益生菌、甜菜根及维生素B12海藻酸钠微珠包封制剂的制备与体外研究展望

《Frontiers in Food Science and Technology》：Formulation and in vitro prospectus of probiotics, beetroot, and vitamin B12 encapsulated in alginate beads

　　

引言：本研究旨在设计并开发负载罗伊氏乳杆菌（Lactobacillus reuteri, L. reuteri）、甜菜根和维生素B₁₂的包封微珠（encapsulated beads, Ebs）。

方法：采用离子凝胶法（ionic gelation）制备Ebs，并通过析因设计（factorial design）进行优化。研究人员对所制备的Ebs进行了粒径、药物包封效率及结构分析方面的优化。此外，研究人员还评估了Ebs在胃液和肠液条件下的药物释放行为。

结果与讨论：Ebs的粒径范围为1.15–1.20 mm。维生素B₁₂、甜菜根和L. reuteri的药物包封率（%）分别为97.09% ± 3.25%、87.9% ± 5.85%和87.5% ± 4.97%。Ebs中L. reuteri的活力为4.2 × 10⁸ CFU/g。扫描电子显微镜（SEM）图像显示Ebs呈圆形。傅里叶变换红外光谱（FTIR）证实药物被成功包埋于Ebs内部。在24 h内，维生素B₁₂、甜菜根和L. reuteri从Ebs中的累积释放率分别为87.02% ± 5.67%、78.4% ± 7.87%和87.5% ± 6.68%，表明具有缓释特征。相比之下，市售维生素B₁₂舌下制剂在2 h内快速释放了70.23% ± 5.68%。研究结果证实了负载L. reuteri、维生素B₁₂和甜菜根的Ebs已成功制备并优化，有望成为解决维生素B₁₂缺乏问题的一种有前景的策略。

一、研究背景与意义

维生素B₁₂（Vitamin B₁₂）是一种重要的水溶性微量营养素，主要存在于肉类、鱼类、蛋类和乳制品等动物源性食品中。尽管植物基产品已开展营养强化，但维生素B₁₂缺乏仍是重大健康问题，可导致巨幼细胞性贫血、神经认知功能损害及全身健康恶化。在印度，缺乏率超过75%，逾6.5亿人因素食饮食模式、文化习俗以及吸烟、饮酒、长期使用抗酸剂等生活方式因素而处于缺乏状态；21–40岁人群缺乏率最高（28.5%），女性（29.7%）高于男性（19.2%）。维生素B₁₂缺乏的常见原因包括摄入不足（尤其素食者和纯素食者）和吸收不良（如恶性贫血、胃肠道疾病、胃酸分泌减少），老年人以食物结合型钴胺素吸收不良为主，长期使用二甲双胍和质子泵抑制剂等药物也可损害维生素B₁₂的吸收。

益生菌是足量摄入时对宿主健康有益的活微生物，有效菌株须耐受胃酸、黏附肠上皮并定殖肠道。罗伊氏乳杆菌（Lactobacillus reuteri, L. reuteri）为革兰氏阳性兼性厌氧菌，具有益生特性并可合成维生素B₁₂和叶酸，维生素B₁₂还参与罗伊氏菌素（reuterin）这一抗菌化合物的合成。甜菜根（Beta vulgaris）富含蛋白质、膳食纤维、硝酸盐和甜菜碱类色素（betalains），后者具有强抗氧化活性，可缓解氧化应激。单一口服或注射补充虽可纠正缺乏，但存在胃酸降解、吸收不稳定等问题，因此需要开发能够保护活性成分并实现肠道靶向释放的递送系统。微囊化（microencapsulation）技术可增强不稳定生物活性物质的稳定性、生物利用度和靶向释放，海藻酸钠可与Ca²⁺离子形成离子交联水凝胶，为益生菌活性和制剂结构稳定性提供保护。基于上述背景，研究人员开展本研究，旨在将L. reuteri、维生素B₁₂和甜菜根提取物共同包封于海藻酸钠微珠中，以抵抗胃酸并在24 h内实现肠道持续释放，从而改善维生素B₁₂缺乏状况。

二、研究内容与主要技术方法

研究人员采用离子凝胶法制备包封微珠（encapsulated beads, Ebs）：以2.5%（w/v）海藻酸钠为聚合物基质，加入维生素B₁₂（5 mg/10 mL）、甜菜根提取物（1 mL/10 mL，约合50 mg干提取物）和L. reuteri悬液（1 × 10⁹ CFU/mL，1:1 v/v），逐滴挤入5%（w/v）二水氯化钙溶液交联固化。维生素B₁₂购自印度Combitic Global Caplet Pvt. Ltd.，L. reuteri来自印度Meteoric Biopharmaceuticals，甜菜根采自印度古吉拉特邦Anand当地市场。采用析因设计优化处方；以光学显微镜测粒径、紫外-可见分光光度法（UV-Vis）测包封效率与释放度、扫描电子显微镜（SEM）观察表面形态、差示扫描量热法（DSC）和傅里叶变换红外光谱（FTIR）分析热行为及分子相互作用，并开展模拟胃液（SGF）存活试验和双相体外释放研究评价其胃肠保护与释放性能。

三、研究结果

（一）粒径分析：光学显微镜测量显示Ebs平均粒径为1.15–1.20 mm ± 3.47%（n = 10），与既往文献报道的粒径范围一致。

（二）维生素B₁₂、甜菜根和L. reuteri的包封效率：维生素B₁₂和甜菜根的包封效率（%EE）分别为