《Food Bioscience》：A synergistic probiotic delivery strategy: Pectin-protein-hyaluronic acid hydrogel microcapsules enhance the protective efficacy of
Lacticaseibacillus rhamnosus JY027 against DSS-induced colitis
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摘要：益生菌通过调节肠道微生物群、恢复肠道屏障功能以及抑制炎症反应，展现出缓解溃疡性结肠炎的可能。然而，由于其难以在胃肠道中存活且无法有效到达结肠部位，其口服疗效存在局限。为解决这些问题，研究人员开发了一种由苹果果胶、乳清蛋白分离物和透明质酸构成的三元水凝胶微胶囊（JYPWH），
摘要：
益生菌通过调节肠道微生物群、恢复肠道屏障功能以及抑制炎症反应，展现出缓解溃疡性结肠炎的可能。然而，由于其难以在胃肠道中存活且无法有效到达结肠部位，其口服疗效存在局限。为解决这些问题，研究人员开发了一种由苹果果胶、乳清蛋白分离物和透明质酸构成的三元水凝胶微胶囊（JYPWH），用于包裹乳酸乳杆菌JY027。作为一种双功能递送系统，JYPWH既能保护益生菌免受胃肠道环境的损害，又能借助透明质酸与CD44的相互作用将益生菌递送到发炎的结肠组织中。经口给予JYPWH后，可显著减轻小鼠因DSS诱导的结肠炎症状。从机制上来看，JYPWH通过上调MUC-2、ZO-1和闭合蛋白等物质，促进肠道屏障修复；同时抑制结肠组织中的NF-κB信号通路，降低促炎细胞因子TNF-α、IL-1β和IL-6的血清水平，提高抗炎细胞因子IL-10的血清水平。此外，JYPWH还能减少结肠组织中因炎症导致的CD44过度表达。另外，该微胶囊还能改变DSS处理小鼠的肠道微生物群结构，增加有益菌群的比例，减少包括大肠杆菌和志贺菌在内的条件致病菌的数量，同时恢复结肠内的短链脂肪酸水平。总体而言，JYPWH结合了益生菌的保护作用与透明质酸介导的结肠递送功能，为溃疡性结肠炎的干预提供了新的有效策略。
引言
全球范围内，炎症性肠病的发病率不断上升，给公共卫生带来了沉重负担（Liu等人，2026年）。作为炎症性肠病的主要类型之一，溃疡性结肠炎主要影响结肠黏膜，其特征为弥漫性炎症、隐窝破坏以及肠道屏障功能紊乱（Akram等人，2025年）。其发病机制较为复杂，涉及遗传易感性、肠道微生物群失衡以及免疫功能失调等多种因素，这些因素共同导致了慢性黏膜损伤（Michaudel等人，2022年；Meng等人，2026年）。尽管目前的疗法，如氨基水杨酸类药物和生物制剂，能够控制疾病活动度，但长期使用可能会带来不良反应，而且部分患者对这类疗法的反应并不理想或效果不佳（Li等人，2025年）。因此，仍然需要更加安全有效的溃疡性结肠炎干预方法。
益生菌通过恢复肠道微生物群的平衡、增强肠道屏障功能以及抑制局部炎症，在溃疡性结肠炎的治疗中展现出良好潜力（C?co等人，2025年；Najafi等人，2023年；Chen等人，2025年）。然而，口服给药的益生菌在经过上消化道时容易受到胃酸、胆盐以及消化酶的破坏。此外，益生菌在结肠内的输送和留存不足，也会导致能够到达发炎部位的活菌数量减少（Guo等人，2023年；Wang等人，2024年）。因此，如何在保护益生菌免受胃肠道损伤的同时，使其更有效地递送到发炎的结肠组织中，仍是一个亟待解决的难题。
果胶是一种阴离子多糖，可通过钙离子交联形成pH响应型凝胶，从而在益生菌通过胃部时起到保护作用，并使其能够在结肠部位释放（Akram等人，2025年）。Wang等人（2024年）的研究表明，基于果胶的封装技术可使益生菌在模拟的胃肠道环境中存活率超过90%。不过，单成分果胶网络通常具有较差的机械稳定性。乳清蛋白分离物是一种食品级蛋白质，具备出色的成胶性能，它可以通过静电作用和氢键与果胶结合，形成更为紧密的多糖-蛋白质网络（Xie等人，2023年；Qiu等人，2023年）。虽然果胶-乳清蛋白复合体系能够提升益生菌的保护效果并实现pH响应型释放，但其依赖的是被动递送机制，因此在结肠发炎部位?