、讨论与结论
本研究表明海藻酸钠和淀粉适用于益生菌微囊化,天然酸奶可作为其掺入的适宜基质。储存期间pH下降与持续的酸化过程相关,但未出现乳清分离和乳清析出率增加的现象,这与既往研究中pH降至4.2以下导致乳清分离的结果不同。高持水力值表明酸奶基质在离心条件下具有良好的水分保留特性。微囊内可培养微生物在冷藏储存期间保持可回收状态,对功能性食品开发具有重要意义。
HRQoL分析提示特定维度出现有利变化,其中情绪健康维度在多重重校正后呈现最一致的证据。活力和躯体角色受限维度的结果取决于分析的是变化分数还是基线校正后的随访分数。躯体角色受限维度在试验组从60.19增至74.07,对照组从28.70略降至27.78;活力维度试验组从63.70增至75.19,对照组从50.19增至52.04;情绪健康维度试验组从75.56增至83.56,对照组从58.67增至60.74。这些数值变化与既往益生菌酸奶和膳食干预研究的部分发现方向一致,但干预方式、持续时间、人群和统计方法的差异限制了直接比较。
研究存在多项局限性:未进行前瞻性注册,未预先制定统计分析计划,未进行先验样本量计算;RAND-36部分条目涉及前四周,三周干预后的评估包含部分干预前时期;基线HRQoL存在显著组间不均衡;残余变异性不均;角色受限维度存在明显的地板效应和天花板效应;储存实验仅使用单一生产批次。总体而言,情绪健康维度在多重校正分析中呈现最一致的证据,躯体角色受限和活力维度的结果对基线校正和模型设定敏感,不支持对三个HRQoL维度均显著改善的无保留断言。研究结论为:所开发的益生菌酸奶表现出良好的理化稳定性,冷藏储存期间微囊内可培养微生物保持可回收状态;临床评估中情绪健康维度呈现最一致的证据;躯体角色受限和活力维度的结果对模型设定敏感;需开展更大规模、预设结局指标、采用独立生产批次并延长随访时间的研究来评估这些发现的临床相关性和持久性。该产品已向罗马尼亚国家发明与商标局(OSIM)和欧洲专利局(EPO)提交专利申请。