《Food Chemistry》：W/O/W emulsions with gelled aqueous and oil phases: Construction, characterization, and their effect on enhancing the stress resistance of
Lactobacillus plantarum and
Streptococcus thermophilus
编辑推荐：
•W/O/W乳液中的双相凝胶化机制能够实现高效且可调控的益生菌递送。•利用PGPR和蜡进行油相凝胶化，可缩小液滴尺寸并提高黏度。•通过CaCO?-果胶/WPI网络实现水相凝胶化，可增加结合水含量。•双相凝胶化能带来最高的机械强度以及最佳的益生菌存活率。引言大多数益生菌的尺寸在1–
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W/O/W乳液中的双相凝胶化机制能够实现高效且可调控的益生菌递送。
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利用PGPR和蜡进行油相凝胶化，可缩小液滴尺寸并提高黏度。
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通过CaCO?-果胶/WPI网络实现水相凝胶化，可增加结合水含量。
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双相凝胶化能带来最高的机械强度以及最佳的益生菌存活率。
引言
大多数益生菌的尺寸在1–5微米之间。传统单层乳液的液滴平均直径通常低于1微米，其内部体积不足以有效包裹多种益生菌菌株（Arratia-Quijada等人，2024年）。而水包油包水型双乳液则由分散在油滴内的水相微滴构成，这些油滴又嵌入外部水相中。这种多隔室结构形成了多层屏障，非常适合同时包裹不同的益生菌菌株（Xiao等人，2017年）。先前的研究表明，由果胶和乳清蛋白分离物稳定的W/O/W乳液能显著提升鼠李糖乳杆菌的存活率和耐受性（Liang等人，2023年）。这种保护作用的机制在于通过静电相互作用和/或离子凝胶化形成致密的果胶-乳清蛋白复合网络。该网络可作为坚固的物理屏障，阻止质子和消化酶向内渗透，同时蛋白质的缓冲作用有助于为益生菌维持稳定的局部pH值。不过，这类乳液仍存在热力学不稳定性，在储存或加工过程中容易破裂，因此亟需寻找方法来提升其长期稳定性。
乳清蛋白分离物因其两亲性及营养价值而是一种出色的乳化剂；然而，仅靠它稳定的乳液对环境压力的抵抗能力较为有限（Oppermann等人，2015年）。高温、高离子强度或pH值变化都可能导致蛋白质聚集，进而引发乳液融合和相分离现象（Nguyen等人，2017年）。通过非共价作用将乳清蛋白与多糖结合，可以增强界面层强度，提升乳液稳定性（Hong等人，2022年）。无论是油相还是水相的凝胶化，都是克服上述局限性的有效手段（Muschiolik & Dickinson，2017年）。常见的油相凝胶剂包括单甘酯、糖酯和天然蜡，而水相凝胶剂则多为蛋白质（如明胶和乳清蛋白）或多糖（如淀粉、果胶、海藻酸和纤维素）（Silva等人，2021年；Wan等人，2023年）。Zhang等人（2024年）使用海藻酸和结冷胶对外部水相进行凝胶化，再用蜂蜡对油相进行凝胶化，从而制备出含有虾青素和藻蓝素的W/O/W乳液，显著提升了这些物质的生物利用度。Picone等人（2017年）对含益生菌的W/O乳液的水相进行了凝胶化处理，模拟消化后的存活菌数为6.78 log CFU，而未经凝胶处理的对照组仅为5.63 log CFU。由此可见，适当的乳液凝胶化确实有助于提升益生菌以及多酚类物质的生物利用度。
