《Food Bioscience》：Molecular-weight modulation improves the physicochemical properties and
in vitro release behavior of spray-dried
Agaricus bisporus polysaccharide microcapsules
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摘要分子量是决定多糖功能特性的关键因素，但其在调控微囊化效率及释放性能方面的作用至今尚未得到充分阐明。本研究首先对酶解后的双孢蘑菇多糖进行分子量调节，再将其微囊化，从而构建出以无定形麦芽糊精为基质的微囊结构，以此解决双孢蘑菇多糖吸湿性高且热稳定性差的问题。不同分子量范围的多糖组分
摘要
分子量是决定多糖功能特性的关键因素，但其在调控微囊化效率及释放性能方面的作用至今尚未得到充分阐明。本研究首先对酶解后的双孢蘑菇多糖进行分子量调节，再将其微囊化，从而构建出以无定形麦芽糊精为基质的微囊结构，以此解决双孢蘑菇多糖吸湿性高且热稳定性差的问题。不同分子量范围的多糖组分表明，链长会显著影响其空间缠结程度以及微囊化效果。其中分子量为10-50 kDa的组分（M组），在核心与壁材的比例为1:2时，表现出最佳的加工适应性，其粉末得率为91.78%，微囊化效率为75.35%。通过扫描电子显微镜、傅里叶变换红外光谱、X射线衍射、差示扫描量热法以及热重分析等手段，可看出该体系形成了稳定的无定形聚合物基质，其相变温度约为178.5℃，这一温度有助于降低喷雾干燥过程中的热粘附现象。此外，微囊化处理还能降低多糖的吸湿性。适中的链长能够提升多糖的柔韧性，减少空间位阻，进而影响其抗氧化性能及释放动力学。经优化的体系不仅保留了体外抗氧化活性，还能在模拟胃肠道消化环境中实现持续释放。这些研究结果为稳定并递送具有生物活性的蘑菇多糖以应用于功能性食品提供了实用依据。
引言
双孢蘑菇多糖因其具备抗氧化、免疫调节以及益生元作用而越来越受到功能性食品领域的关注（Liu等人，2020；Q. Yang等人，2025；Zheng等人，2015）。通过可控的酶解降解方法，可以有效地调整高分子多糖的分子量（Wang等人，2026；Yang等人，2022）。这种结构改造能够提升双孢蘑菇多糖的水溶性和水合性能，从而便于后续的热加工处理（An等人，2024；Shao等人，2015）。然而，过度的水解会破坏糖苷键，生成含有更多极性羟基以及链端半缩醛羟基的短链片段（Hou等人，2018）。这类变化会提高多糖的吸湿性，还会在热加工及储存过程中导致结块以及热粘附现象的发生（J. Wang等人，2025）。此外，那些暴露出来的生物活性片段在恶劣条件下也更容易发生热降解（Dangi & Yadav，2020；Zhang等人，2025）。因此，虽然可控的部分降解能够提升多糖的水合性能，但不受控制的过度酶解则会降低多糖的加工性能及储存稳定性，从而成为其工业化应用的重要障碍。
喷雾干燥微囊化技术是一种有效的策略，可用于解决上述物理化学层面的限制问题（Shao等人，2019；Silva等人，2020）。通过载体基质形成物理屏障，微囊化处理能够保护敏感物质免受加工过程中的各种应力影响，尤其是高温环境带来的损害（Galante等人，2025）。微囊的封装效率以及颗粒的结构完整性取决于多糖的分子量、水解程度、空间构象，以及这些活性多糖在连续麦芽糊精基质中的流变学相容性（Furuta & Neoh，2021；W. Wang等人，2025）。不过，多糖链长、热力学相行为、结构状态以及微囊网络中抗氧化成分的保留程度之间的微观关联机制仍需进一步阐明。目前大多数研究都是单独优化水解条件或壁材材质，而针对分子量调控与微囊化处理联合效应的研究则相对较少。尤其需要指出的是，实现成功热封装所需的物理条件往往与维持生物活性的化学要求之间存在矛盾——保持稳定的玻璃化转变状态需要长链的缠结结构，而要让功能基团暴露出来，则需要短链的灵活性。目前，在不同分子量范围内如何平衡加工性能、储存稳定性、抗氧化活性以及释放行为，这一问题仍未得到解决。
