殼聚糖-透明質酸鈉-益生菌水凝膠的制備、表征及胃腸道緩釋作用

厲佳怡，王紅磊，李婭婕，郭婷婷，倪乙丹，周泉城，盛桂華

（山東理工大學農業工程與食品科學學院，山東 淄博 255200）

水凝膠是一種具有三維網絡結構的親水性物質，其在吸收大量的水后依然不溶，且能夠保持交聯網絡、鏈的纏結或結晶區域的穩定性[1]。由于具有較好的生物相容性、生物降解性和結構可調性，水凝膠被廣泛應用于輸送活性物質、組織工程、生物醫學工程等領域[2-4]。根據交聯類型，水凝膠可以分為化學交聯和物理交聯。其中化學交聯水凝膠雖具有較好的質構特性和穩定性，但是由于存在對生物活性有害的反應，限制了其在生物醫藥等領域的應用和發展[5-6]。相較之下，物理交聯水凝膠通過離子相互作用、蛋白質相互作用、氫鍵等形成，在制備過程中不需要交聯劑，安全性高[7]，且其交聯網絡具有可逆性[8]。多糖是物理交聯水凝膠常見的基質成分之一，其能提供物理屏障，保護攜帶的物質免受胃酸和膽汁的影響[9]。目前，常見荷載益生菌的方法有微膠囊包埋法，但在實際應用中，常常需要多層的包埋才能避免益生菌受損[10]。物理交聯水凝膠制備工藝簡單，其特有的三維網狀結構及溶脹特性有助于益生菌與外界營養物質的交換，便于在加工貯藏過程中維持益生菌的存活及繁殖[11]。因此，采用物理交聯水凝膠特有的三維網狀結構作為載體，有望成為荷載益生菌的新方法以及新的研究方向。

殼聚糖（chitosan，CS）是目前自然界中唯一的天然陽離子多糖，含有游離的氨基，來源廣泛，具有優異的生物相容性、生物降解性、抗菌性、成膜性等特點[12]。透明質酸鈉（sodium hyaluronate，SH）是一種天然的高分子聚合物，有較好的生物相容性，且具有抗衰老、抗炎癥、保濕潤滑等作用[13]。由于SH分子鏈的一側暴露著大量羥基，使SH具有很強的親水性[14]，可以與質子化CS鏈上的氨基結合，通過靜電相互作用形成物理交聯水凝膠。Sheila等[15]以CS和SH為原料，制備了具有自愈性能和藥物緩釋特性、可3D打印的聚電解質水凝膠，其具有優異的生物相容性以及抗機械損傷的耐久性。益生菌是指能夠定植于人體腸道和生殖系統內對宿主有正面效益的活性微生物，具有抑制腸道炎癥、促進營養物質吸收、維持腸道微環境穩態等作用[16]。然而，益生菌在食品加工、后期貯存以及食用的過程中易受到各種外界環境因素的影響，導致其活性降低甚至喪失，從而無法發揮應有的功能特性。因此，如何保證定植在人體腸道內益生菌的活性及數量一直是研究的重點[17]，也是本研究的主要內容。

基于上述情況，本實驗選擇鼠李糖乳桿菌（Lactobacillusrhamnosus）以及乳酸片球菌（Pediococcus acidilactici）為荷載對象，以CS、SH作為主要材料，通過SH羧酸基（—COO-）和CS質子化氨基（—NH3+）之間的靜電相互作用形成物理交聯水凝膠，對水凝膠質構特性、微觀結構、孔隙率及溶脹動力學曲線進行分析，并研究其功能特性；同時以水凝膠為載體荷載益生菌，研究益生菌及培養基對水凝膠質構特性及微觀結構的影響，分析水凝膠的載菌性能，探究其胃腸消化特性，研究其在模擬胃腸液中的釋放動力學，探尋益生菌水凝膠的釋放機制及作用機理，以期為CS-SH物理交聯水凝膠的制備及其載菌性能提供一定的材料依據和理論基礎。

1 材料與方法

1.1 材料與試劑

SH（分子質量97 kDa）華熙生物科技股份有限公司；CS（脫乙酰度85%，分子質量100 kDa）上海愛純生物科技有限公司；L.rhamnosus、P.acidilactici菌粉西安榮甄生物科技有限公司；MRS肉湯培養基、MRS瓊脂培養基 青島海博生物技術有限公司；乙酸、氯化鈉等其他常用分析純試劑 國藥集團（上海）化學試劑有限公司。

