益生菌-益生元共包埋在功能性乳制品中的应用:当前技术与乳源生物活性肽整合前景

《Biology》:Probiotic–Prebiotic Co-Encapsulation in Functional Dairy Foods: Current Technologies and Prospects for Integration with Milk-Derived Bioactive Peptides

【字体: 大 中 小 】 时间:2026年09月26日 来源:Biology 3.5

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  功能性乳制品日益被设计为递送活微生物及其他生物活性成分的系统。益生菌是指当以足够剂量施用时对宿主产生健康益处的活微生物;益生元则是指被宿主微生物选择性利用并同样赋予健康益处的底物。两者均广泛用于功能性食品配方中,包括发酵和非发酵乳制品。然而,其在实践中的效果取

  
功能性乳制品日益被设计为递送活微生物及其他生物活性成分的系统。益生菌是指当以足够剂量施用时对宿主产生健康益处的活微生物;益生元则是指被宿主微生物选择性利用并同样赋予健康益处的底物。两者均广泛用于功能性食品配方中,包括发酵和非发酵乳制品。然而,其在实践中的效果取决于微生物和底物的种类、施用的剂量、食品基质以及产品加工和储存的条件。从制造、储存到胃肠道转运全程维持足够高的益生菌活菌数仍是一项重大技术挑战。微胶囊化已被视为保护细胞并携带其到达肠道、以受控方式释放的途径之一,但效果在很大程度上取决于载体材料、包埋技术及其操作条件、所得颗粒的特性以及目标应用的食品基质。将益生菌与益生元底物结合是实现功能性食品的另一条途径。ISAPP共识区分了互补型与协同型合生元:互补型合生元中,已确认的益生菌和益生元各自独立发挥作用;而协同型合生元中,底物被专门设计为被共同施用的微生物选择性利用。共包埋将益生菌和益生元整合进单一递送系统(通常为一个颗粒或载体),这可能改善其物理保护、维持空间关联并实现递送或释放的协调。然而,共用载体既不能证明底物被选择性利用,也不能证明配方具有健康益处。本结构化叙述性综述因此将"共包埋"严格限定于益生菌和益生元被整合进同一颗粒或载体的系统。乳源生物活性肽通过酶解、微生物发酵或胃肠消化从乳蛋白中释放,已报道具有抗氧化、ACE抑制或降压、抗菌及免疫调节活性。其稳定性可能受加工条件、食品基质相互作用及消化过程影响。综述检索了Scopus、Web of Science核心合集及PubMed自2015年1月1日至2026年9月1日的文献,共获663条记录,去重后420条,筛选后330条,其中117条被优先用于技术评估。证据表明保护效果一致但有限:冰淇淋中包埋的鼠李糖乳酪杆菌(Lacticaseibacillus rhamnosus)在冷冻储存50天后下降0.61 log CFU/g,而游离细胞下降0.97 log CFU/g。添加底物并非总是有益:希腊式酸奶中的甜乳清-菊粉微胶囊和超滤白奶酪中的菊粉相比单独载体均未显示额外优势。结果取决于菌株、载体、包埋方法及乳制品基质,且没有一种方法在所有标准上均表现优越。物理共定位常被报告为合生元功能,却缺乏选择性底物利用的证据。文献中未发现将益生菌、已确认益生元与经表征的乳源肽整合于单一递送平台的经验证乳制品系统,临床验证仍然缺失。
3. 结果与讨论

3.1. PRO–PRE相互作用的机制基础

3.1.1. 物理化学保护与底物介导效应

益生菌-益生元递送系统的性能受多种难以分离的变量影响,包括菌株生理特性、载体组成、颗粒大小与形态、加工条件及释放行为。包埋可提升储存稳定性并减少模拟胃肠条件下的活菌损失,但常用干燥过程会使细胞遭受脱水及氧化、热和渗透胁迫。载体网络过度致密会限制营养传递和代谢物扩散,而稳定性不足则可能导致内容物在非预期位点释放,故壁材的pH响应行为至关重要。添加益生元底物并不总能增强保护,如甜乳清-聚葡萄糖配方在热处理中未能保护细胞,希腊式酸奶中甜乳清-菊粉微胶囊未显示额外保护作用。物理共定位本身不构成合生元功能的证据。关于互补型与协同型合生元,前者要求益生菌和益生元各自满足既定定义,后者则需证明共施微生物对底物的选择性利用。乳源低聚糖6'-唾液酸乳糖促进动物双歧杆菌(Bifidobacterium animalis)F1–7生长及乙酸盐产生的机制性证据具有菌株和模型特异性。现有证据支持含益生元载体的两类贡献:加工、储存和胃肠转运期间的物理化学保护,以及释放后可能的底物介导效应。

