《Probiotics and Antimicrobial Proteins》：Alginate–Grape Pomace Flour Microcapsules for Enhanced Protection and Delivery of Lacticaseibacillus rhamnosus GG
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将植物源纤维作为共包封剂已成为提高益生菌稳定性和功能性的策略。本研究评估了葡萄渣粉（GF）作为共包封剂在海藻酸钠（SA）基微胶囊中的应用，该微胶囊含有鼠李糖乳酪杆菌GG（Lacticaseibacillus rhamnosus GG），重点关注结
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将植物源纤维作为共包封剂已成为提高益生菌稳定性和功能性的策略。本研究评估了葡萄渣粉（GF）作为共包封剂在海藻酸钠（SA）基微胶囊中的应用，该微胶囊含有鼠李糖乳酪杆菌GG（Lacticaseibacillus rhamnosus GG），重点关注结构特性、耐热性、抗氧化活性、胃肠道存活率以及在橙汁中的活力。海藻酸钠体系（94.80%）和海藻酸钠-葡萄渣粉体系（91.13%）均获得了高包封效率，活菌数均高于8.3 log CFU/mL。傅里叶变换红外光谱（FTIR）、差示扫描量热法（DSC）和热重分析（TGA）证明了海藻酸钠与葡萄渣粉之间存在分子相互作用，导致热转变改变和基质内聚力增强。SA/GF微胶囊表现出改善的冷藏稳定性，在4°C下储存28天后仍保持≥8.0 log CFU/mL，而游离细胞则下降至3.3–4.0 log CFU/mL。在快速巴氏杀菌（72°C/15秒）过程中，SA/GF胶囊保留了11 log CFU/g，而纯海藻酸钠胶囊为7.15 log CFU/g，游离细胞则完全失活。在模拟胃液条件下，SA/GF胶囊维持了8.60–9.19 log CFU/g，而纯海藻酸钠胶囊在90分钟后降至5.94 log CFU/g，游离细胞在120分钟后检测不到。在模拟肠液中，SA/GF胶囊在120分钟时恢复至9.45 log CFU/g。在橙汁中，游离细胞在3天内显示出超过2.5 log的减少，而包封制剂在9天内的减少量小于1 log（p ≤ 0.05）。总体而言，葡萄渣粉增强了海藻酸钠基质，降低了微生物灭活率，提高了益生菌的抵抗力和存活率，支持其作为功能性食品中可持续共包封剂的应用。
论文主体内容解读
研究背景与目的
随着消费者对具有科学依据的健康食品需求日益增长，富含益生菌的产品开发成为热点。其中，鼠李糖乳酪杆菌GG（LGG）是一种被广泛研究的益生菌株，但其在食品加工、储存及胃肠道转运过程中的存活率面临严峻挑战，例如低pH值、消化酶、氧气暴露和温度波动等环境胁迫会严重损害其活力。微胶囊化技术，特别是使用海藻酸钠（SA）进行离子凝胶化，因其生物相容性好、成本低廉而被广泛用于保护益生菌。然而，单纯的海藻酸钠基质在某些胃肠道条件下稳定性有限。近年来，将植物源纤维作为共包封剂引入海藻酸钠基质，成为一种提升益生菌保护效果并增加系统功能性的新兴策略。葡萄渣是葡萄酒和果汁工业的主要副产品，富含膳食纤维和酚类化合物，具有抗氧化和调节肠道菌群的潜力。尽管其应用前景广阔，但将其作为共包封材料用于益生菌递送的研究尚不充分。因此，本研究旨在探究葡萄渣粉（GF）作为一种可持续的共包封材料，与海藻酸钠结合制备含有LGG的微胶囊，并系统评估其对益生菌在加工、储存、胃肠道运输及酸性食品基质中存活率的保护效果。
研究方法概述
研究人员采用了挤出式离子凝胶化技术制备微胶囊。首先，确定了葡萄渣粉的最佳分散浓度为1.5%（w/v）。随后，制备了三种配方：纯海藻酸钠（SA）胶囊、海藻酸钠-葡萄渣粉（SA/GF）胶囊以及含有LGG的相应胶囊。通过光学显微镜和扫描电子显微镜（SEM）观察形态；利用傅里叶变换红外光谱（FTIR）分析分子间相互作用；采用差示扫描量热法（DSC）和热重分析（TGA）评估热行为。通过平板计数法测定包封效率和不同条件下的活菌数。抗氧化活性通过DPPH自由基清除实验评估。此外，还进行了模拟胃肠道（GIT）耐受性实验和在橙汁中的储存稳定性测试。