1.2 儀器與設備

立式壓力蒸汽滅菌器 上海博迅醫療生物儀器股份有限公司；全溫立式振蕩培養箱 上海一恒科學儀器有限公司；FD-1A-50型冷凍干燥機 博醫康（北京）儀器有限公司；物性測試儀 北京微訊超技儀器技術有限公司；D8-02型X射線衍射（X-ray diffraction，XRD）儀 德國Bruker公司；Nicolet 5700型傅里葉變換紅外光譜（Fourier transform-infrared spectroscopy，FT-IR）美國Thermo Nicolet公司；Quanta 250型場發射環境掃描電子顯微鏡 美國FEI公司。

1.3 方法

1.3.1 CS-SH水凝膠的制備

參考Sheila等[15]的方法。為使CS-SH水凝膠具有較好載菌性能，需要其在實現高溶脹度的同時具有足夠的機械強度[18]，前期研究了多個因素對水凝膠硬度和溶脹度的影響，通過響應面法確定最佳條件：采用體積分數為0.75%的醋酸溶液溶解CS，配制成1.60 g/100 mL的CS溶液，SH質量濃度為1.60 g/100 mL，將兩種溶液按體積比1∶1混合，反應60 min，2 000 r/min離心15 min，棄上清液，即得CS-SH水凝膠。在此條件下制備的水凝膠具有優良的性能和適合的溶脹度，適合作為載菌體系的基礎材料。將新鮮制備水凝膠冷凍干燥備用。

1.3.2 益生菌水凝膠的制備

稱取一定量的益生菌凍干粉，加入無菌的MRS肉湯培養基（簡稱MRS）中，配制成質量濃度為1g/L的菌懸液，37 ℃培養14 h。稱取0.20 g干燥水凝膠于上述溶液中，在37 ℃繼續培養10 h至其溶脹平衡，取出后用濾紙吸干表面菌液，即得荷載益生菌L.rhamnosus、P.acidilactici水凝膠（分別記為CS-SH-LR、CS-SH-PA）。

1.3.3 水凝膠的質構特性

參考馮傳興等[19]的方法，將制備好的濕凝膠表面處理平滑，用TPA模式測定凝膠的硬度、彈性、內聚性、膠黏性以及回彈性5 個指標。TPA測試條件：P/75探頭，測試速率及測后速率為1 mm/s，壓縮程度為5 mm，停留時間為5 s。

1.3.4 水凝膠微觀結構表征

1.3.4.1 掃描電子顯微鏡（scanningelectron microscope，SEM）分析

用液氮脆斷凍干的樣品，利用SEM觀察復合材料縱截面的形貌，加速電壓5 kV。

1.3.4.2 FT-IR分析

將樣品與溴化鉀粉末以質量比1∶100充分混合，用球形研磨機研磨均勻，抽空下壓成透明薄片，裝入壓片夾，以溴化鉀空白壓片作對照，在4 000～400 cm-1范圍內掃描。

1.3.4.3 XRD測試

將樣品置于15 mm×20 mm×1.5 mm的鋁片孔中，隨后壓緊進行測定。XRD的測試條件：掃描范圍20°～80°，掃描速率為5°/min，測角精度2θ≤±0.01°，角分辨率≤±0.1，角度重現性為±0.000 1°。

1.3.5 水凝膠的孔隙率

參考朱孟臻[20]的方法，采用溶劑置換法測定CS-SH凝膠的孔隙率，以無水乙醇為介質，水凝膠經冷凍干燥后，稱其干質量m1（g）；測量干燥凝膠顆粒的高度和直徑，計算體積V（cm3）；樣品經無水乙醇溶脹平衡后，用濾紙吸取水凝膠表面的液體，測質量m2（g）；無水乙醇密度為ρ（g/cm3），按式（1）計算多孔水凝膠的孔隙率：

1.3.6 水凝膠的溶脹度

參考行云逸等[21]的方法并稍作修改。將新鮮制備的CS-SH水凝膠放入-20 ℃冷凍24 h后取出，凍干48 h。將凍干后的水凝膠置于37 ℃蒸餾水中12 h以上直至質量恒定，用濾紙吸干水分后稱質量，按式（2）計算水凝膠的溶脹度：

