多尺度蛋白質-多糖基益生菌遞送體系研究進展

余帥朋，崔 玥，王 琳,2，李 達，蒲曉璐,

（1.河北科技大學食品與生物學院，河北石家莊 050018；2.君樂寶乳業集團，河北石家莊 050221）

益生菌（probiotics）是一類對宿主有益的活性微生物。當達到足夠數量時，益生菌可以通過調節宿主黏膜與系統免疫功能或調節腸道內菌群平衡，對宿主發揮健康作用[1]。常用于食品中的益生菌主要從發酵食品或糞便微生物菌群中分離篩選而來[2]，包括了雙歧桿菌屬（Bifidobacterium）、乳桿菌屬（Lactobacillus）、鏈球菌屬（Streptococcus）、乳球菌屬（Lactococcus）、芽孢桿菌屬（Bacillus）、酵母菌屬（Saccharomyces）等（圖1）。益生菌必須能夠順利到達腸道內且有足夠活菌量（通常應達到至少106CFU/g 以上）才能達到有效遞送效果，發揮其益生作用[3]。然而，大多數益生菌對加工和儲存過程中酸、氧氣、熱、光照、水分活度等外部環境條件[4-5]，以及對人體消化道環境中的胃酸、消化酶和膽鹽[6]抵抗力差，致使活菌量大幅度降低，益生作用失效[7]。

圖1 食品中常用的益生菌種類及其益生作用[8-9]Fig.1 Probiotics species widely used in food and their health benefits[8-9]

為了提高益生菌對不良環境的抵抗力和存活率，建立有效的活性益生菌遞送體系是最為有效的方法之一。蛋白質和多糖是具有健康、安全、生物兼容性、生物可降解性等特性，常用于制備食品遞送體系的天然生物聚合物。在特定的加工技術條件下，利用蛋白質和多糖之間的相互作用可以組裝形成多尺度結構的蛋白質-多糖基益生菌遞送體系，并設計出實現靶向傳輸目的的功能性食品，其原因主要有三：第一，蛋白質-多糖的結合使用可以協同形成更穩定、更致密、更高機械強度的凝膠網狀結構[10]，并互補單一生物聚合物的缺點，比如蛋白質顆粒易聚集、多糖通常乳化性較差等[11]，從而提高遞送體系對酸、離子強度、熱等加工過程和貯存環境因素的穩定性，避免其失穩分解并釋放出被包埋的益生菌；第二，復合材料的雙重消化優勢得以發揮，例如，蛋白質在消化過程中起到緩沖作用，阻隔了酶對益生菌的損害，而多糖為益生菌提供了物理屏障，保護它們免受酸和膽汁的侵害[12]，且蛋白酶對蛋白質的水解位點可因蛋白質-多糖相互作用而大量降低[13]，保證了益生菌能抵抗胃腸消化環境；第三，復合運載體系可被設計成在胃和小腸的強酸性或弱酸性條件下釋放受到抑制、在結腸的弱堿性條件下釋放受到促進的pH 敏感性運載體系，或通過結腸內微生物分泌出的酶（還原酶、糖苷酶等）使其降解[14]，從而實現在結腸中控制和持續釋放益生菌的目的。本文主要對蛋白質-多糖基活性益生菌遞送體系的形成機制、常見多尺度結構及在食品中的最新研究應用進展進行論述。

1 蛋白質-多糖復合體系的形成機制

蛋白質-多糖復合體系的構建是基于這兩種生物聚合物的相互作用形成的。不同來源的蛋白質和多糖可以通過靜電相互作用、疏水作用、氫鍵、范德華力等物理方式形成非共價結合，也可以通過美拉德反應、酶促交聯、化學交聯等化學方式形成共價結合（圖2）[15]。

圖2 蛋白質-多糖相互作用示意圖[15]Fig.2 Schematical illustration of protein-polysaccharide interaction[15]