留存能力可能有限。为此，人们引入了透明质酸作为功能性涂层，因为它是一种天然分子，可与在发炎的结肠组织中高表达的CD44结合（Hemshekhar等人，2016年；Ding等人，2025年）。透明质酸的功能化处理能够促进载体与发炎结肠组织之间的CD44相关相互作用，从而在不完全依赖被动pH响应型递送机制的情况下，提高益生菌在局部组织的留存时间。此外，已有研究显示透明质酸具有促进黏膜修复和发挥抗炎作用的效果（Kotla等人，2022年）。它的可生物降解性和生物相容性也进一步支持了将其作为口服益生菌递送系统功能组分的可行性（Do等人，2024年）。
本研究选择的益生菌菌株是乳酸乳杆菌JY027，它最初是从人类婴儿的肠道微生物群中分离得到的。先前的研究表明，JY027能够降低LPS刺激的巨噬细胞中TNF-α、IL-6和IL-1β的生成量（Chen等人，2026年），还能调节小鼠体内的有益肠道菌群并提高短链脂肪酸的水平（Miao等人，2024年）。这些功能特性与溃疡性结肠炎相关的炎症和微生物失衡问题密切相关。基于此，研究人员将乳酸乳杆菌JY027封装在由果胶、乳清蛋白分离物和钙离子交联形成的水凝胶基质中，再在其表面涂覆透明质酸，从而制成了负载益生菌的水凝胶微胶囊（JYPWH）。与以往主要侧重于提高益生菌在胃肠道中的存活率以及促进其在肠道内释放的果胶-蛋白质基益生菌封装技术相比（Luo等人，2022年；Chen等人，2023年），JYPWH还在钙离子交联的果胶-乳清蛋白水凝胶基质外层添加了透明质酸涂层。这种分层设计旨在将胃肠道保护、释放调控功能与透明质酸介导的CD44相互作用带来的结肠递送功能相结合。研究人员首先评估了JYPWH的物理化学性质、胃肠道耐受性以及释放行为，随后在DSS诱导的结肠炎小鼠模型中检测了该微胶囊对疾病严重程度、肠道屏障功能、炎症反应、巨噬细胞极化、肠道微生物群以及短链脂肪酸水平的影响。本研究旨在开发一种用于溃疡性结肠炎干预的多功能益生菌递送策略，并探索其发挥保护作用的相关机制。
章节节选
材料与试剂
乳酸乳杆菌JY027菌株是从健康婴儿的肠道中分离得到的。实验用雄性C57BL/6小鼠购自北京维塔河实验动物技术有限公司（中国北京）。苹果果胶和透明质酸购自上海麦克林生化科技有限公司（中国上海）。乳清蛋白分离物则购自阿拉丁试剂有限公司（中国上海）。BCA蛋白测定试剂盒、RIPA裂解缓冲液以及Western blot剥离液等试剂也均来自相应供应商。
单因素实验
图1A展示了果胶与蛋白质的比例对水凝胶微胶囊性能的影响。当果胶比例较低时，以蛋白质为主的网状结构构成了微胶囊的骨架，但由于果胶形成的亲水网络不够充足，导致微胶囊的机械强度较低，膨胀能力也较差。随着果胶比例的增加，果胶和乳清蛋白中的亲水基团之间会产生静电相互作用，从而形成更加致密且亲水性更强的三维网络。不过，如果果胶比例继续升高，
结论
在本研究中，研究人员通过将苹果果胶、乳清蛋白分离物和透明质酸结合在一起，制备出一种三元复合水凝胶微胶囊（JYPWH），这是一种具有靶向功能的益生菌递送系统。该微胶囊具有尺寸均匀、机械强度高以及优异的膨胀性能。果胶与蛋白质形成的复合物能够起到有效的物理屏障作用，显著提升了益生菌在模拟胃肠道环境中的存活率。在DSS诱导的结肠炎小鼠模型中，
作者贡献说明
崔宇涵： 方法学研究。 苏芳芳： 软件应用、数据整理。 孟悦： 形式分析、概念设计。 曼超新： 项目管理。 蒋玉军： 指导工作。 张宇： 项目管理工作。 郭倩： 资源协调。 杨汉英： 方法学研究。 郭玲： 实验研究。 张伟： 方法学研究。
未引用参考文献
de Araújo Etchepare等人，2020年；Knudson等人，2022年；Li等人，2025年；Michaudel等人，2023年；Wang等人，2024年；Wang等人，2024年。
利益冲突声明
所有作者声明，本研究不存在任何利益冲突。
致谢
本研究得到了国家乳品技术创新中心的支持（项目编号：2024-QNJJ-015）。
孟悦|苏芳芳|崔宇涵|杨汉英|郭倩|张伟|郭玲|蒋玉军|曼超新|张宇
中国黑龙江省哈尔滨市东北农业大学食品科学系，教育部乳品科学重点实验室，邮编150030