式中：m3為凍干后水凝膠質量/g；m4為溶脹平衡時水凝膠的質量/g。

1.3.7 益生菌的荷載量及荷載率

參考Cristina等[22]的方法并稍作修改。將凍干的水凝膠放入對數生長期的L.rhamnosus、P.acidilactici菌液中，并以同生長時期等體積的菌液作為空白對照，振蕩培養12 h后，用平板涂布法測定菌液中的菌落總數，荷載后的菌液菌落總數記為X1（CFU），空白單因素優化組的菌液菌落總數記為X2（CFU），荷載量及荷載率分別按式（3）、（4）計算：

1.3.8 游離益生菌的模擬胃腸液耐受性分析

參考Xiao Yao等[14]的方法并稍作修改。人工模擬胃液（simulated gastric fluid，SGF）：取16.4 mL濃鹽酸與10 g胃蛋白酶混合均勻后定容至1 000 mL，pH 2；人工模擬腸液（simulated intestinal fluid，SIF）：稱取6.8 g KH2PO4、10 g胰蛋白酶，另加3號膽鹽10 g綜合模擬腸道的腐蝕性環境，加水稀釋至900 mL，并用質量分數為0.4%的氫氧化鈉溶液調節pH值至6.8后，定容至1 L。

收集對數期生長的游離L.rhamnosus、P.acidilactici（分別記為LR組、PA組）并在8 000 r/min條件下離心，用生理鹽水洗滌3 次，調節終濃度約為108CFU/mL。將9 mL預熱好的SGF和SIF分別加到1 mL菌懸液中，以生理鹽水組作為對照。由于成人的胃腸道消化時間一般不超過4 h，因此各組樣品在37 ℃恒溫培養箱中靜置培養4 h。孵育結束后，用MTT法測試LR與PA組的細胞存活率，用酶標儀在492 nm波長處測其吸光度。

1.3.9 體外胃腸消化模擬

在模擬消化環境條件下研究水凝膠中L.rhamnosus與P.acidilactici的存活和釋放特性。取新鮮制得的益生菌水凝膠置于10 mL SGF中37 ℃消化2 h，并在0、20、40、60、80、100、120 min時取樣，取樣后立即稀釋涂布。以菌懸液作為空白對照，操作步驟相同。SGF消化結束后將剩余水凝膠取出轉移至37 ℃的10 mL SIF中，充分混合，在37 ℃恒溫振蕩培養箱中消化4 h，并在0、40、80、120、160、200、240 min時取樣，取樣后立即稀釋涂布。空白對照組經過SGF消化后，離心取沉淀物，將其投入10 mL SIF中，充分混合，進行腸道消化模擬。測定各組的細胞活性和菌落數。

1.4 數據處理

2 結果與分析

2.1 水凝膠的質構特性

荷載益生菌時，為了提高益生菌的存活率及活性，將凍干后的水凝膠放入含MRS肉湯培養基的菌液中浸泡（記為CS-SH-MRS組），所以額外探究MRS對水凝膠結構及理化特性的影響。內聚性是指介質的內部結合強度[23]，由表1可知，各組之間內聚性沒有顯著差異，說明益生菌及MRS對凝膠內部結構影響較小。各組水凝膠之間的硬度、彈性、膠黏性、回彈性均存在差異，其中CS-SH-MRS組的硬度、彈性、膠黏性與CS-SH組相比均顯著降低，這可能是由于MRS對水凝膠組分之間的鍵造成影響。與CS-SH組相比，CS-SH-LR組的硬度、彈性、膠黏性、回彈性均顯著降低，CS-SH-PA組的彈性、膠黏性、回彈性也均顯著降低。然而，CS-SH-LR組和CS-SHPA組的硬度、彈性、膠黏性均高于CS-SH-MRS組，這說明MRS對水凝膠質構特性有顯著降低的作用，而荷載益生菌能降低MRS對水凝膠質構特性的影響，這一結果與Beckwith等[24]的研究結果相似。

表1 水凝膠及益生菌水凝膠的質構特性Table 1 Texture properties of free and probiotic-loaded hydrogels