3.1.2. 整合PRO–PRE–肽系统中的预期相互作用

将乳源生物活性肽引入PRO–PRE载体将产生尚缺乏整合系统测试的潜在相互作用。Xie等人的研究提供了益生菌保护与乳蛋白水解物之间的技术桥梁:高度和中度水解乳清蛋白作为鼠李糖乳酪杆菌CICC22152的培养基和干燥基质,提高了生物量产量并支持干燥、储存及模拟胃肠消化过程中的存活。Kruni?等人发现乳清蛋白水解物-海藻酸盐珠比乳清蛋白浓缩物载体形成孔隙率更低的基质。然而,牦牛乳蛋白水解物中分离的抗菌肽RVMFKWA和KVISMI提示,抗菌活性肽与共递送益生菌的相容性需在菌株水平评估,不可假定兼容。苦味或疏水性肽片段还影响终产品感官可接受性。未来整合系统需记录载体架构、益生菌活力、肽身份和保留活性、释放行为及与乳制品基质的相容性。

3.2. 常规PRO–PRE包埋技术

3.2.1. 喷雾干燥

喷雾干燥将益生菌和益生元底物分散于液体载体中,雾化进入热气流,溶剂快速蒸发形成干颗粒。优点为连续操作、高通量、低单位成本及可输送和计量的粉末;主要限制在于雾化和快速脱水同时使细胞暴露于热、氧化、渗透和机械胁迫。实验研究表明性能高度依赖配方:含龙舌兰果聚糖的酪乳蛋白基质中鼠李糖乳酪杆菌GG在-20°C储存14天和模拟胃肠条件下存活更好;全脂山羊乳及含菊粉配方中动物双歧杆菌乳亚种BB-12(Bifidobacterium animalis subsp. lactis BB-12)保留最佳,而低聚果糖配方无同等保护且表面裂纹与较低活力相关。添加益生元不能弥补不适当的基质特性或干燥控制。

3.2.2. 冷冻干燥

冷冻干燥先冷冻细胞-载体分散体或预制颗粒系统,再在减压下升华去除冰晶。缺乏热气流降低了直接热暴露,但未消除冷冻和脱水损伤。该技术适合热敏感配方,可获高细胞回收率,但存在批式操作、时间长、能耗高、需真空设备及粉末对湿气和氧气敏感等工业局限。Wang等人制备含植物乳杆菌(Lactiplantibacillus plantarum)的菊粉-海藻酸盐珠并涂覆脱脂乳后进行冷冻干燥,提高了干燥存活率并维持七周储存及模拟胃液和胆盐暴露下的较高活力。Gedik和Karahan将植物乳杆菌AB6-25和布拉迪酵母(Saccharomyces boulardii)T8-3C分别包埋于含脱矿乳清粉和乳糖酸的藻酸盐颗粒中,冷冻干燥后两种包埋微生物在模拟胃肠条件下比游离细胞存活更好。分类需区分单纯细胞干燥与经颗粒形成证明的共包埋系统。

3.2.3. 挤出法

挤出法将含益生菌和候选益生元底物的水胶体进料通过喷嘴挤入硬化浴。海藻酸钠为常用胶凝聚合物,氯化钙为常用交联溶液。传统挤出无需高温干燥,热损伤最小且实验室操作简便,但珠粒尺寸较大且不均匀、通量低、喷嘴易堵塞,在大颗粒影响口感的光滑乳制品中受限。Haghshenas等人用简单挤出制备含屎肠球菌(Enterococcus durans)39C及菊粉或葫芦巴材料的藻酸盐-车前草珠,报道包埋效率超98%、模拟消化存活超47%、酸奶4°C储存28天维持活菌。Kavas等人在白山羊奶酪中评价含副干酪乳酪杆菌(Lacticaseibacillus paracasei)和长双歧杆菌(Bifidobacterium longum)的挤出藻酸盐微胶囊(含或不含低聚果糖或菊粉),180天储存中含益生元微胶囊的奶酪活菌数更佳。