我们推测，选择中等分子量范围的多糖，既能与麦芽糊精形成良好的相容性，构建出稳定的无定形基质，又能保留生物活性，并实现可控释放。为了验证这一假设，我们选择了具有不同分子特征的双孢蘑菇多糖组分作为微囊化的填充物质：天然双孢蘑菇多糖、高分子量组分（H组，分子量大于100 kDa）、中等分子量组分（M组，分子量在10-50 kDa之间），以及经过过度水解的低分子量组分（L组，分子量小于10 kDa）。以麦芽糊精作为壁材，我们研究了多糖的分子量对其颗粒形态、无定形基质形成、热行为、抗氧化活性以及模拟胃肠道环境中的释放行为的影响。与以往将部分降解处理和喷雾干燥工艺视为独立步骤的研究不同，本研究将酶解分子量调控与麦芽糊精微囊化技术相结合，旨在解决热加工适应性与其生物活性保留之间的固有结构功能矛盾。具体而言，要维持稳定的玻璃化转变状态并避免颗粒粘附在壁材上，需要较长的链长以实现良好的空间缠结；而要让功能基团暴露出来，则需要短链的灵活性。通过在标准化配方条件下研究不同分子量范围内的双孢蘑菇多糖组分，我们建立了一个基于分子量的优化框架，该框架能够兼顾喷雾干燥后的回收率、无定形基质的稳定性、抗氧化功能的保留，以及可控的胃肠道释放效果。
章节节选
材料与试剂
天然双孢蘑菇多糖的提取是在80℃下使用0.5 M的氢氧化钠溶液进行4小时处理的。提取液经过中和处理后，再通过Sevag法去除蛋白质，随后用AB-8大孔树脂脱色，最后在实验室中完成纯化。对于可控的酶解反应，将天然双孢蘑菇多糖与Chaetomium erraticum β-葡聚糖酶（浓度为160 U/mL）一起置于pH值为4.8的醋酸缓冲液中，在50℃下反应。通过精确控制反应时间，分别为90分钟和180分钟，从而得到不同分子量的多糖组分
粉末得率与微囊化效率
对于天然双孢蘑菇多糖而言，最优的核心与壁材质量比为1:2，此时对应的最大粉末得率为73.35%（见图1a）。采用这种配方后，麦芽糊精基质能够有效掩盖多糖的亲水性核心，从而降低高温喷雾干燥过程中的热粘附现象（Xiao等人，2022）。尽管由于粘度及吸湿性的差异，不同分子量的多糖组分可能具有不同的最佳配方参数，但通过对所有组分进行综合评估
结论
本研究表明，双孢蘑菇多糖的分子量是其喷雾干燥微囊的物理化学性质、热稳定性以及体外释放行为的重要调控因子。长链高分子多糖（如天然双孢蘑菇多糖以及H组，分子量大于100 kDa的组分）能够形成高度缠结的基质，从而限制其重新水合及释放；而经过过度水解产生的短链多糖（L组，分子量小于10 kDa的组分）则具有较低的相变温度，更容易出现热粘附现象以及结构崩解的情况
作者贡献说明
Yuyan Wang：可视化处理、软件应用。 Pu Yang：实验资源准备、实验实施。 Manyu Zhang：结果验证、实验研究。 Tingxuan Zong：实验研究、数据整理。 Ping Shao：论文撰写与修改、研究指导、资源协调、项目管理、资金申请、研究构思。 Yizhen Xie：论文撰写与修改、资源提供。 Kseniya Hileuskaya：论文撰写与修改、资源提供。 Jiaxin Dai：论文初稿撰写、可视化处理、结果验证、软件应用、方法设计、实验研究
未引用参考文献
Wang等人，2025；Yang等人，2025。
利益冲突声明
作者声明，他们不存在任何可能影响本文研究结果的已知财务利益关系或个人关系。
资金来源
本研究得到了以下项目的资助：国家国际科技合作重点研发计划（项目编号：2024YFE0109500），国家自然科学基金（项目编号：32472367、32372249），浙江省“尖兵”计划与“领雁”计划（项目编号：2025C01100），以及绿色化学合成与转化国家重点实验室的研究项目（项目编号：SKLGSC-ZZ-202619）。
利益冲突声明
作者声明，他们不存在任何可能影响本文研究结果的已知财务利益关系或个人关系。
Simin Feng|Jiaxin Dai|Tingxuan Zong|Manyu Zhang|Pu Yang|Yuyan Wang|Kseniya Hileuskaya|Yizhen Xie|Ping Shao
中国浙江工业大学绿色化学合成与转化国家重点实验室，湖州313200