1.1 非共價結合

由于蛋白質和帶負電荷的多糖溶液主要以帶電形式存在，蛋白-多糖非共價的結合作用主要由靜電相互作用引起[11-16]：a. 反應體系pH 小于蛋白質等電點時，帶正電的蛋白質分子會與帶負電的多糖分子發生強烈的靜電吸附作用，從而產生強靜電復合物并形成均相；但隨著體系自由能的降低，靜電復合物可進一步聚集，導致出現相分離、凝聚、或沉淀；b. 當反應體系pH 大于等電點時，帶負電的蛋白質分子會與帶負電的多糖分子發生弱相互作用，產生弱可逆復合物，導致形成兩相溶液，或在足夠低的濃度下，蛋白質和多糖以單個分子存在形成單相溶液，最終表現為共溶狀態（圖2）。其他非共價相互作用，包括氫鍵、范德華力、疏水相互作用等物理方式，在一定條件下有助于蛋白質與多糖形成更強的絡合[17]：比如當反應體系pH 大于等電點時，蛋白質和多糖具有相似的電荷，可能會發生氫鍵結合；而范德華力可能發生在相近粒子彼此適當靠近，出現引力增大；加熱可以使蛋白質和多糖的構象發生改變，疏水結構暴露并接觸形成相互作用[18]。

1.2 共價結合

美拉德反應是制備蛋白質-多糖共價結合物的常用化學反應[19]，是蛋白質分子中氨基酸側鏈的氨基與多糖還原性末端的羰基之間縮合形成Schiff 堿化合物、共價鍵交聯的過程[20]（圖2）。該反應能實現蛋白質和帶中性電荷多糖（比如葡聚糖和淀粉）的共價交聯[21-22]。相對于單一天然生物聚合物和蛋白質-多糖靜電復合物，通過美拉德反應形成的蛋白質-多糖共價復合物的多種功能性均得到提高，包括乳化性、起泡性、溶解性和熱穩定性等[23-25]，同時蛋白質-多糖基乳液的功能性質也得到改善，比如形成更小的分散液滴粒徑、更大的凈ζ 電位、更好的穩定性[26]及在較低pH 和熱處理條件下的穩定性[27]。但在反應時間、反應溫度等條件控制不好的情況下，美拉德反應產生的具有誘變性、致癌性和細胞毒性的化合物會導致潛在的安全問題[28]。通過控制相對溫和的反應條件、添加抗氧化劑等方式可為形成安全、健康的美拉德反應蛋白質-多糖產物提供更好的途徑[29]。

蛋白質-多糖酶促交聯反應主要通過轉谷氨酰胺酶、過氧化物酶（比如辣根過氧化物酶）、多酚氧化酶（比如漆酶）等實現[30]。轉谷氨酰胺酶通過催化蛋白質多肽鏈中的酰基供體和氨基糖上的伯氨基發生酰基轉移反應，從而將具有伯胺基的糖分子導入到蛋白質分子中形成糖基化蛋白，而過氧化物酶和多酚氧化酶可以催化多糖中的阿魏酰殘基與蛋白質的酪氨酸殘基交聯[17]（圖2）。酶促交聯蛋白質-多糖復合物不僅比單一天然生物聚合物具有更高的乳化性和對鹽、低pH、加熱和凍融處理等環境應力的抵抗力[31]，而且相比美拉德反應或靜電結合物，其制備的乳液對酸性條件具有更高的抵抗力[32]。

蛋白質-多糖的化學交聯主要通過戊二醛、京尼平、1-乙基-3-（3-二甲胺丙基）碳二亞胺（EDC）、4-（4,6-二甲氧基三嗪-2-基）-4-甲基嗎啉鹽酸鹽（DMTMM）等交聯劑形成[33]。其中植物基天然來源、無毒、易溶于水的京尼平是對蛋白質氨基和多糖氨基進行交聯[34]，而EDC 和DMTMM 可促進蛋白質氨基和多糖羧基結合形成酰胺鍵，且自身不會成為交聯物的一部分，轉化為小分子副產物后能通過滲析等方法去除[35]（圖2）。但經研究表明，交聯位點對蛋白-多糖共價結合物的界面性能有較大影響，基于蛋白質氨基與多糖羰基結合的美拉德交聯結合物的乳化性優于蛋白質氨基與多糖氨基結合的京尼平化學交聯結合物[36]。

2 用于益生菌遞送的多尺度蛋白質-多糖基體系

蛋白質-多糖復合體系的常用制備方法主要包括自上而下和自下而上兩種策略[37-38]：自上而下策略的本質是利用外部機械破壞力將大結構材料的尺寸減小為小顆粒，包括研磨、噴霧/冷凍干燥、擠出、乳化（高壓均質、高速剪切、超聲、微流控、膜乳化）等技術，適用于生產微米級或毫米級的蛋白質-多糖復合體系；自下而上策略主要是通過控制環境條件，比如生物聚合物的類型和濃度、pH、溫度、離子強度等，通過分子自組裝或自組織來實現較大顆粒的形成，比如包體絡合、復合凝聚、液體抗溶劑沉淀、逐層沉積、靜電紡絲或靜電噴涂等方法，可用于制造納米級或微米級的蛋白質-多糖復合體系。用于遞送益生菌的蛋白質-多糖復合體系尺度主要包括宏觀級（＞1000 μm）、微米級（1～1000 μm）和納米級（＜1 μm）（表1）。