3.2.4. 乳化法

乳化法将含益生菌和载体聚合物的水相分散于食品级油相中,液滴经内部或外部离子凝胶化硬化。内部凝胶化依赖液滴中难溶钙盐的缓慢释放;外部凝胶化通过向乳液引入可溶钙源实现。相比重力驱动挤出,乳化可获更小颗粒并同时形成大量珠粒。Frakolaki等人通过乳化后外部凝胶化包埋BB-12,含1%海藻酸盐、5%葡萄糖和2%菊粉且以乳替代水的配方在30天冷藏和冷冻储存及模拟胃肠条件下保护最佳。乳化在温和热条件下运行且颗粒小于简单挤出,但需油相和乳化剂、颗粒回收和洗涤,残留油或表面活性剂及风味质地影响需在乳制品应用前核查。

3.2.5. 离子凝胶化与前瞻性酶促凝胶化

外部凝胶化中钙离子从周围硬化液扩散入含藻酸盐液滴;内部凝胶化中难溶钙盐在液滴内随后(通常经酸化)释放钙离子。Silva等人通过外部凝胶化制备含嗜酸乳杆菌(Lactobacillus acidophilus)的藻酸盐-明胶微凝胶(含或不含低聚果糖),低聚果糖产生更互连的载体网络,两种配方在酸奶储存和模拟胃肠暴露中均提高益生菌存活。Cezarino等人随后将这些微凝胶加入液态、希腊式和冷冻酸奶,储存期间益生菌活力在液态酸奶中最高,模拟消化保护在冷冻酸奶中更强,微凝胶对液态和冷冻产品表观黏度无影响但降低希腊式酸奶黏度。Tarifa等人用离子凝胶化制备果胶和果胶-菊粉微凝胶,包埋效率约96%,储存42天后活菌保持7 log CFU以上,模拟消化抗性随菌株和菊粉来源变化。酶促交联为蛋白和肽类载体的相关途径但发展较少,转谷氨酰胺酶处理乳清蛋白水解物获得载没食子酸的肽基纳米颗粒,属可转移技术证据而非已建立的PRO–PRE共包埋系统。

3.2.6. 凝聚法

凝聚法基于均相聚合物溶液分离为富聚合物凝聚相和贫聚合物平衡相。简单凝聚涉及单一聚合物,可由温度、pH、离子强度或溶剂条件变化诱导;复杂凝聚通常由带相反电荷的生物聚合物(最常见为蛋白质-多糖)间的静电结合引起。该过程可在相对温和热条件下运行并产生致密载体结构,但对聚合物比例、电荷密度、pH、离子强度及连续相组成高度敏感,乳制品中矿物质、蛋白质和有机酸可能改变相分离和载体稳定性。Eratte等人用乳清蛋白分离物-阿拉伯胶复杂凝聚物共包埋干酪乳杆菌(Lacticaseibacillus casei)和金枪鱼油,证明益生菌-脂质相容性及乳蛋白在凝聚壁材中的使用,但金枪鱼油非益生元底物。Juárez-Trujillo等人将动物双歧杆菌乳亚种和高聚合度龙舌兰果聚糖整合进双重乳液后经藻酸钠凝聚并干燥,对流干燥获最高包埋效率和最佳模拟胃肠存活,喷雾和冷冻干燥在室温储存中维持更多活力。乳液、凝聚和干燥的顺序组合使保护效果不能单独归因于凝聚。

3.2.7. 喷雾冷却与混合方法

喷雾冷却(喷雾冷冻)将活性成分在熔融脂质载体中的悬浮液或乳液雾化入低于载体凝固温度的腔室,颗粒由脂质凝固形成而非溶剂蒸发,避免热风脱水但熔融载体仍可施加热胁迫。Okuro等人用喷雾冷却将嗜酸乳杆菌与菊粉或聚葡萄糖整合入固体脂质微粒,过程无明显即时活力损失且改善模拟胃肠液存活,120天储存中聚葡萄糖配方总体稳定性最佳。喷雾冷冻干燥将雾化与低温脱水结合:进料雾化入低温环境快速冷冻,随后升华除水。Yoha等人比较了植物乳杆菌NCIM 2083在含低聚果糖、乳清蛋白和麦芽糊精配方中的喷雾干燥与喷雾冷冻干燥,后者包埋效率更高(96.16%)且模拟胃肠消化存活更好,但前者60天储存活力保持更优。两种方法减少不同类型的加工暴露,均非普遍优于常规干燥,适用性取决于菌株、载体组成及目标应用。

