双层微胶囊化技术：利用海藻酸钠与纳米级Qodume Shirazi及亚麻荠种子胶增强益生菌山羊奶甜点的热稳定性与胃肠耐受性

《Biotechnology Reports》：Double-layer microencapsulation of Lacticaseibacillus rhamnosus using sodium alginate and nano-mucilages of Qodume Shirazi and Camelina sativa for probiotic goat milk dessert

为提升益生菌在食品加工与消化过程中的存活率，本研究创新性地采用海藻酸钠（ALG）结合纳米级Qodume Shirazi（QSSM）与亚麻荠（CSSM）种子胶构建双层微胶囊，显著提高Lacticaseibacillus rhamnosus（LR）的热稳定性（72℃/15min存活率>6 log CFU/g）与胃肠耐受性（SGC存活率57.53%），为功能性乳制品开发提供新策略。

　　

益生菌被誉为“活的微生物”，当摄入足够数量时能为宿主带来健康益处，但如何让这些“小生命”在食品加工、储存乃至人体消化道的“残酷环境”中存活下来，一直是食品科学界的难题。以Lacticaseibacillus rhamnosus（LR）为例，这种被广泛研究的益生菌虽能促进肠道健康，却对高温、胃酸和胆盐极为敏感——在72℃下加热15分钟，游离LR的存活量可能断崖式下跌；而在模拟胃肠液（SGC）中，超过一半的菌株会“阵亡”。更棘手的是，传统单层海藻酸钠微胶囊虽能提供基础保护，却因机械强度不足和孔隙过大，难以抵御长时间的热处理或消化酶的“攻击”。

为破解这一困局，伊朗设拉子农业与自然资源研究教育中心的研究团队将目光投向了两种“冷门”却潜力巨大的天然材料：Qodume Shirazi种子胶（QSSM）和亚麻荠种子胶（CSSM）。这些植物胶不仅具有优异的成膜性和耐热性，其纳米级颗粒还能与海藻酸钠形成“双重防线”——内层海藻酸钠通过离子交联固定益生菌，外层纳米胶体则像“防弹衣”般填补孔隙，阻挡热能和消化液的渗透。这项发表于《Biotechnology Reports》的研究，首次将QSSM与CSSM纳米复合物应用于LR的双层微胶囊化，并系统评估了其在益生菌山羊奶甜点（GMD）中的实际效果。

研究团队采用挤出法制备微胶囊：先将LR悬浮液与1.5%海藻酸钠混合，滴入氯化钙溶液形成内核；再将纳米级QSSM与CSSM按不同比例（0:100至100:0）复配，通过超声均质形成粒径151-580 nm的胶体溶液，作为外层包埋材料。通过扫描电镜（SEM）、动态光散射（DLS）等技术表征微胶囊结构，并测试其在72℃热处理、模拟胃肠液（含胃蛋白酶、胆盐）及4℃储存21天后的存活率。

结果部分

3.1 粒径分布与Zeta电位：QSSM-CSSM纳米颗粒平均粒径151.57-580.41 nm，Zeta电位-23.2 mV，表明胶体稳定性良好，可均匀包覆微胶囊表面。

3.2 微胶囊形态与包埋效率：50:50 QSSM:CSSM配方（QC3）的包埋效率达97.92%，微胶囊呈球形（纵横比1.12-1.17），外层胶体厚度23.77 μm，显著优于其他比例。

3.3 扫描电镜分析：QC3微胶囊表面光滑致密，LR均匀分布于内外层，有效减少消化液渗透。

3.5 热稳定性：72℃加热20分钟后，QC3微胶囊中LR存活率（68%）显著高于游离菌（<10%），证实双层结构可抵御短期高温。

3.6 山羊奶甜点酸度变化：微胶囊化LR（MLR-QC3）在GMD中产酸速率较游离菌慢，pH仅下降0.43单位，避免过度酸化影响口感。

3.8 质构特性：添加MLR-QC3的GMD硬度（258.0±16.0 g）和胶黏性（102.56±8.45 g）显著提升，因微胶囊作为“填充物”增强凝胶网络。

3.9 储存稳定性：4℃储存21天后，MLR-QC3的LR活菌数仍保持7.86 log CFU/mL，远高于益生菌有效剂量阈值（10? CFU/g）。

3.10 胃肠耐受性：模拟胃肠液处理后，MLR-QC3的LR存活率（57.53%）显著高于游离菌（47.17%），证实双层胶体延缓消化液渗透。

结论与讨论

本研究成功构建了ALG-QSSM-CSSM双层微胶囊体系，其核心价值在于：

1. 1.
   材料创新：首次将纳米级QSSM与CSSM复合物作为微胶囊外层材料，利用其高比表面积和负电性（Zeta电位-23.2 mV）增强胶体稳定性；
2. 2.
   结构优化：50:50配比的纳米胶体与海藻酸钠形成致密网络，SEM显示微胶囊孔隙率显著降低，有效阻挡热能和消化酶；
3. 3.
   功能验证：在GMD实际应用中，微胶囊化LR的热稳定性（72℃/15min存活率>6 log CFU/g）、储存稳定性（21天活菌数>7.85 log CFU/mL）和胃肠耐受性（SGC存活率57.53%）均达到商业化标准；
4. 4.
   产品升级：微胶囊作为物理填充物提升GMD硬度和胶黏性，同时避免益生菌代谢过快导致酸度过高，兼顾功能性与口感。

该研究为益生菌功能性食品开发提供了新思路：天然植物胶纳米化与双层包埋技术的结合，既能解决传统微胶囊机械强度不足的问题，又符合清洁标签（clean label）趋势。未来可进一步探索QSSM/CSSM与其他益生菌（如双歧杆菌）的适配性，并开展人体临床试验验证其实际健康效益。