2.2 水凝膠的微觀結構分析

如圖1A、B所示，CS-SH水凝膠的三維網狀結構較均勻，孔洞較大，孔洞壁較薄，結構較脆，這可能與其高溶脹度、低硬度的特性有關。圖1C、E為荷載L.rhamnosus的CS-SH水凝膠的微觀結構，由圖1E可以明顯看出水凝膠壁上附有很多桿狀益生菌，這與L.rhamnosus的形態相符合；圖1D、F為荷載P.acidilactici的CS-SH水凝膠的微觀結構，P.acidilactici呈球狀，附著在CS-SH壁表面，P.acidilactici的荷載密度較L.rhamnosus更高，緊密附著在水凝膠壁上。由圖1E、F可以看出，益生菌附著在水凝膠壁上，表明CS-SH水凝膠成功荷載益生菌，且該荷載方式并未明顯改變益生菌的表面形態，CS-SH水凝膠可以為L.rhamnosus及P.acidilactici提供一個生物相容性較好的環境。

圖1 CS-SH水凝膠及CS-SH載菌水凝膠的微觀結構Fig.1 Microstructure of free and bacteria-loaded CS-SH hydrogels

2.3 水凝膠的FT-IR分析

由圖2可知，各組在3 000～3 750 cm-1處存在強且寬的吸收峰，該區域一般對應O—H、N—H的伸縮振動，與CS和SH組相比，CS-SH組吸收峰紅移，為靜電相互作用導致的伸縮振動，這表明CS聚陽離子和SH聚陰離子之間形成離子鍵；與CS-SH組相比，CS-SH-MRS組吸收峰藍移，透光率降低，說明MRS會影響水凝膠的交聯程度，這與質構特性分析結果一致；CS-SH-LR組、CS-SHPA組藍移距離較少，說明益生菌有助于緩解MRS對水凝膠結構的影響。2 700～3 000 cm-1處的吸收峰為醛基C—H的伸縮振動，荷載益生菌的CS-SH水凝膠，吸收峰減弱消失，這說明益生菌的包埋會影響水凝膠的靜電相互作用。1 500～1 680 cm-1以及1 380～1 500 cm-1處為雙鍵C＝O（酰胺I帶）的對稱伸縮振動和羧基的特征峰，均是SH的特征峰[25]，交聯后所有組別透光率均升高，其中1 500～1 680 cm-1處，與CS組相比，其余組（除SH組外）的吸收峰均紅移，可能是由于交聯后兩種材料之間的靜電相互作用導致；1 000～1 200 cm-1是C—O—C伸縮振動峰，為CS的特征峰[26]，各組均有此峰，與CS組相比，其余組（除SH組外）吸收峰略紅移，這可能是由于分子內電子的躍遷。綜上所述，CS和SH通過靜電相互作用形成水凝膠，這與Sheila等[15]的研究結果一致，而MRS會降低CS、SH之間的靜電相互作用，荷載益生菌可以有效緩解該影響。

圖2 CS-SH水凝膠及CS-SH載菌水凝膠的FT-IRFig.2 FT-IR spectra of free and bacteria-loaded CS-SH hydrogels

2.4 水凝膠的XRD分析

從圖3可以看出，CS和SH在10.71°和19.94°處有較強的特征衍射峰，其中CS在19.94°處的強度較高，這可能是CS的特征衍射峰，說明CS有明顯的晶體結構。CS和SH交聯后，兩處特征峰強度均降低，特別是CS-SH-MRS組和CS-SH-PA組在10.71°處的衍射峰強度較低，峰寬減小，說明這兩組水凝膠的結構更松散；其余各組在兩峰處的強度與SH相似，說明CS和SH之間具有較強的相互作用，從而使得各物質的特征衍射峰降低或者消失，同時也說明水凝膠結晶度低，為非結晶態，證明CS-SH物理交聯水凝膠具有良好的相容性[27]。

2.5 水凝膠的溶脹性能

CS-SH水凝膠的溶脹度為（743.48±24.60）%，孔隙率為（59.01±3.84）%。圖4為37 ℃ CS-SH水凝膠在蒸餾水、SGF、SIF中的溶脹動力學曲線。在溶脹初期，水凝膠迅速吸水膨脹，溶脹度增長速度較快，大約在20 min左右，水凝膠在蒸餾水和SGF中的溶脹速率逐漸減緩，并趨于平衡，最終溶脹度分別穩定在735.28%和744.55%，即吸水能力分別為7.353 g/g和7.446 g/g。30 min后，水凝膠在SGF中溶脹度降低，這可能是因為CS在酸性條件下容易形成帶正電的陽離子，破壞了CS與SH之間的靜電相互作用，導致外圍不穩定的結構被破壞。在30～150 min之間，CS-SH水凝膠在SIF中的溶脹度均高于在SGF中的溶脹度。在180 min后，水凝膠的溶脹度增長速率減緩，逐漸達到平衡，這可能是由于外界的H+與CS交互達到平衡。SIF中的水凝膠溶脹度在60 min左右最高，約1 202.27%，即吸水能力為12.02 g/g。隨后，溶脹度逐漸降低并達到平衡，約為552.27%，即吸水能力為5.52 g/g。這是因為SH成功接枝到水凝膠中，賦予了CS大量的—COOH官能團，在中性或堿性條件下—COOH會電離成—COO-，可能會導致水凝膠的吸水性能短暫升高，這一特性有助于載菌CS-SH水凝膠在腸液中的釋放；但在酸性條件下，—COOH基團不易解離，而是趨向與SH鏈上的羥基形成離子鍵，從而阻止水分子進入凝膠網絡，使得水凝膠的平衡溶脹度大大下降，這一特性與行云逸等[21]的研究結果相似。