表1 蛋白質-多糖基活性益生菌遞送體系結構及性能特征Table 1 Structure and property characteristics of protein-polysaccharide based viable probiotics delivery system

2.1 宏觀級

2.1.1 大粒凝膠/大粒凝膠珠 水凝膠（hydrogel）是通過pH、加熱、冷卻、鹽離子、酶促交聯、高壓、3D 打印等方式誘導形成、可保持大量水不溶解的生物聚合物分子三維交聯網絡體系[18,38,54]。其網絡結構特征限制了外部環境因子（比如酶、氧氣、鹽等）與益生菌的接觸，進而降低不良環境對益生菌的損耗。根據其粒徑大小，水凝膠又可以分為大粒凝膠（macrogels）、微凝膠（microgels）、納米凝膠（nanogels）。其中大粒凝膠已被廣泛用于包埋遞送益生菌[55]（表1）。Yan 等[56]發現經模擬胃腸消化后，副干酪乳桿菌（Lactobacillus paracasei）在所有大豆分離蛋白-甜菜果膠酶促交聯大粒凝膠中的損失僅約為1 lg CFU/mL，而未被包埋的副干酪乳桿菌全部死亡，展現出結腸靶向遞送副干酪乳桿菌的效果；但副干酪乳桿菌的加入降低了水凝膠的硬度、提高了膨脹率并輕微擾亂了水凝膠的有序微觀結構。

凝膠珠（hydrogel beads）是一種外觀尺寸在微米級或毫米級的球形體系[57]，根據尺寸又可分為大粒凝膠珠和微凝膠珠。凝膠珠可通過簡單的注射法制得，比如將藻朊酸鹽注入含二價陽離子（如Ca2+、Cu2+、Ba2+、Co2+）的水溶液，或將瓊脂糖倒入冷水中等[58]。而蛋白質可通過非共價或共價作用與多糖進一步結合，從而改善凝膠珠的總體功效[59-60]。Ni 等[61]發現相對于單一藻朊酸鹽凝膠珠，基于靜電和氫鍵結合的藻朊酸鹽-明膠基大粒凝膠珠對植物乳桿菌（Lactobacillusplantarum）的耐熱性（50 ℃ 5 min）和貯存穩定性（4 ℃，6 d）分別提高了8%和15%，且可以提高植物乳桿菌對胃酸的抵抗力，并在小腸中因失去分子間氫鍵作用而逐漸溶解，從而達到小腸靶向釋放的目的；但植物乳桿菌的負電與藻朊酸鹽-明膠復合物形成的靜電排斥力降低了凝膠珠的強度和硬度（圖3）。

圖3 基于靜電和氫鍵相互作用介導的藻朊酸鹽-明膠凝膠珠的制備及植物乳桿菌添加和消化前后結構變化[61]Fig.3 Production of electrostatically interacted and hydrogen bonding induced alginate-gelatin gel beads and the structure changes after the addition of Lactobacillus plantarum and gastrointestinal digestion[61]

綜上，雖然不同結構特性的蛋白質-多糖基大粒凝膠/大粒凝膠珠通過簡單的方法即可制得，且展現出優異的益生菌包封率和對環境應力的抵抗力，但尚存在一些實際應用限制：一方面益生菌的添加會對其凝膠結構和穩定性產生一定的破壞作用，另一方面通常需要通過冷凍干燥等方法以提高其穩定性、延長貨架期，而益生菌在冷凍干燥過程中的存活率會下降。故更多關于蛋白質-多糖基大粒凝膠體系穩態化技術與材料的開發及其與益生菌活性保持的相關性仍有待進一步研究。

2.2 微米級

常見的微米級蛋白質-多糖基益生菌遞送體系包括微粒（microparticles）、微凝膠/微凝膠珠、微乳（microemulsions）、微膠囊（microcapsules）等[37]（表1，圖4）。除了蛋白質-多糖復合材料自身的靶向遞送特征，微粒、微乳和微膠囊殼-核結構的物理屏障作用和微凝膠網絡結構的限制作用（2.1）進一步有助于實現益生菌的腸道定植。