3.2.8. 比较评估与方法学局限

没有一种包埋方法在所有标准上均最优。喷雾干燥适合连续、相对廉价的高通量粉末生产;替代方法减少特定加工胁迫但各有局限:冷冻干燥时间长能耗高、常规挤出颗粒大通量低、乳化凝胶化和凝聚需额外回收稳定步骤。研究中"包埋效率""包埋产率""固定化效率""冷冻干燥效率"和"存活率"术语使用不一致,破坏颗粒的程序、计数方法和计算分母各异,相似百分比不必然等值。高包埋效率不预测储存或胃肠暴露性能:Laina等人比较冷冻干燥与电喷雾的鼠李糖乳酪杆菌GG乳清蛋白分离物-菊粉基质,冷冻干燥包埋效率略高而电喷雾产生更致密结构并在储存和模拟胃肠暴露中保护更好。模拟胃肠模型异质性(INFOGEST方案使用不一致、胃pH、暴露时间、酶活性、胆汁浓度等差异)使存活值仅具指示性。菌株特异性显著:De Andrade等人喷雾干燥两种乳杆菌于乳清、乳清-菊粉和乳清-麦芽糊精基质中,包埋效率均超86%但90天储存活力不同,菊粉未改善所评价条件下植物乳杆菌的储存稳定性。方法选择应匹配益生菌菌株、候选益生元底物、目标乳制品基质、所需粒径、主要加工储存胁迫、释放条件、生产规模和终产品形式。

3.3. 新兴与下一代技术

新兴包埋技术的成熟度差异很大。电流体动力学技术包括产生颗粒的电喷雾和产生连续纤维的静电纺丝,均可在较低整体温度下运行,但细胞存活取决于进料黏度和电导率、施加电压、流速和收集条件。Gómez-Mascaraque等人将植物乳杆菌包埋于乳清蛋白浓缩物基质并经电喷雾优化后活力损失低于1 log CFU。Zaeim等人将植物乳杆菌与菊粉或抗性淀粉整合入海藻酸盐-壳聚糖微胶囊并加入冰淇淋,90天后含菊粉颗粒活菌数7.37 ± 0.12 log CFU/g,含抗性淀粉者7.82 ± 0.39 log CFU/g,证明乳制品中的PRO–PRE共包埋架构但未证明选择性底物利用。微流控技术对液滴形成和粒径分布提供精确控制但乳制品PRO–PRE系统直接证据不足;Zhang等人构建含80个液滴发生器的集成微流控芯片,最高产率10 mL/h,面向生物医学细胞应用而非食品递送。单细胞包埋将保护涂层直接应用于单个细胞,Sbehat等人用黑籽蛋白与菊粉、藻酸盐或葡甘露聚糖制备鼠李糖乳酪杆菌三层涂层,模拟胃肠序贯暴露后含菊粉涂层活力下降约1.5 log而游离细胞下降约6.7 log,属食品导向概念验证。三维打印是食品结构化过程而非包埋方法,非乳制品面粉模型中挤出式打印未造成显著活力损失。技术就绪度各异,尚无新兴方法成为喷雾干燥、冷冻干燥、挤出或凝胶化的既定工业替代方案,需进一步证明生产通量、工艺重现性、食品级载体安全性、储存货架期稳定性、感官相容性及经济可行性。