圖4 CS-SH水凝膠的溶脹動力學曲線Fig.4 Swelling porosity of CS-SH hydrogel

2.6 水凝膠的荷載量及荷載率

水凝膠的三維網狀結構有利于與外界進行物質交換，是一種較好的荷載益生菌的材料[28]。如圖5所示，0.2 g干燥水凝膠的L.rhamnosus、P.acidilactici荷載量分別為1.15×109CFU和1.25×109CFU，荷載率分別為93.36%和88.04%，兩組之間的荷載量無顯著差異，這說明CS-SH水凝膠具有較好的生物相容性；但CS-SH-LR組的荷載率顯著高于CS-SH-PA組（P＜0.05），這可能是由于L.rhamnosus菌粉的濃度較低，導致相同時間培養條件下原菌液濃度較低，從而使其荷載率較高。綜上，CS-SH水凝膠具有良好的載菌性能和高生物相容性。

圖5 CS-SH載菌水凝膠的荷載量及荷載率Fig.5 Loading amounts and loading rates of probiotics into CS-SH hydrogel

2.7 模擬胃腸液耐受性分析

一般認為，益生菌必須以足量活性狀態轉移到腸道中才能發揮其理想的益生作用，而大多數乳酸菌對胃腸道強酸性和高濃度膽鹽環境的耐受力普遍較弱，很難在這種惡劣環境下生存。本實驗選用L.rhamnosus、P.acidilactici測定其經模擬胃腸液孵育后的存活率。如圖6所示，在SGF中孵育4 h后，L.rhamnosus與P.acidilactici全部喪失活性。此外，這些乳酸菌對腸道消化液也很敏感，孵育后存活的細胞分別減少94.18%和87.58%。這與大量研究結果[14,29]一致，絕大多數益生菌在通過人體胃腸道時會顯著喪失生存能力。

圖6 游離L.rhamnosus（A）和P.acidilactici（B）在模擬胃腸道中的活性Fig.6 Survival rates of free L.rhamnosus (A) and P.acidilactici (B) in simulated gastrointestinal conditions

2.8 胃腸消化模擬動力學曲線

如圖7A所示，在經歷模擬胃腸液孵育后，LR及PA組的活菌數量均急速降低，約40 min時細胞存活率分別為3.80%以及4.23%，說明這兩種益生菌對SGF的耐受力較弱。除此之外，包封在水凝膠中的L.rhamnosus、P.acidilactici的釋放量較少，約120 min時分別為18.72%和13.16%，這意味著水凝膠可以提高益生菌在SGF中的存活率。從圖7B可以看出，游離益生菌的活性整體呈降低趨勢，在消化4 h后，細胞活性約為0.59%，而L.rhamnosus在120 min時，活性消失，說明這兩種益生菌對SIF的耐受性較差，相比之下L.rhamnosus的耐受性更差。包封后的L.rhamnosus、P.acidilactici在SIF中的活性明顯增強，其中CS-SH-LR組在SIF中持續釋放，細胞活性維持在20%左右，在120 min后逐漸降低，在240 min時細胞活性約為3.96%；相比之下CS-SH-PA組的細胞活性更強，在40 min時細胞活性達到最大值，約為46.51%，隨后細胞活性逐漸降低。

圖7 游離益生菌及CS-SH載菌水凝膠在模擬胃腸液中的動力學曲線Fig.7 Kinetic curves of free probiotics and bacteria-loaded CS-SH hydrogel in simulated gastroenteric fluid