2.2.1 微粒 相對于納米粒子，直徑為1～1000 μm的微粒具有足夠空間來包埋益生菌的優勢[62]。通過調節pH、溫度等條件，蛋白質和多糖可通過非共價或共價結合形成具有不同結構特性的微粒。Mao 等發現美拉德反應制備的大豆分離蛋白和I-卡拉膠復合物[63]比復合凝聚法制備的復合物[64]更能提高長雙歧桿菌（Bifidobacterium longum）對不利環境的抵抗力：經貯存（4 ℃，30 d）、巴氏殺菌（85 ℃，30 min）和模擬胃腸消化后，前者分別損失0.4、2.05 和3.12 lg CFU/mL，而后者分別損失1.62、2.71 和4.16 lg CFU/mL。這可能是因為益生菌在通過復合凝聚法制備微粒的酸性條件中容易受到損耗。Ma 等[65]利用復合凝聚法和化學交聯法制備大豆蛋白-阿拉伯膠微粒能提高植物乳桿菌（Lactobacillus plantarum）在貯存過程（25 ℃，28 d）和模擬胃液中的存活率（分別達88%和98%以上）及模擬腸液中釋放的活菌量（4 h 后達6.52 CFU/g）。但不同共價交聯方式對蛋白質-多糖基微粒益生菌遞送的影響及其消化特性的作用機制還需繼續深入研究。

2.2.2 微凝膠/微凝膠珠 與單一生物聚合物微凝膠相比，蛋白質-多糖復合微凝膠可形成更緊密的互穿雙網絡結構，進而表現出更好的機械性能、持水能力、耐熱性[66]。通過調節混合比例、pH、離子強度等條件，帶相反電荷的蛋白質和多糖可以通過靜電相互作用復合凝聚形成微凝膠/微凝膠珠。Etchepare 等[67]發現，相比于未包埋、藻朊酸鹽單層包埋、藻朊酸鹽-乳清濃縮蛋白-藻朊酸鹽三層包埋和藻朊酸鹽-乳清濃縮蛋白-藻朊酸鹽-乳清濃縮蛋白四層包埋（圖4），藻朊酸鹽-乳清濃縮蛋白雙層包埋的嗜酸乳桿菌（Lactobacillus acidophilu）微凝膠珠經模擬胃腸道消化后有最高的存活率，達9.19 lg CFU/g（初始活菌量約為12 lg CFU/g）。但與大粒凝膠相似（2.1.1），微凝膠/微凝膠珠的長期穩定性問題仍待進一步研究。

2.2.3 微乳 蛋白質-多糖復合物通常作為親水性乳化劑用于穩定水包油（o/w）型或水包油包水（w/o/w）型微乳（圖4）[16,68-69]。微乳不僅是遞送益生菌的有效工具[70]，而且其組成成分也可能對腸道菌群產生積極或消極的影響[71]。Kan 等[72]采用第二種途徑制備了乳清分離蛋白-阿拉伯膠美拉德反應共軛物穩定的o/w 微乳，發現該微乳可顯著調節人體糞便中腸道菌群的組成和豐度，以及豐富碳水化合物代謝和膽汁酸生物合成的途徑。這可能歸功于美拉德偶聯物的消化率較低，使得大多數腸道菌群可發酵的碳水化合物和蛋白質底物能進入結腸，進而被腸道菌群代謝、并影響宿主的健康[73]。因此，通過美拉德反應制備的蛋白質-多糖復合物具有促進人體腸道菌群健康變化的潛力，這對設計使用蛋白質-多糖復合物作為乳化劑的微乳具有重要意義。

