人才强校 | 中国农大食品精准营养教育部重点实验室在ADV FUNCT MATER发表包埋益生菌封面论文

本网讯 8月26日，中国农业大学食品科学与营养工程学院，食品精准营养与质量控制教育部重点实验室， 功能乳品教育部重点实验室：刘莹（第一作者）……任发政*（通讯作者）、李媛*（通讯作者）等人在Advanced Functional Materials以封面论文发表了题为“Improved Gastric Acid Resistance and Adhesive Colonization of Probiotics by Mucoadhesive and Intestinal Targeted Konjac Glucomannan Microspheres”的研究论文（https://doi.org/10.1002/adfm.202001157）。近年来益生菌的健康功效逐渐受到关注，益生菌体内存活率低的问题极大限制了其健康功效，而高活性的益生菌稳态化制剂的缺乏成为制约我国益生菌产业发展的瓶颈之一。为了解决这个问题，通过采用天然益生多糖魔芋葡甘露聚糖为壁材，通过氧化和巯基化改性制备了肠道靶向的改性魔芋微球sOKGM递送载体（授权专利ZL201510062092.0.）。不仅能够将益生菌靶向递送至肠道，还可以保护益生菌免受胃酸侵害，在肠环境下响应性释放出益生菌，并有效提高了益生菌的肠道粘附和定植特性，为开发自主知识产权的益生菌稳态化制剂奠定理论基础。

 

图1：sOKGM益生菌载体论文封面 （1区，IF：16.836）

益生菌已被证实具有增强免疫力、调控糖脂代谢、改善神经炎症和减轻便秘等诸多潜在功能。然而，研究发现由于胃酸的破坏以及肠道粘附性差，口服外来益生菌成为“过路菌”难以在人体内发挥健康功效。因此，通过靶向递送技术来提高益生菌的耐胃酸及粘附定植能力是提高益生菌肠道活菌数和生理活性的有效策略。

 

图2：sOKGM微球耐胃酸和肠道靶向释放及粘附增强设计原理

本研究制备了具有耐胃酸、肠pH响应性及肠粘液粘附性的双交联改性魔芋sOKGM微球，微球具有的响应性交联键可以实现胃部稳定和肠道定向释放。sOKGM具有大量羧基可以结合胃酸中氢离子提高胃酸稳定性，sOKGM具有大量巯基不仅提高耐胃酸稳定性，还可以增强菌体和肠粘蛋白相互作用而提高粘附性。研究发现经改性魔芋微球包埋后益生菌的存活率比商业化制剂高出100倍，改性魔芋微球还能够在肠液中响应性释放益生菌，且在微球破裂后的巯基化魔芋多糖可以作为“桥梁”来增强菌体和粘蛋白之间粘附作用。肠道荧光切片及qPCR结果显示经包埋后的益生菌在肠道内停留时间显著延长。最后，具有缓解便秘功效的动物双歧杆菌A6经改性魔芋载体装载后便秘缓解作用也显著增强，且肠道中双歧杆菌属丰度显著增加，有害菌丰度显著减少，调节了肠道菌群平衡。结果表明，粘膜粘附sOKGM载体可以有效提高其体内存活率和益生菌在胃肠道中的定殖，sOKGM提供了一种肠道靶向递送高活性益生菌的解决策略。

 

图3：sOKGM体内增强益生菌肠道粘附定植实验结果

该研究工作受到了国家自然科学基金委（31471577, 31772014, 31972202）和北京市科委北京市科技新星计划(Z181100006218071)以及北京市食品营养与人类健康高精尖创新中心的支持。