游離益生菌及益生菌水凝膠在模擬胃腸液中連續消化的涂布結果如圖7C、D所示。與細胞活性結果不同的是，游離益生菌在SGF中消化60 min后已全部失活，這可能是由于胃液消化導致細胞損傷，使其無法在平板上生長形成菌落；益生菌水凝膠在120 min內均未在平板上形成菌落（圖7C），這可能是由于水凝膠外圍不穩定的結構在消化過程中逐漸掉落，但荷載的益生菌仍黏附在水凝膠壁上，這些益生菌仍具有一定的活性，從而導致MTT法測定結果具有一定的細胞活性。游離益生菌在模擬腸消化過程中全部失活，而益生菌水凝膠進入SIF時立即溶脹，釋放益生菌，在模擬腸消化初期，益生菌數量逐漸減少，這可能是由于腸液中膽鹽的作用；CS-SH-LR組以及CS-SH-PA組益生菌數量分別在80 min及120 min時逐漸增加，分別在200 min及160 min時達到最大值，菌落數分別為6.30（lg（CFU/mL））和6.12（lg（CFU/mL））（圖7D），這是由于水凝膠中益生菌在SIF中釋放繁殖，隨后活菌數便逐漸下降。

與游離益生菌相比，益生菌水凝膠在經過模擬胃腸液連續孵育后仍能保持腸道中的細胞活力在20%以上，SIF中的菌落數均能維持在5（lg（CFU/mL））左右，有利于益生菌在人體腸道中定植。相比之下，游離的益生菌對這種連續性損傷高度敏感，幾乎沒有活菌殘留。這些結果證實了水凝膠封裝技術在L.rhamnosus、P.acidilactici應對胃腸道挑戰時所提供的巨大生存優勢。

2.9 動力學模型

益生菌水凝膠的體外釋放機制可分為3 種，分別是擴散控制、降解溶蝕控制以及溶脹控制[30]。利用Origin軟件對CS-SH-LR組及CS-SH-PA組的腸消化涂布結果進行擬合，建立其在SIF中釋放動力學方程。如表2所示，益生菌水凝膠的體外釋放Weibull分布方程模型擬合效果最好，CS-SH-LR和CS-SH-PA的決定系數R2分別為0.868 1以及0.907 0，釋放機制主要為表面侵蝕釋放作用[30]。

表2 CS-SH載菌水凝膠在腸液中的釋放動力學模型擬合Table 2 Kinetic models for the release of bacteria-loaded CS-SH hydrogel in simulated intestinal fluid

3 結論

本研究采用物理交聯方法制備了CS-SH水凝膠。該水凝膠設計依據是在酸性環境下CS分子鏈上的氨基易電離，帶有大量正電荷，而SH的表面帶有羧基，可以與電離的CS通過靜電相互作用結合，形成物理交聯水凝膠。將水凝膠浸沒在對數生長期的L.rhamnosus、P.acidilactici菌液中，共同培養12 h，即得荷載益生菌的CS-SH水凝膠。在1 500～1 680 cm-1處，與CS組相比，CS-SH水凝膠吸收峰紅移，與SH組相比，其吸收峰藍移，說明CS、SH成功通過靜電相互作用交聯。載菌性能結果表明MRS對水凝膠質構特性影響最大，但不影響水凝膠的內部結構，且荷載益生菌可以緩解該影響；水凝膠結晶度低、非結晶態，載菌后水凝膠結構更松散，各物質之間具有良好的相容性；CS-SH水凝膠三維網狀結構較均勻，孔洞較大，孔洞壁較薄，結構較脆，益生菌附著在水凝膠壁上，形態良好。在30～150 min之間，CS-SH水凝膠在SIF中的溶脹度均高于在SGF中的溶脹度，有助于益生菌的控釋。CS-SH水凝膠對L.rhamnosus和P.acidilactici的荷載量分別為1.15×109CFU和1.25×109CFU，荷載率分別為93.36%和88.04%，兩組之間的荷載量無顯著差異，這說明CS-SH水凝膠具有較好的生物相容性，是一種較好的荷載益生菌材料；模擬胃腸消化結果顯示，CS-SH水凝膠對益生菌具有保護作用，具有較好的腸道緩釋特性，其釋放機制為表面侵蝕釋放作用。物理交聯水凝膠荷載益生菌在實際應用中有重要意義，天然生物成分通過物理交聯合成水凝膠，并對荷載益生菌進行靶向運輸，這可能成為益生菌遞送體系研究的突破點。