w/o/w 雙重微乳不僅具有減脂、減糖、減鹽、共包埋親水和親油性生物活性物質的優點[74]，而且相比于其他微乳體系（比如o/w，油包水w/o，水包水w/w 等類型），其結構更能有效保護益生菌[62]：不同于o/w 微乳，益生菌可以包埋在雙重微乳內層水相中，而大多數益生菌在水中的溶解性更好；另外w/o/w雙重微乳包含一層油相和兩層水相，故雙重微乳的油相和外層水相都能保護在內層水相包埋的益生菌（圖4）。Qin 等[75]開發了一種在酸性條件呈水凝膠狀態、在中性pH 條件呈溶液狀態的pH 響應性w/o/w雙重微乳，能有效提高植物乳桿菌（Lactobacillus plantarum）經模擬胃腸消化后的活菌數（從7.79×107CFU/mL 降至7.36×107CFU/mL，而未被包埋的益生菌從7.81×107CFU/mL 降至0.14×107CFU/mL）。雖然雙重微乳具有提高益生菌穩定性、改善控釋效果的應用前景，但雙重微乳的實際應用仍存在一些問題，比如由于存在較多分散液滴及表面積，雙重微乳的長期穩定性通常比較欠缺[76]。另外，PGPR 存在安全食用限量（ADI 25 mg/kg）、異味及消費者對人工合成添加劑抵觸等缺點[77]，對雙重乳液的可食用性也存在影響，故找到替代甚至超越PGPR 乳化性的天然親油性乳化劑[78]仍是雙重微乳遞送體系急需解決的問題。

2.2.4 微膠囊 微膠囊是一種利用天然或合成的大分子聚合物作為殼/覆蓋層，包覆固體、液體或氣體等核心物質，利用物理（噴霧干燥、冷凍干燥、擠出技術、分子微囊化技術等）或化學方法（復合凝聚、復合沉淀、原位聚合等）制成的微型膠囊或微粒。2.2.1 中介紹的僅以蛋白質-多糖復合物為材料的微粒也屬于一種微膠囊，故在此介紹以乳液為基礎制備的蛋白質-多糖復合微膠囊。以o/w 乳液為基礎（圖4）是最常見制備微膠囊的方式之一[79]。若將天然或合成的固體脂質用作o/w 乳液中的油相，再采用固化手段去除水分即可制成固體脂質微粒（solid lipid microparticle）。Tasch Holkem 等[80]發現添加了5%肉桂提取物的乳球濃縮蛋白-阿拉伯膠靜電復合固體脂質微粒具有最高的動物雙歧桿菌（Bifidobacterium animalis）包埋率（98.59%），并在7 ℃貯存120 d 后獲得最高存活率（9.3 lg CFU/g）。雖然含油微膠囊具有長期穩定性高、不良環境抵抗力強等特點，但以o/w 乳液為基礎制備微膠囊的方式更適用于疏水性強的益生菌，而對強親水性益生菌的包埋難以達到理想效果[80]。而以w/o/w 乳液為基礎制備的w/o 微膠囊內層水相適用于包埋大部分益生菌（圖4）[81]。但在噴霧干燥、冷凍干燥等過程中w/o/w 乳液結構容易受到破壞、難以獲得理想的顆粒形貌[82]，進而影響w/o 微膠囊的遞送效果。除此之外，食品工業中制備微膠囊也通常采用傳統干燥方法，而這些干燥脫水過程通常對益生菌有較大的損傷[83]。

2.3 納米級

近年來，納米級遞送體系的構建與應用前景一直是研究的熱點與焦點[37]。雖然納米顆粒（nanoparticles）、納米凝膠、納米纖維（nano-fibers）、納米乳液（nano-emulsions）、納米膠囊（nano-capsules）等納米級體系已被證實是遞送益生菌的優勢載體[84-85]，但目前納米級益生菌遞送體系的研究開發仍面臨一定的困難與挑戰[62,86-87]：一方面難以找到合適的可用于制備納米顆粒的生物聚合物材料（包括蛋白質-多糖復合物），另一方面益生菌的尺寸普遍較大（通常在1～10 μm）且形狀各異，常難以較好地匹配納米級遞送體系。下面主要介紹可用蛋白質-多糖復合物制備的納米纖維、納米顆粒和納米乳液。

