中国海洋大学张兰威教授、林凯副教授等人：微流控技术制备半胱氨酸改性壳聚糖微球用于益生菌包埋-北京永康乐业科技发展有限公司

随着益生菌作为功能性食品成分的应用日益增多，如何有效保护益生菌免受不利条件影响并提高其在胃肠道中的活性成为了研究的热点。传统的益生菌包埋方法，如乳化固化、简单凝聚和复合凝聚，存在难以控制尺寸和形态，稳定性和重现性较差等局限性。而新兴的微流控技术以其能够精确控制液滴尺寸和形态、产率稳定和可重复性增强等优势，为制备单分散颗粒提供了新的可能性。

近期，中国海洋大学张兰威教授、林凯副教授等人将半胱氨酸的巯基引入壳聚糖，采用微流控技术制备了单分散性巯基改性壳聚糖微球，通过细菌表面和黏液层的半胱氨酸残基之间的巯基/二硫键交换反应，实现了益生菌粘附和黏液粘附的双重功能。相关研究以“Microfluidic fabrication of encapsulated probiotic microspheres using cysteine-modified chitosan with dual functions of bacterial adhesion and intestinal mucosal adhesion”为题目，发表在期刊《Food Hydrocolloids》上。

本文要点：

1、本研究采用微流控技术制备了包埋益生菌的半胱氨酸修饰壳聚糖微球，旨在提高益生菌在肠道中的粘附性和存活率。

2、通过将半胱氨酸的巯基接枝到壳聚糖上，与细菌表面和黏液层的半胱氨酸残基形成二硫键，实现益生菌粘附和黏膜粘附的双重功能。

3、实验结果表明，两歧双歧杆菌FL-276.1对巯基壳聚糖膜的粘附率比未改性的壳聚糖膜提高了1.33倍。

4、微流控技术制备的半胱氨酸修饰壳聚糖微球粒径分布均匀，对FL-276.1具有较高的包埋效率（80%）及增强的模拟胃肠道消化抗性（存活率高达92%）。

5、采用人结肠上皮细胞系HT-29细胞进一步验证巯基壳聚糖微球的粘附作用。结果表明，巯基壳聚糖微球在HT-29细胞上的粘附数量是壳聚糖微球的2.27倍。

6、该研究为开发具有双重粘附功能的益生菌载体提供了新思路，有望增强益生菌在胃肠道消化和肠道粘附后的存活率和功能。

半胱氨酸修饰的壳聚糖微球能够增强益生菌对肠黏膜的粘附性，主要原因包括以下几点：

1、巯基引入与二硫键形成：通过在壳聚糖上引入巯基（-SH），这些巯基能够与肠道粘液中的富含半胱氨酸的糖蛋白亚基进行巯基-二硫键交换反应，形成稳定的共价键连接。这种化学结合显著增强了益生菌与肠黏膜的粘附能力。

2、双重粘附功能：半胱氨酸修饰的壳聚糖不仅能与肠道粘液中的半胱氨酸残基结合，还能与益生菌表面的半胱氨酸残基结合，从而实现益生菌的双重粘附功能。这种双重粘附机制提高了益生菌在肠道中的定植能力。

3、电位降低与静电相互作用：半胱氨酸修饰能够降低微球表面电位，使其更有利于与带负电的肠黏膜发生静电相互作用，进一步提高粘附能力。

综上所述，半胱氨酸修饰的壳聚糖微球通过化学结合和静电相互作用等多种机制，显著增强了益生菌对肠黏膜的粘附性和定植能力。