合肥工业大学魏兆军课题组：双层黏蛋白微胶囊增强植物乳杆菌L. P. B2的胃肠道

　　

　　近日，合肥工业大学 / 北方民族大学魏兆军教授团队在国际权威期刊 Food Hydrocolloids （ SCI 一区， IF 11.504 ）发表了题为“ Double-layer mucin microencapsulation enhances the stress tolerance and oral delivery of Lactobacillus plantarum B2 ”的研究论文， 魏兆军教授、廖晨钟教授为本论文的通信作者，朱云扬博士生为本论文的第一作者 。

　　近年来，作为食品研究的热点，诸多具有特殊功能的益生菌被用来治疗人体相关疾病。然而，恶劣的胃肠道环境、高浓度的活性氧、黏液层消耗、胃肠道的持续蠕动以及复杂的病理微环境导致口服生物利用度低和肠道定植受限，极大影响了益生菌的健康价值。核黄素（维生素B2）作为一种重要的B族水溶性维生素，是许多酶促氧化还原反应所需的辅酶FMN（黄素单核苷酸）和FAD（黄素腺嘌呤二核苷酸）的重要生物合成前体，核黄素缺乏可导致口角炎、舌炎、眼部炎症、阴囊炎等症状并伴随有一系列并发症。黏蛋白是肠道黏液层的重要组成部分，在细菌的定殖中起着重要的作用。该团队之前的研究在BALB/c小鼠模型中，利用核黄素高产乳酸菌菌株L. P. B2发酵豆浆成功治疗了模型鼠的核黄素缺乏症。为进一步提高L. P. B2乳酸菌的益生效益和肠道定殖，以长期预防人体核黄素缺乏，该团队构建了一种双层明胶（或壳聚糖）-黏蛋白-海藻酸盐微胶囊包埋策略，赋予了核黄素高产菌株L. P. B2乳酸菌更强的不良环境抵抗能力以及肠道黏附能力。

　　

　　图片摘要

　　在本项研究中，该团队使用挤压法制作了双层明胶（或壳聚糖）-黏蛋白-海藻酸盐微胶囊，评估了益生菌对于不良环境的抵抗力和模拟肠黏膜黏附能力。实验在优化得到最佳包埋条件后，分别制备了单独L. P. B2、黏蛋白L. P. B2共包封以及不同浓度（0.1%、0.2%和0.5%）壳聚糖、明胶二次包封微胶囊。TPA的结果表明，黏蛋白的共包封、壳聚糖和明胶的二次包埋显著提高了微凝胶的机械强度。扫描电镜和3D共聚焦显微镜证明了微胶囊外形的规整度与机械强度呈现明显正相关。而更高的机械强度也带来了更强的不良环境抵抗力，更利于益生菌的长期保存，此外，双层微胶囊还能够提高L. P. B2的体外抗消化能力，实现在肠道的精准释放。核黄素缺乏会导致机体肠道中产生过量活性氧，诱发氧化应激，这种双层微胶囊除了避免益生菌与ROS直接接触外，黏蛋白的抗氧化性也能保护L. P. B2免受活性氧的损伤。体外黏液黏附试验中，黏蛋白显著改善了L. P. B2的体外黏液黏附性，为后续益生菌的肠道黏液黏附提供了研究基础。这种微胶囊包封方式不会影响包封益生菌的生理活性，在一定程度上提高了该乳酸菌产核黄素的效率。

　　这项研究的新型双层明胶（或壳聚糖）-黏蛋白-海藻酸盐包封策略改善了益生菌L. P. B2对恶劣的胃肠道条件的抵抗力，并增强了对模拟肠道黏液的粘附力，在后续核黄素缺乏症的微生物治疗中有着重要的启示作用。此外，这种双层微胶囊递送系统不仅可以用于核黄素高产乳酸菌的口服输送，还可以用于其他益生菌领域以提高其口服递送的生物利用度和健康价值。

　　结果展示

　　

　　图1. 黏蛋白浓度优化

　　

　　图2. 冻干微胶囊的扫描电镜观察

　　图3. 微胶囊表面形貌和粗糙度

　　图4.微胶囊化L. P. B2抗体外消化能力

　　图5.微胶囊化L. P. B2体外抗ROS能力

　　图6. 明胶（壳聚糖）外膜和包封益生菌观察

　　图7.微胶囊化L. P. B2体外模拟黏液层粘附能力

　　图8. 微胶囊化L. P. B2生理活性

　　Reference

　　Zhu Y.Y., Thakur K., Zhang W.W., Feng J.Y., Zhang J.G., Hu F., Liao C.Z., & Wei Z.J. Double-layer mucin microencapsulation enhances the stress tolerance and oral delivery of Lactobacillus plantarum B2. Food Hydrocolloids, 2023, 141, 108678.