3.4. 乳源生物活性肽的包埋:技术性能及其与整合PRO–PRE系统的相关性

该部分探讨包埋是否保留肽身份和活性、是否改变胃肠释放以及所得载体能否融入乳制品基质。蛋白质水解物为复杂肽混合物,加工、发酵、载体相互作用和消化均可改变肽谱和所测活性。Corrêa等人比较羊乳清水解物在阿拉伯胶载体中的喷雾干燥与冷冻干燥,喷雾干燥获得更佳粉末(水分3.9%、吸湿性18.9%),ABTS自由基清除活性65.7%、铁螯合活性78.4%、ACE抑制70.1%,所用模拟胃肠程序未显著影响这些活性。微水凝胶研究证明肽保护可具序列特异性:Gómez-Mascaraque等人将乳清蛋白水解物包埋于喷雾干燥明胶或壳聚糖微水凝胶并跟踪酸奶发酵和模拟胃肠消化中的肽稳定性,21个鉴定为发酵敏感的肽中壳聚糖保护了5个而明胶仅保护其中1个。载体消化本身可改变释放组分的组成和表观活性:Alvarado等人将<3 kDa ACE抑制乳清肽组分包埋于藻酸盐-胶原、藻酸盐-阿拉伯胶和藻酸盐-明胶基质,藻酸盐-阿拉伯胶报道包埋效率约95%,模拟消化后释放物显示85% ACE抑制(消化前74%),但消化也产生了起始材料中未鉴定的序列。脂质囊泡提供不同递送途径:Corrêa等人将羊乳清抗氧化和ACE抑制组分包埋于磷脂酰胆碱纳米脂质体,平均直径约166 nm,30天内物理化学稳定,储存结束时保留约87%初始抗氧化活性;Mor等人制备载低分子量酪蛋白肽的醇质体(niosomes),平均直径37.64 ± 0.98 nm、包埋约67%肽、保留抗氧化活性并在模拟胃肠条件下比游离肽释放更慢。Gong等人制备酪蛋白肽脂质体(平均直径86.13 ± 0.62 nm、包埋效率87.29 ± 0.82%),减少肽降解并在模拟消化中实现更受控的肠道释放。Wang等人将透明质酸包被脂质体酪蛋白肽加入酸奶并4°C储存21天,包被脂质体改善抗氧化活性保留和模拟消化中的持续肽释放,同时改变保水性、乳清析出、质构和仪器感官响应。无囊泡释放控制:Giroux等人用水包油包水双重乳液包埋酪蛋白衍生肽获得超93%包埋效率,但胃释放4%至42%变化剧烈,肠释放以可消化黄油油或亚麻籽油制备者超80%而以不可消化矿物油制备者低于18%,高包埋效率不能预测释放。静电纺丝载体提供乳制品基质中肽包埋和测试的实例:Rajanna等人将酪蛋白衍生肽整合入普鲁兰纳米纤维(平均直径约60–133 nm、包埋效率72.95–86.04%),约75.3%肽在胃肠pH条件下8小时后释放,释放物抗氧化活性与未包埋物相当,添加至牛奶未造成明显理化性质变化。乳源肽递送与益生菌包埋最直接桥梁来自Soltani等人,将水解乳清蛋白、植物乳杆菌和干酪乳杆菌整合入藻酸盐珠并经乳清蛋白分离物包被后加入乳清渗透物饮料,28天冷藏后包被配方活菌数和抗氧化能力更高,模拟胃肠暴露后约7.68 log CFU/g并降低水解物苦味。整体证据显示选定载体可保护乳源肽组分、改变模拟消化中的释放、保留体外活性并可融入乳、酸奶或乳清基配方,但多数研究止于理化表征、储存实验、模拟消化或体外测定,未发现将益生菌、已确认益生元底物和独立表征乳源生物活性肽整合于单一递送平台的经验证乳制品系统。

3.5. 在乳制品中的应用

3.5.1. 酸奶与发酵乳

藻酸盐-明胶微凝胶是酸奶中PRO–PRE应用表征较完善的实例。Silva等人比较含和不含低聚果糖的益生菌微凝胶,两种载体均较游离细胞改善酸奶储存和模拟胃肠暴露中的存活,低聚果糖产生更互连载体网络并提供额外保护。Cezarino等人比较该载体在液态、希腊式和冷冻酸奶中的表现,储存活力液态酸奶最高而冷冻配方模拟消化保护最强,高达20%益生菌或低聚果糖微凝胶不改变液态和冷冻产品表观黏度但降低希腊式酸奶黏度。Li等人将干酪乳杆菌30-1和乳糖醇共包埋于同一微胶囊,储存存活改善但酸奶品质特性较对照差。Ismail等人将嗜酸乳杆菌与低聚木糖共包埋于藻酸盐-乳清蛋白浓缩物基质,搅拌型酸奶20天后10.45 log CFU/mL。Pinto等人提供有用阴性结果:希腊式酸奶中含喷雾干燥BB-12甜乳清微胶囊者在28天保持稳定,而微胶囊中纳入菊粉者轻微下降;储存后模拟胃肠消化中活力损失在甜乳清-菊粉处理中更大,菊粉在此配方中未提供额外保护。Hashemi等人研究含藻酸盐包埋植物乳杆菌LS5(Helianthus tuberosus菊粉单独加入)的Doogh饮料,22天冷藏中包埋减少活菌损失,菊粉改善游离和包埋细胞存活,属含包埋益生菌和外加益生元的配方而非确认共包埋系统。Ahmadi等人比较纯藻酸盐载体与含酵母细胞壁材料或β-葡聚糖的藻酸盐配方,28天4°C后藻酸盐-酵母细胞壁配方维持>7 log CFU/mL嗜酸乳杆菌LA-5并在序贯模拟胃肠暴露中总体存活最强。

