通过共包封系统中的二酰基甘油相行为调节益生菌的稳定性：固体脂肪含量和熔化特性的作用

《Food and Bioproducts Processing》：Modulating probiotic stability via diacylglycerol phase behavior in co-encapsulation systems: The role of solid fat content and melting properties

DAG相行为通过复凝聚合法增强共微胶囊热稳定性、耐胆盐性和存储性能，其高熔焓特性通过氢键和疏水作用形成混合界面层，改善益生菌包埋环境。

　　

陈颖|张富友|张琳|徐青青

西南大学食品与生物工程学院，中国成都610039

摘要

通过复杂的共凝聚过程制备了益生菌与二酰甘油（DAG）的共微胶囊，并研究了DAG的相行为（固态脂肪含量（SFC）和熔化行为）对共微胶囊特性及益生菌稳定性的影响。分子对接分析表明，DAG通过与微胶囊壁材料（明胶）的氢键和疏水相互作用形成混合界面层，这一点通过尼罗红染色的脂质和尼罗蓝标记的蛋白质在微胶囊界面处的共定位得到了证实。具有较高SFC和熔化焓的DAG增强了益生菌的耐受性：（1）在热应力下，较高的熔化焓使得在相变过程中能够吸收热能，从而提高益生菌的耐热性；（2）在模拟的胃肠道条件下，高SFC-DAG有助于提高益生菌的胃肠道存活率，这归因于其减弱了脂解作用，增强了消化过程中微胶囊结构的完整性；（3）在储存期间，高SFC-DAG的强结晶性提高了微胶囊的结构紧凑性，从而提高了室温下封装细胞的存活率。这些发现为设计在加工、消化和储存条件下稳定性更强的益生菌微胶囊提供了宝贵的见解。

引言

益生菌被定义为“当以适当剂量给予时能给宿主带来健康益处的活微生物”（Liu等人，2016年）。研究发现，益生菌在体内的转移与多种疾病有关，包括但不限于癌症（Wei等人，2022年）、肥胖（Everard等人，2013年）、2型糖尿病（Qian等人，2022年）和抑郁症（Foster等人，2013年）。为了更好地发挥这些益处，益生菌必须在加工、储存和通过胃肠道的过程中存活下来。然而，由于这些微生物对光、氧气、pH值和胆盐等不利条件敏感（Misra等人，2022年），这对益生菌来说是一个挑战。微胶囊化是一种有效的保护技术，因为封装壳材料可以将益生菌与外部环境隔离开来，在特定条件下释放微生物。目前，已经使用了流化床、喷雾干燥、离子凝胶化、复杂共凝聚等技术来封装益生菌，其中复杂共凝聚被认为是最简单且最有效的方法，因为它在益生菌封装效率、低成本和工业规模化方面具有优势（De Prisco等人，2010年）。

与单一成分的封装相比，益生菌与脂质的共封装可以产生协同效应，增强各组分的生物活性，从而提高益生菌微胶囊的稳定性（Misra, Pandey, & Mishra, 2021年）。食用油根据酰基甘油结构被分为三酰甘油（TAG）和二酰甘油（DAG）（Chen等人，2025a）。作为植物油的主要成分（>95%），TAG是通过甘油与三种脂肪酸酯化形成的。尽管TAG增强了共封装益生菌的耐受性，但其过量摄入与肥胖和心血管风险相关（Stathori等人，2025年）。与TAG不同，作为植物油中的次要成分，DAG表现出不同的代谢特性。研究表明，DAG的摄入可以显著增强β-氧化途径，减轻餐后甘油三酯的增加，并抑制脂肪组织的积累（Lee等人，2019年；Lee等人，2020年）。重要的是，DAG在稳定共封装益生菌方面表现出明显优于TAG的效果，这归因于其两亲性特性，增加了微胶囊壁的厚度（Chen, Wang, Zhang, Lan, & Wang, 2023年）。