2.3.1 納米纖維 利用電流體動力學加工技術（包括靜電紡絲和靜電噴涂），在高壓靜電場下將表面帶電的生物聚合物溶液通過噴嘴噴出即可形成負載生物活性物質的納米纖維[88]。其中制備納米 纖維的聚合物材料溶液是最關鍵的因素之一。蛋白質因其靜電、疏水和親水本質可用作疏水 袋保護益生菌免受不利環境的影響[89]，但溶解在水中的蛋白質因其α-螺旋、β-片二級結構、 三級結構和球狀結構等三維結構在電場作用下難以拉伸和纏繞[90]。多糖的加入可以改善蛋 白質在電流體動力學加工技術中的應用限制，包括具有潛在益生元特性[91]的普魯蘭多糖[92]、藻朊酸鹽[93]等。Akkurt 等[94]發現在靜電紡絲加工后，酪蛋白酸鈣-普魯蘭多糖納米纖維和酪 蛋白酸鈉-普魯蘭多糖納米纖維中鼠李糖乳桿菌（Lactobacillus rhamnosus）活菌數分別達9.5 和9.6 lg CFU/mL（分別負載9.3 和9 lg CFU/mL）；經掃描電鏡觀察發現鼠李糖乳桿菌分布 在納米纖維內（圖5）。但更多適應于電流體動力學加工技術的蛋白質-多糖復合材料及其在 益生菌靶向遞送的實際應用還有待進一步探索。

圖5 鼠李糖乳桿菌電紡纖維墊掃描電鏡圖[94]Fig.5 Scanning electron microscopy images of electrospun Lactobacillus rhamnosus GG （LGG） incorporated in fibrous mats[94]

2.3.2 納米顆粒 利用蛋白質-多糖復合材料制備益生菌包封納米顆粒的途徑主要有兩種：第一種是用抗溶劑共沉淀法[95]、納米沉淀法[96]等方式制備天然生物聚合物納米顆粒，但由于起步較晚，蛋白質-多糖基納米顆粒包封益生菌的研究報道較少[85]；第二種是以磷脂或膽固醇制備包封益生菌的脂質納米顆粒，再將蛋白質和多糖進一步吸附在脂質納米顆粒表面。Hosseini 等[97]發現經模擬胃液和腸液消化后，明膠-殼聚糖-卵磷脂基脂質納米顆粒中的鼠李糖乳桿菌（Lactobacillus rhamnosus）分別損失了1.2 和1.6 lg CFU/mL，而卵磷脂基脂質納米顆粒分別損失了1.7 和3.28 lg CFU/mL，未被包埋的益生菌分別損失了4.5 和5.5 lg CFU/mL。故利用蛋白質和多糖復合材料制備納米顆粒對于提高益生菌結腸靶向遞送具有重要意義。

2.3.3 納米乳液 納米乳液是一種熱力學穩定、能有效包埋生物活性物質并提高其生物利用率的遞送體系，通常在粒徑50～200 nm 時呈現透明，在粒徑大于500 nm 時呈現乳白色外觀[98-99]。納米乳液可以更容易地穿過細胞壁、進入目標細胞，具有較強的腸黏膜黏附能力和與其他代謝因子相互作用的能力，且納米乳液液滴可以保護被包埋益生菌免受不良環境的影響，提高益生菌活性[86]。Vaishanavi 等[100]發現在27 ℃貯存40 d 后，大豆分離蛋白-阿拉伯膠基o/w納米乳液中的德爾布魯氏乳桿菌（Lactobacillus delbrueckiisubsp. bulgaricus）活菌數達9.8×107CFU/mL和8.8×108CFU/mL（初始活菌數分別為5.4×107CFU/mL 和4.3×108CFU/mL）。

3 蛋白質-多糖基益生菌遞送體系在食品中的應用

3.1 酸奶

酸奶是益生菌的理想載體。酸奶為益生菌的生存提供了良好的介質，且口感好，營養價值高，可以常規地納入日常飲食中。然而，在酸奶的儲存、運輸和配送過程中，益生菌仍能在較低環境溫度下利用殘留的乳糖緩慢發酵、產生乳酸，導致酸奶酸度繼續上升，并對其感官屬性產生不利影響[8]。此外，如果酸奶在儲存過程中pH 下降過多，益生菌的活性也會降低。益生菌酸奶在儲存期間的過度酸化問題可以通過不同尺度結構的蛋白質-多糖基益生菌遞送體系得以改善，比如微凝膠珠[101]和微膠囊[102]均能降低酸奶的過酸化程度，且能提高益生菌在貯存過程中的存活率，并改善酸奶品質；w/o/w 雙重乳液具有分離發酵益生菌的作用，以避免對發酵過程干擾，同時不會對酸奶的理化性質產生影響，并提高益生菌經貯存和胃腸消化后的存活率[103]。