3.5.2. 干酪

白山羊奶酪系列研究提供了最广泛的干酪证据。益生菌培养物被整合入挤出藻酸钠胶囊(单独或与低聚果糖或菊粉),180天4°C储存中含益生元微胶囊通常较相应游离细胞处理更好维持益生菌活力,胶囊还改变干酪组成和成熟特性(干物质、酸度、氮组分、有机酸、游离氨基酸和游离脂肪酸差异),感官接受度未受不利影响但益生菌和益生元整合改变了储存期间挥发性化合物谱。Borrás-Enríquez等人的高达型干酪中,动物双歧杆菌乳亚种经喷雾干燥于复原脱脂乳和β-环糊精-阿拉伯胶基质,Nutriose? FB在干酪制造中单独加入;40天成熟中活菌数保持>8 log CFU/g,模拟胃肠程序后>7 log CFU/g,此乃含益生元干酪中包埋益生菌的存活演示而非共包埋。超滤白奶酪中微胶囊化改善嗜酸乳杆菌LA-5在60天4 ± 1°C储存及后续模拟消化中的存活,但添加菊粉无额外优势。奶油干酪中De Andrade等人报道微胶囊化植物乳杆菌CCMA 0359模拟消化后活菌数略高于游离细胞(8.31对8.07 log CFU/g),整合益生菌提高酸度并降低储存期间pH而未显著损害消费者接受度。Bakhtiyari等人报道游离植物乳杆菌与水飞蓟(Silybum marianum)种子提取物组合、包埋细胞及与提取物共包埋细胞在60天4°C的活力损失分别为3.19、1.23和0.76 log CFU/mL,植物提取物未被证明为选择性利用的益生元底物。

3.5.3. 冰淇淋与冷冻乳制品

Maleki等人将鼠李糖乳酪杆菌整合入乳清蛋白分离物、细菌纤维素和菊粉复合微胶囊并加入冰淇淋,50天冷冻储存中包埋细胞下降0.61 log CFU/g而游离细胞下降0.97 log CFU/g。Zanjani等人将干酪乳杆菌和青春双歧杆菌(Bifidobacterium adolescentis)包埋于含不同淀粉的藻酸盐基质并用壳聚糖或聚-L-赖氨酸包被颗粒,高直链玉米淀粉在-30°C 100天中存活最强,游离和包埋制剂均未显著改变冰淇淋感官属性或pH。Hayayumi-Valdivia等人评价含益生菌和芒果皮粉的藻酸钠微胶囊在-20°C储存180天,含2%芒果皮粉配方储存期末维持>6 log CFU/g,总体可接受度7.6。冷冻产品研究总体显示包埋减缓而非阻止储存期间益生菌活力损失。

3.5.4. 其他乳制品

乳清基饮料Saniani等人将植物乳杆菌包埋于含菊粉和葡聚糖的藻酸盐微球,含1.5%菊粉和0.5 mg/L葡聚糖配方报道包埋效率最高93.55%,在酸性和胆汁暴露中较纯藻酸盐更好保护细胞。巧克力奶中Ajlouni等人比较游离和微胶囊化乳酸菌与2%或4%魔芋根粉(单独加入产品),21天后包埋细胞处理约4.91和5.00 log CFU/mL而对照3.85 log CFU/mL,魔芋粉显著增加黏度;此系统非真正PRO–PRE共包埋架构,因魔芋粉与包埋细菌分别加入。Das等人开发非发酵乳奶冻含益生菌与抗坏血酸共包埋珠,isabgol作为候选益生元单独加入;此乃多组分共递送而非益生菌与候选益生元的共包埋。