研究结果
葡萄渣粉微胶囊的表征：研究发现，1.5%（w/v）的GF分散液具有最佳的胶体稳定性。生长曲线证实GF可作为LGG的碳源，具有益生元潜力。制备的微胶囊呈球形，表面完整无裂纹。SA/GF/LGG胶囊呈现红黄色，颜色差异显著（ΔE=9.46）。包封效率方面，SA和SA/GF体系分别高达94.80%和91.13%，活菌数均超过8.3 log CFU/mL。水分含量分析显示，SA/GF/LGG胶囊的水分含量最低（94.19%），表明基质内聚力增强。
FTIR、DSC和TGA分析：FTIR光谱显示，GF的加入导致O-H伸缩振动带和COO-基团吸收峰强度增加并发生位移，表明形成了氢键和静电相互作用。DSC分析显示，SA/GF/LGG配方在约210°C处出现独特的吸热事件。TGA分析表明，所有配方的质量损失主要发生在90-125°C（脱水阶段），其中SA/GF/LGG配方在约120°C处的失重事件最为明显，表明基质中含有更多结构化水或热敏成分。这些结果共同证实了GF与海藻酸钠基质发生了有效的分子整合，改变了热行为并增强了基质稳定性。
温度抗性与抗氧化活性：在4°C冷藏28天后，SA/GF胶囊的活菌数保持在8.0 log CFU/mL以上，优于纯SA胶囊（~6.9 log CFU/mL），而游离细胞急剧下降至3.3-4.0 log CFU/mL。在25°C储存时，SA/GF胶囊也表现出更好的稳定性。在热抵抗实验中，游离细胞在两种巴氏杀菌条件下（72°C/15秒和63°C/30分钟）完全失活。在快速巴氏杀菌下，SA/GF/LGG胶囊的存活率（11 log CFU/g）远高于纯SA胶囊（7.15 log CFU/g）。但在慢速巴氏杀菌下，纯SA胶囊表现更好（7.08 log CFU/g vs. 5.15 log CFU/g），提示长时间加热可能使GF强化基质产生结构松弛。抗氧化实验表明，SA/GF配方在所有测试浓度下均表现出比含益生菌体系更高的DPPH自由基清除活性，且呈浓度依赖性。
模拟胃肠道条件下的存活率：在模拟胃液（SGJ，pH 2.5）中，游离细胞在120分钟后完全失活。SA/GF胶囊提供了最佳保护，在整个孵育期间维持了8.60-9.19 log CFU/g的高活菌数。纯SA胶囊的保护效果随时间减弱，90分钟后降至5.94 log CFU/g。在转入模拟肠液（SIJ，pH 7.4）后，SA/GF胶囊的活菌数在初始30分钟有所下降（6.71 log CFU/g），但随后逐渐恢复，在120分钟时达到9.45 log CFU/g，这可能反映了受损细胞的恢复或从基质中的持续释放。纯SA胶囊在肠液中保持了较高的活菌数（9.01-10.09 log CFU/g）。
在橙汁中的存活率：在4°C储存于橙汁中时，游离细胞在3天内活菌数减少了超过2.5 log。相比之下，两种包封配方在9天内的减少量均小于1 log，其中SA/GF/LGG配方的失活速率最低。
讨论与结论
研究表明，将葡萄渣粉（GF）作为共包封剂整合到海藻酸钠（SA）基质中，能够有效提升益生菌鼠李糖乳酪杆菌GG的稳定性和功能性。GF的加入通过与海藻酸钠形成分子间相互作用，增强了水凝胶基质的结构内聚力，这在FTIR、DSC和TGA分析中得到证实。这种强化的基质网络为益生菌提供了更优的物理屏障，尤其是在面对冷藏、快速巴氏杀菌和模拟胃酸环境时，显著提高了LGG的存活率。同时，GF本身富含的膳食纤维和酚类物质，不仅赋予了微胶囊抗氧化活性，还可能为益生菌提供了有益的微环境，有助于其在逆境中的存活和恢复。在酸性饮料（如橙汁）中的应用也验证了该封装系统的有效性。总之，该研究成功地将一种农业工业副产品转化为功能性食品配料，提出了一种可持续、高效的益生菌递送系统策略，为开发新型功能性食品提供了有力支持。