3.2 奶酪

因其具有相對較高的pH、脂肪含量、固體稠度和高緩沖能力，奶酪亦被認為是一種優秀的益生菌輸送工具[104]。另外，益生菌也可以在奶酪成熟過程中產生蛋白酶、脂肪酶、乳糖酶、胞外多糖和/或抗菌物質，幫助產品質量屬性、安全性和保質期的提高。但奶酪加工環境、長期貯存及食用消化過程都會極大影響益生菌的活菌量，而通過蛋白質-多糖復合材料進行包埋，并在奶酪中應用能提高益生菌在不良環境中的生存能力。例如，水凝膠能提高益生菌在奶酪貯存過程中的穩定性，還能限制蛋白質水解和可滴定酸度變化[105]；微粒能提高益生菌在奶酪貯存和模擬胃腸消化環境中的存活率[106]；微膠囊能提高益生菌在低pH、高鹽離子濃度等奶酪加工環境因素和數月貯存過程中的存活率[79]。

3.3 飲料

因為令人滿意的風味和營養特性，眾多乳、茶、果蔬、植物蛋白等飲料都是提供益生菌的理想食品。此外，飲料中的許多營養物質均對益生菌生長起著積極作用，包括維生素、礦物質、膳食纖維和抗氧化劑等[107]。利用蛋白質-多糖基體系包埋益生菌能改善益生菌在殺菌、干燥等飲料加工工藝、數周或數月的貯存及食用消化過程中大量失活的問題，但蛋白質-多糖復合材料的篩選及益生菌遞送體系尺度結構的構建十分關鍵，不僅決定了益生菌是否能實現結腸靶向傳遞，而且決定了益生菌是否發酵并對飲料的品質性能產生影響[108]：相對于多糖基水凝膠[109]，蛋白質-多糖基水凝膠不僅能進一步提高益生菌在發酵、貯存及胃腸消化后的存活率[47,61]，而且因蛋白質載體具有較高的孔隙率，益生菌可從蛋白質-多糖基水凝膠中持續釋放到飲料主體中并繁殖增長，進而產生更高的益生菌代謝活性而獲得更高滴定酸度的飲料，同時因為蛋白質的緩沖作用，加入蛋白質-多糖基水凝膠的飲料pH 更高[110]；蛋白質-多糖基微粒可以分離益生菌以避免后酸化過程，進而避免對飲料pH、可滴定酸度和還原糖含量等性能的影響[111]；在蛋白質-多糖基微膠囊中，由于噴霧干燥過程中蛋白質變性而導致微膠囊孔隙度和表面活性變化，飲料中營養物質在微膠囊中擴散減慢，進而減緩了益生菌的生長及飲料pH 的降低，同時能提高飲料在貯存和模擬胃腸消化后的存活率[112]。

除以上食品外，蛋白質-多糖基益生菌遞送體系還能在肉制品[113]、可食用膜[114]等領域中應用，并在益生菌活性保持和產品品質改善等方面發揮了重要作用。

4 結論

綜上所述，利用蛋白質和多糖之間的非共價或共價作用可以組裝形成多尺度結構的蛋白-多糖基遞送體系，其中水凝膠、微粒、納米顆粒等體系均已展現出優異的靶向傳輸功效。但目前不同尺度結構的遞送體系仍存在不同的缺陷，比如水凝膠的長期穩定性差、貨架期短，益生菌在o/w 型微乳的油相里溶解性差，w/o/w 型雙重微乳長期穩定性和親油性乳化劑方面仍存在待改善的問題，微膠囊利用傳統干燥方法制備的過程中對益生菌有很大的損耗，納米纖維、納米顆粒、納米乳液等體系的材料開發和在食品中的實際應用還有待繼續深入探究。蛋白質-多糖基益生菌遞送體系已在酸奶、奶酪、飲料等食品中展現出優異的功能性，其尺度結構決定了益生菌的靶向傳遞效果及發酵程度對產品品質的影響。未來，蛋白質-多糖基益生菌遞送系統的研究工作可在如下方面進一步探索：a. 結合納米纖維、納米顆粒、納米乳液等納米體系的結構特征，開發高效傳輸益生菌的納米級遞送體系；b. 開展益生菌與其他生物活性物質共包埋的蛋白質-多糖復合遞送體系的構建機制及性能研究，開發多功能的新型食品；c. 利用蛋白質-多糖復合體系的天然性、生物相容性、生物可降解性、食用安全性及特有的營養和功能特性等優點，設計含活性益生菌的食品包裝材料和低脂食物、肉類替代物等對人體健康的新型食品。