　　原文链接：https://doi.org/10.1016/j.foodhyd.2023.108678

　　通信作者简介

　　

　　

　　魏兆军 教授

　　魏兆军，博士、教授、博士生导师。北方民族大学生物科学与工程学院院长、合肥工业大学食品与生物工程学院教授。教育部食品科学与工程专业教学指导委员会委员；享受国务院政府特殊津贴、宁夏回族自治区自治区特聘专家、宁夏回族自治区高等学校特聘教授、教育部新世纪优秀人才、安徽省杰出青年基金获得者、黄山学者特聘教授；安徽省农林特产食品加工产业技术创新战略联盟理事长、安徽省养生文化研究会会长。国家自然科学基金、教育部科技项目、国家留学基金委基金、十余个省基金项目评审专家；国家科技进步奖、教育部科技进步奖等评审专家；Trends in Food Science & Technology、Food Chemistry、Industrial Crops and Products等国内外50余期刊审稿人。Frontiers in Nutrition副主编、Current Topics in Nutraceutical Research副主编、Agri-Waste & Agri-Byproduct Journal主编、Food and Chemical Toxicology客座编辑、《食品科学》编委；先后获得国家科学技术进步二等奖，中国农业科学院科技进步二等奖，农业部科学技术进步一等奖，安徽省科技进步三等奖等。主持国家重点研发计划课题1项、国家自然科学基金5项、安徽省科技重大专项等项目30余项。以第一或者通讯作者在Trends in Food Science & Technology、Food Chemistry、Industrial Crops and Products、Food and Chemical Toxicology发表高水平SCI论文230余篇；授权或申请专利30余件。研究方向为农林特产功能性食品加工。

　　廖晨钟教授

　　廖晨钟，合肥工业大学教授，博士生导师。主要研究新药研发、计算机辅助药物设计、药物合成、化学信息学领域。2004年在中国科学院过程工程研究所获得博士学位。2004-2012年依次在深圳微芯生物科技有限责任公司、美国国立健康研究院（National Institutes of Health）、University of Michigan医学院工作或从事博士后研究。2012年至今，于合肥工业大学药物科学与工程系担任教授博士生导师。廖晨钟教授在Journal of Medicinal Chemistry、Drug Discovery Today、ACS Medicinal Chemistry Letters、Journal of Chemical Information and Modeling等药学、药物化学主流国际期刊发表学术论文90余篇；参与4部国际学术专著的编写工作；申请国际国内专利20余项（多项获批）；为多个国际知名期刊的审稿人。在企业工作期间设计的抗2型糖尿病药物西格列他钠作为国家1类新药已进入临床III期研究，参与设计的抗恶性肿瘤药物西达本胺作为国家1类新药已获国家CFDA批准，用于治疗复发或难治性外周T细胞淋巴瘤和乳腺癌。

　　第一作者简介

　　

　　朱云扬博士研究生

　　2016年毕业于江南大学食品学院，获得学士学位；2021年硕士毕业于合肥工业大学食品与生物工程学院，获得硕士学位；博士现就读于合肥工业大学食品与生物工程学院食品科学与工程专业，主要研究方向是食品微生物和微生物发酵。目前已在Trends in Food Science & Technology、Food Hydrocolloids、Journal of Agriculture and Food Chemistry、Food Chemistry、Applied Microbiology and Biotechnology、Food & Function等杂志发表高水平论文13篇，其中第一作者5篇。

　　

　　为构建多元化食物供给体系并兼顾生态环境保护，并形成以生物多样性保护促进食品生产的可持续性，北京食品科学研究院和中国食品杂志社将与北方民族大学、皖西学院、宿州学院、滁州学院于 2023年5月13-14日在中国宁夏银川 共同举办“ 生态保护与食品可持续发展国际研讨会 ”。本届研讨会将围绕新资源食品挖掘、动植物、微生物可替代蛋白、食用菌等食物资源的开发现状、重要创新进展及存在的问题开展研讨，探讨未来食品发展方向，通过展示我国生态保护与食品可持续发展等领域的最新科研成果，搭建科研单位与企业产学研结合的平台，共同促进我国食品产业发展快速踏入新里程。

　　

　　

　　Food Science of Animal Products（ISSN: 2958-4124, e-ISSN : 2958-3780）是一本国际同行评议、开放获取的期刊，由北京食品科学研究院、中国肉类食品综合研究中心主办，中国食品杂志社《食品科学》编辑团队运营，属于食品科学与技术学科，旨在报道动物源食品领域最新研究成果，涉及肉、水产、乳、蛋、动物内脏、食用昆虫等原料，研究内容包括食物原料品质、加工特性，营养成分、活性物质与人类健康的关系，产品风味及感官特性，加工或烹饪中有害物质的控制，产品保鲜、贮藏与包装，微生物及发酵，非法药物残留及食品安全检测，真实性鉴别，细胞培育肉，法规标准等。

　　投稿网址：

　　https://www.sciopen.com/journal/2958-4124