W/O/W双乳液具有两层界面膜和三个不同相的结构，其凝胶化的位置和强度会直接影响系统的功能表现。具体而言，油相或外部水相的凝胶化会分别影响液滴的硬度及机械抗性（Iqbal等人，2020年）。这些结构变化还会改变液滴与消化酶及胆盐之间的相互作用，进而调控乳液的破裂过程以及其中所含物质的释放速率（Guo等人，2017年）。明确凝胶结构与乳液性能之间的关联，对于推动凝胶食品配方及生物活性物质递送技术的发展至关重要。尽管这一点非常重要，但仍有少数研究探讨油相和水相凝胶化如何共同作用于W/O/W系统中多种益生菌的协同保护作用。因此，本研究着眼于在W/O/W系统中运用油相、水相及双相凝胶化策略，同时包裹植物乳杆菌和嗜热链球菌这两种菌株。选择这两种菌株作为模型，是因为它们在功能性乳制品中被广泛应用，且具有不同的生理特性。嗜热链球菌作为一种典型的发酵剂，极易受到热处理和胃肠道酸环境的破坏，而植物乳杆菌则是具有多种健康益处的典型杆状益生菌。通过利用形态不同（球形菌与杆菌）且耐受性各异的菌株，本研究旨在展现凝胶化W/O/W递送系统所具备的广谱保护能力。
尽管W/O/W乳液具有作为递送载体的潜力，但其应用却受到热力学不稳定性和益生菌在加工及消化过程中高死亡率的限制。因此，本研究的目的是设计出具有不同凝胶化状态的W/O/W乳液系列，以此提升两种益生菌（植物乳杆菌和嗜热链球菌）的稳定性及递送效率。具体而言，我们系统地比较了四种类型的乳液：常规液相W/O/W乳液、油相凝胶化W-O/W乳液、外部水相凝胶化A-W/O/W乳液以及双相凝胶化B-W/O/W乳液。本研究主要围绕以下方面展开：（1）分析这些乳液的微观结构、流变特性及水分分布情况；（2）评估封装在乳液中的益生菌在巴氏杀菌、长期储存以及体外胃肠道环境下的存活率；（3）阐明双相凝胶化的协同保护机制。这项研究为设计用于功能性食品中敏感生物活性物质的高效多隔室递送系统提供了新的思路。
章节要点
材料
低酯果胶由新疆福丰生物科技有限公司（中国新疆乌鲁木齐）提供。明胶则由广东华生食品化工有限公司（中国广州）提供。植物乳杆菌JYLP-002（1010?CFU/g）、嗜热链球菌STN26（1010?CFU/g）、M17固体培养基以及LPSM固体培养基由细菌生物技术有限公司（中国潍坊）提供。聚甘油聚蓖麻油酸酯由上海源业生物技术有限公司免费提供。乳清蛋白分离物的纯度
宏观与微观形态
图1展示了四种W/O/W乳液的光学显微镜图像（A-D，比例尺：25微米）、共聚焦激光扫描显微镜图像（E-H，比例尺：20微米）以及荧光显微镜图像（I-L，比例尺：10微米）。图1的A-D部分显示了样品瓶中乳液的宏观外观。将样品瓶倒置后，常规W/O/W乳液和O-W/O/W乳液会向下流动，其中前者流动性最强。而经过油相凝胶化处理的乳液则呈现出半固态状态（见图1B）。
结论
本研究成功制备出了具有水相、油相及双相凝胶化的W/O/W乳液，可用于同时包裹植物乳杆菌和嗜热链球菌。这三种凝胶化方式均显著提升了益生菌在巴氏杀菌、低温储存以及胃肠道消化过程中的耐受性和存活率。其中，双相凝胶化因能同时提升结构完整性、提高益生菌存活率并增强其对各种不良因素的抵抗能力，而展现出最优异的整体保护效果。
作者贡献说明
钟跃军：撰写原始稿件、开展实验研究、争取研究经费。郑海林：负责数据可视化、项目管理、方法设计及统计分析。陈瑞云：负责数据可视化及研究概念设计。刘伟：负责数据整理及研究概念构思。孙珊：负责结果验证、方法优化及数据整理。邹立强：负责研究指导及资源协调。龚二生：负责论文审阅与编辑、资源调配及经费申请。
利益冲突声明
作者声明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。
致谢
本研究得到了中国国家自然科学基金（项目编号：32260592、32260557）、江西省自然科学基金（项目编号：20242BAB25410、20252BAC240615）以及赣南医学院高层次人才科研基金（项目编号：QD202123）的资助。
钟跃军|郑海林|陈瑞云|刘伟|孙珊|邹立强|龚二生