3.5.5. 比较解读

乳制品应用中最一致的发现是包埋细胞较相应游离细胞对照活菌数下降更小。将益生元加入同一载体提供额外保护的证据不太一致:部分含低聚果糖、乳糖醇、低聚木糖和菊粉系统有正面结果,而希腊式酸奶中甜乳清-菊粉微胶囊和超滤白奶酪中菊粉补充未改善性能。证据强度因基质而异:酸奶研究提供载体组成和产品结构的有用比较但显示微凝胶可能改变黏度、质构或整体质量;干酪允许较长储存和成熟评估但直接山羊奶酪证据多来自一个关联实验系列,需要独立重复;冰淇淋研究证明延长冷冻储存中的益生菌保留,但储存温度、菌株和载体组成差异排除了候选益生元材料的直接排序;乳清饮料、巧克力奶和非发酵乳甜点的证据更薄弱。乳制品适用性应至少基于四个独立结果判断:相对游离细胞对照的活菌保留、目标储存时间和温度的稳定性、明确定义的消化模型中的存活和释放、以及对终产品理化和感官性质的影响。

3.6. 法规、商业化与放大考虑

实验室成功的包埋不使PRO–PRE乳制品商业可行,转化依赖菌株和载体成分的食品适用性、制造工艺在所需规模的可重现性、以及产品在声明货架期内维持微生物学、理化和感官规格。安全评估始于菌株水平:推荐明确的分类鉴定(最好全基因组测序支持)、使用历史评估、相关毒力因子和可转移获得性抗菌耐药基因筛查,以及货架期末以循证剂量维持活力的验证。欧盟合格推定安全(Qualified Presumption of Safety, QPS)框架基于分类学身份、知识体系和潜在安全问题对生物制剂进行通用预评估,QPS状态非特定产品授权;美国一般公认安全(Generally Recognized As Safe, GRAS)结论针对物质、预期使用条件和可用安全证据,不确立益生菌功效或证实健康声称。载体需与菌株同等审查:益生元底物和壁材(蛋白质、多糖或脂质)及乳化剂、交联剂、涂层和加工助剂均须符合其预期食品用途条件;新工艺显著改变食品组成或结构者可能受新食品法规(Novel Food Regulation)约束。每份所需的活菌数取决于该菌株和该益处的证据,无通用数字;食品文献中引用的10?–10? CFU/g或mL为技术惯例而非法规要求。声称是另一独立事项:共享载体的微生物和候选底物、更好的储存或消化模型存活、体外短链脂肪酸产生均不单独确立合生元健康益处,ISAPP要求组合物赋予已证明的健康益处。放大应根据预先确定的关键质量属性判断:菌株身份和纯度、活菌回收和批间变异、粒径分布、水分含量和水活度、载体组成、机械稳定性、释放行为、微生物学质量及与目标乳制品基质的相容性。感官评价亦属必要,因沉淀、可见颗粒、砂砾感、过量黏度、风味变化或肽相关苦味可能损害商业可接受性。成本最好以递送所需活菌剂量的每份可接受成本衡量而非仅看包埋效率。文献中完整技术经济评估和商业规模验证不常见,转化需中试规模工艺验证、现实条件下货架期和分销研究、实际产品感官测试、特定菌株和配方的安全评估及适用法规路径的早期解读。

4. 未来方向

结果定义不一致、储存和消化方案异质以及微生物回收方法差异限制证据可比性,未来研究应首先通过协调的报告和消化方案解决这些问题,并在现实制造和货架期条件下评估完整配方,设置游离细胞和仅益生菌载体对照以及相关时单独加入底物对照。合生元声称应与提议的架构匹配:互补型和协同型合生元均需健康益处证据;协同声称还需共施微生物被证明选择性利用底物。肽系统要求更多:肽身份和序列依赖性稳定性的表征、生物活性在加工、消化和释放后存活的确认、胃肠生物可及性评估以及针对目标益生菌菌株的相容性测试。中试可重现性、安全性、法规地位、感官接受度和成本应在商业转化前确立。

5. 结论

在所综述的乳制品研究中,包埋普遍减少加工、储存和模拟胃肠消化中的益生菌损失,但保护程度随菌株、载体、包埋工艺和食品基质变化,向同一载体加入候选益生元未一致显示额外增益。没有一种包埋方法在所有评估结果中均表现优越。将益生菌和候选益生元带入同一载体仅证明物理共定位:选择性底物利用、功能协同和合生元健康益处各自需在声称处分别证明。乳源肽递送研究在选定系统中报告了保留的体外活性和受控或载体依赖性释放,但未发现将益生菌、已确认益生元和独立表征乳源生物活性肽结合于单一递送平台的经验证乳制品系统。多数现有证据来自实验室规模实验、模拟消化模型或短期产品试验,体内生物学功效和全身生物利用度证据有限,完整共包埋配方的人体临床验证缺失,感官性能和工业可行性仍未充分评估。
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