《Food Hydrocolloids for Health》：Combination of alginate and yeast cell-wall as a dual carrier to improve the storage stability and colonic delivery of probiotic yeasts
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摘要：利用高效载体保护益生菌（PRO）在食品基质冷藏期内的存活并实现其结肠递送已受到广泛关注。本研究验证了从橡木酸面团中分离出的选定酵母的体内生物安全性。系统发育进化分析将该分离株鉴定为异常威克汉姆酵母（Wickerhamomyces anomalus）。该酵
摘要：利用高效载体保护益生菌（PRO）在食品基质冷藏期内的存活并实现其结肠递送已受到广泛关注。本研究验证了从橡木酸面团中分离出的选定酵母的体内生物安全性。系统发育进化分析将该分离株鉴定为异常威克汉姆酵母（Wickerhamomyces anomalus）。该酵母分离株在模拟胃肠道（SGI）条件下表现出良好的存活能力、抗菌及黏附能力。此外，该分离株的DPPH自由基清除活性和抗真菌活性也得到了证实。同时，基于高效液相色谱（HPLC）分析，酵母热灭活细胞的抗赭曲霉毒素活性显著（p<0.05）高于活细胞和无细胞上清液。使用海藻酸盐（Alg）-酵母细胞壁（YCW）对该分离株进行微囊化处理，不仅显著提高了其在乳清-开心果饮料冷藏期内（具有强抗菌和DPPH自由基清除活性）以及在SGI条件下的存活率，还增强了体内被包埋酵母的结肠回收率（活力比游离细胞高出约3 Log CFU/mL）。扫描电子显微镜和傅里叶变换红外光谱证实了YCW对Alg的包覆，以及单层Alg和双层Alg-YCW微胶囊官能团之间的分子间相互作用。因此，该分离株的YCW可作为一种经济、可持续且食品级的包封平台，用于益生菌的结肠递送。
1. 研究背景与意义
益生菌（PRO）因其调节肠道菌群（GMB）和与宿主免疫系统互作等潜在健康促进作用而备受关注。然而，在食品加工、贮藏及胃肠道（GIT）转运过程中维持其足够活力，对于发挥其潜在功能至关重要。益生酵母（PYs）相较于乳酸菌（LAB）具有独特优势，例如对抗生素不敏感，这使其适用于抗生素治疗期间。尽管如此，其抗菌药物耐药性仍具有菌株依赖性，需要进行评估。近年来，微囊化技术被广泛研究用于保护这些有益微生物免受GIT上部恶劣环境的影响，并增强其向肠道尤其是结肠区段的递送。海藻酸盐（Alg）因其无毒、生物相容性好、成本低及温和的凝胶化条件，是最常用的壁材之一。同时，酵母细胞壁（YCW）成分，特别是β-葡聚糖（BG），因其独特的可生物降解性和结构特性，在结肠靶向递送（CTD）领域备受关注。YCW不仅能提供额外的保护层，还可能被特定结肠微生物群降解，有利于结肠释放。现有研究表明，尽管已有Alg-YCW包封系统用于提高PRO在胃肠道条件下的存活率，但本研究创新性地将所选PY自身的细胞壁成分作为第二涂层，并评估了所得载体在食品基质冷藏储存和体内结肠递送中的性能。因此，该平台的技术进步在于将食品级酵母衍生涂层与食品储存保护、胃肠道转运及后续结肠递送整合于单一包封策略中。该研究旨在表征所选酵母分离株（YI）的PRO特性，并评估其基于YCW的双层载体作为保护和结肠递送系统的潜力。本论文发表于《Food Hydrocolloids for Health》。
2. 关键技术方法
研究人员首先通过橡木酸面团发酵分离酵母并进行筛选，随后采用体内小鼠实验评估生物安全性，并通过内转录间隔区（ITS）测序进行分子鉴定。为评估益生特性，采用了模拟胃肠道（SGI）条件耐受性测试、自动聚集与共聚集能力测定、疏水性及生物膜形成能力分析，以及对食源性病原菌的抗菌活性检测。此外，通过高效液相色谱（HPLC）分析了抗赭曲霉毒素A（OTA）活性，并采用DPPH法评估抗氧化能力。最后，通过挤压法制备了海藻酸盐（Alg）-酵母细胞壁（YCW）双层微胶囊，并利用扫描电子显微镜（SEM）和傅里叶变换红外光谱（FTIR）对其进行了表征。
3. 研究结果
3.1. 酵母分离与筛选
通过橡木酸面团发酵分离出酵母，并根据其在SGI条件下的存活率和自动聚集能力进行筛选，最终选出一个表现最佳的分离株。
3.2. 体内生物安全性与分子鉴定
体内实验表明，喂食该酵母的小鼠血液生化指标和肝脏酶活性与对照组无显著差异，证实其生物安全性。系统发育分析将其鉴定为异常威克汉姆酵母（Wickerhamomyces anomalus）。
3.3. 益生特性表征
该酵母分离株（YI）展现出良好的碳水化合物发酵谱，无溶血和凝固酶活性，并对多种抗生素和抗真菌剂敏感。其细胞表面疏水性和生物膜形成能力良好。抗菌试验显示其对大肠杆菌、金黄色葡萄球菌、肠炎沙门氏菌和单核细胞增生李斯特菌均有抑制作用，且与这些病原菌具有良好的共聚集能力。此外，该YI及其无细胞上清液（CFS）均表现出显著的DPPH自由基清除活性和抗真菌活性。
3.4. 抗赭曲霉毒素A活性
通过HPLC分析发现，酵母热灭活细胞的抗OTA活性显著高于活细胞和CFS。
3.5. 微囊化与表征
使用Alg-YCW双层微囊化该YI后，SEM和FTIR分析证实了YCW成功包覆在Alg微球表面，并且两者之间存在分子间相互作用。
3.6. 在食品基质和SGI条件下的稳定性
将包埋后的YI加入乳清-开心果饮料中，在冷藏期间，Alg-YCW微胶囊内的酵母存活率显著高于游离细胞和单层Alg微胶囊。同时，该饮料本身也保持了良好的抗菌和抗氧化活性。在SGI条件下，Alg-YCW包封同样显著提升了酵母的存活率。
3.7. 体内结肠递送
动物实验结果表明，Alg-YCW微胶囊在体内实现了高效的结肠靶向递送，被包埋酵母的结肠回收率比游离细胞高出约3 Log CFU/mL，证明了该系统在结肠释放方面的优越性。
4. 讨论与结论
本研究成功从橡木酸面团中分离并鉴定了具有多重益生特性的异常威克汉姆酵母（W. anomalus）。该菌株表现出良好的胃肠道耐受性、抗菌、抗氧化及抗真菌活性，且其热灭活细胞具有显著的抗赭曲霉毒素A（OTA）活性，显示出作为后生元的潜力。更为重要的是，利用该酵母自身的细胞壁（YCW）与海藻酸盐（Alg）构建的双层微囊化系统，不仅有效保护了酵母在食品冷藏和模拟胃肠道（SGI）环境下的存活，还显著增强了其在体内的结肠靶向递送效率。这一策略利用了YCW的生物降解性和结肠微生物群的响应特性，为开发低成本、可持续且高效的益生菌递送平台提供了新思路。研究结论表明，该分离株的YCW可作为经济、可持续且食品级的包封平台，用于益生菌的结肠递送。
