基于海藻酸钠-姜黄素-布拉氏酵母菌微胶囊的新型营养递送体系开发及其对酵母活力与稳定性的增强作用

《Applied Food Research》：Development of novel nutrition based on Alginate-Curcumin- Saccharomyces boulardii Microcapsules for Enhanced Viability and Stability Yeast

　　

研究人员开发了一种基于海藻酸钠（Sodium Alginate, SA）与姜黄素（Curcumin）的复合微胶囊体系，用于提升布拉氏酵母菌（Saccharomyces boulardii, S. boulardii）在模拟胃肠道环境及储存过程中的存活率与稳定性。研究中，布拉氏酵母菌经分离鉴定后，评估了其耐胆盐、耐酸及耐氯化钠特性。菌体在4 L发酵罐中于优化条件下培养获得生物量。采用静电挤出法制备微胶囊，包埋基质由2%（w/v）海藻酸钠与1.0 mg/mL姜黄素组成。微胶囊的理化表征包括粒径分布、形貌、傅里叶变换红外光谱（Fourier Transform Infrared Spectroscopy, FTIR）、ζ电位及包封率测定。在模拟胃液（pH 1.8，2 h）与模拟肠液（pH 7.4，4 h）条件下，分别评价了游离菌与包封菌的存活情况。储存稳定性测试在4°C与25°C条件下持续12周。此外，还评估了该制剂对大肠杆菌（Escherichia coli）、铜绿假单胞菌（Pseudomonas aeruginosa）、蜡样芽孢杆菌（Bacillus cereus）及金黄色葡萄球菌（Staphylococcus aureus）的拮抗活性。结果显示，微胶囊粒径呈双峰分布，主体粒径范围为4000–6000 nm；ζ电位为?9.15 mV，表明胶体稳定性适中；包封率达86.67% ± 1.94%。在模拟胃转运过程中，包封菌存活率为85.2%，显著高于游离菌的52.3%；经肠转运后，累计存活率分别为78.4%与35.4%。4°C储存12周后，包封菌存活率保持在87.6%。该微胶囊对所有测试病原菌均表现出强拮抗活性，抑菌圈直径介于18.2至24.5 mm。研究表明，海藻酸钠-姜黄素微胶囊体系可有效提升布拉氏酵母菌在胃肠道环境及储存期间的活力与稳定性，为功能性食品与药物递送提供了可行策略。

本研究发表于《Applied Food Research》，聚焦于布拉氏酵母菌（S. boulardii）作为益生菌在食品加工、储存及胃肠道转运过程中易失活的关键问题。布拉氏酵母菌因其在调节肠道菌群、增强免疫功能及治疗抗生素相关性腹泻等方面的潜力而备受关注，但其对胃酸、胆盐及储存环境的敏感性限制了其实际应用。现有微胶囊技术多采用单一海藻酸钠基质，虽具备良好生物相容性，但在肠液中稳定性不足，易导致益生菌提前释放。姜黄素作为一种具有抗氧化、抗炎及抗菌活性的多酚类化合物，有望通过与海藻酸钠协同作用，提高微胶囊的机械强度与生物功能。基于此，研究人员提出将姜黄素引入海藻酸钠微胶囊体系，以提升布拉氏酵母菌的胃肠道耐受性及储存稳定性，并探索其抑菌性能。

研究人员采用的主要关键技术方法包括：从冻干粉中分离纯化布拉氏酵母菌，依据ISO 19495:2017标准评估其耐酸性、耐胆盐性及耐盐性；在5 L发酵罐中进行菌体高密度培养，优化培养基组分与发酵参数；采用静电挤出法制备海藻酸钠-姜黄素复合微胶囊，并对微胶囊的粒径、形貌、化学结构、ζ电位及包封率进行系统表征；通过模拟胃液（pH 1.8）与肠液（pH 7.4）序贯暴露实验评价包封菌与游离菌的存活差异；在不同温度下进行为期12周的储存稳定性测试；采用琼脂孔扩散法检测微胶囊对多种食源性病原菌的体外拮抗活性。

酵母形态学特征

经培养与染色观察，布拉氏酵母菌呈球形或卵圆形，革兰氏染色阳性样特征，菌落形态均一，符合典型酵母菌形态学标准。

胃肠道耐受性

菌株在0.30%胆盐浓度下存活率为68%，在pH 2.0酸性环境中存活率为43%，在2.5%氯化钠条件下可生长，显示其具备中等程度的胃肠道耐受性。

生物量与生长动力学

发酵过程中，葡萄糖在接种后8小时基本耗尽，12小时达到最大菌体密度（OD₆₀₀≈ 0.87），随后进入稳定期，表明该菌株代谢活跃且适合高密度培养。

微胶囊理化表征

扫描电镜显示微胶囊呈球形，平均粒径约5 μm；动态光散射分析显示粒径呈双峰分布，主峰位于4000–6000 nm；ζ电位为?9.15 mV，表明颗粒间存在适度静电排斥；包封率达86.67% ± 1.94%。

傅里叶变换红外光谱分析

FTIR谱图中同时检测到海藻酸钠的特征羧基吸收峰与姜黄素的芳香族结构特征峰，证实两者在微胶囊中共存且未发生显著化学反应。

模拟肠道转运结果

在模拟肠液中孵育4小时后，包封菌存活率为78.4%，显著高于游离菌的35.4%，表明复合基质可有效延缓菌体失活。

储存稳定性结果

4°C储存12周后，包封菌存活率为87.6%，优于25°C条件下的63.4%，且含姜黄素配方在各温度下均表现更佳稳定性。

病原菌拮抗活性

复合微胶囊对四种病原菌的抑菌圈直径为18.2–24.5 mm，抑菌效果优于单独使用游离菌或仅含姜黄素的微胶囊，显示协同抑菌作用。

在讨论部分，研究人员指出，海藻酸钠-姜黄素复合微胶囊通过物理屏障与抗氧化双重机制保护布拉氏酵母菌，使其在胃肠道极端环境与长期储存中保持较高活力。姜黄素的引入不仅增强了微胶囊的结构稳定性，还赋予其额外的抗菌功能，提升了产品的应用潜力。该制剂在功能性食品、膳食补充剂及胃肠道健康产品中具有广阔前景。

结论部分总结如下：研究人员成功构建了海藻酸钠-姜黄素-布拉氏酵母菌复合微胶囊，包封率超过86%；该体系显著提高了菌体在模拟胃肠液中的存活率及储存稳定性；复合微胶囊对多种食源性病原菌表现出强拮抗活性；冷藏条件更有利于维持产品活性；该递送系统兼具益生菌与姜黄素的双重健康效益，为新型功能性营养产品开发提供了科学依据。