除了代谢和封装优势外，DAG的物理性质，特别是结晶行为，也极大地决定了微胶囊的功能性质。一般来说，DAG主要以两种异构形式存在：sn-1,3 DAG和sn-1,2（或2,3）DAG。其中，sn-1,3 DAG的熔点较高（大约比具有相同脂肪酸组成的TAG高10°C），并且倾向于形成更硬、更稳定的晶体网络。相比之下，sn-1,2（2,3）DAG的熔点与其相应的TAG相似，它可以形成α-型和β'-型晶体，这两种晶体与较软的质地相关（Xie等人，2025年）。值得注意的是，DAG的结晶特性及其两亲性使其在封装系统中表现出独特的界面结晶行为（Yang等人，2020年）。这种界面结晶可以调节关键系统性质，包括屏障性能、机械强度和释放动力学，并已被广泛证明可以提高整体稳定性。例如，Watson等人使用固态脂肪制备了一种水包油乳液，封装了NaCl，并证明脂质壳提高了系统的稳定性并延缓了封装成分的释放（Watson等人，2024年）。同样，Song等人也报告说，乳液中脂质的界面结晶可以提供显著的空间位阻，从而在储存、冻融循环和热应力下提高乳液的稳定性（Song等人，2026年）。此外，Patel等人表明，由脂质晶体形成的结构网络可以有效控制乳液在胃肠道条件下的分解行为，提高其对消化过程的抵抗力（Patel Andrade, & Rousseau, 2021年）。然而，尽管人们普遍认识到结晶脂肪在乳液中的重要性，但DAG的精确相行为，特别是其固态脂肪含量（SFC）和熔化性质及其与共封装益生菌稳定性的关系仍不甚清楚。明确这一联系对于合理设计在加工、储存和胃肠道传输过程中稳定性更强的益生菌递送系统至关重要。

因此，本研究旨在探讨DAG的相行为对共封装系统中粉末性质和益生菌稳定性的影响。为此，我们混合了基于橄榄油的二酰甘油硬脂酸酯（O-DAGS）和基于橄榄油的二酰甘油油酸酯（O-DAGO），制备了具有不同理化性质的脂肪混合物。然后，我们通过复杂共凝聚制备了装载这些脂肪混合物的益生菌共微胶囊。同时，通过研究水分含量、水分活度、油/益生菌封装效率、热稳定性、消化特性和储存性能来探讨DAG相行为对共微胶囊的影响。这些发现有助于加深我们对脂肪相行为与益生菌耐受性之间关系的理解，并有助于合理设计益生菌微胶囊。

材料

干酪乳杆菌由Scitop Biotechnology Co., Ltd（中国北京）提供。明胶（GE）、阿拉伯胶（GA）、胃蛋白酶、胰酶和胆盐从Sigma–Aldrich（美国密苏里州圣路易斯）购买。O-DAGS和O-DAGO由广东越山特殊医疗营养科技有限公司（中国佛山）捐赠。本研究中使用的所有其他化学品均为分析级。

脂肪混合物的制备

将熔化的O-DAGS（80°C）以不同的浓度（w/w）添加到O-DAGO中，分别为20%、30%、40%、50%

脂肪混合物的脂肪酸组成

表1显示了O-DAGO、O-DAGS和脂肪混合物的脂肪酸组成。O-DAGO含有15.67%的饱和脂肪酸（SFA）、65.87%的单不饱和脂肪酸（MUFA）和17.22%的多不饱和脂肪酸（PUFA）。O-DAGO中的主要脂肪酸是油酸、亚油酸和棕榈酸，分别占65.87%、15.16%和12.18%。相比之下，O-DAGS的SFA含量较高，为35.66%。关于脂肪酸，本研究中使用的O-DAGS主要由

结论

本研究探讨了DAG的相行为对通过复杂共凝聚制备的益生菌微胶囊特性和稳定性的影响。结果表明，尽管DAG的固态脂肪含量并未显著改变微胶囊的水分含量、水分活度和封装效率，但具有较高SFC的DAG对益生菌细胞具有重要的保护作用。与高熔化焓的DAG共封装显著增强了

未引用的参考文献

De Prisco和Mauriello（2016年）；Rokka和Rantamaki（2010年）

CRediT作者贡献声明

陈颖：撰写 – 审稿与编辑、验证、软件、方法学、研究、资金获取、正式分析、数据管理、概念化。张琳：撰写 – 原稿、验证、方法学、正式分析。张富友：撰写 – 原稿、软件、正式分析。徐青青：撰写 – 审稿与编辑、正式分析。

利益冲突声明

所有作者均声明无利益冲突。

致谢

本研究得到了西南大学人才引进项目的资助（项目编号RX2500001045）