壳聚糖 - 海藻酸盐包封发酵乳杆菌：对抗丙烯酰胺毒性、守护健康的新希望

《Scientific Reports》：Encapsulation of L. fermentum with chitosan-alginate enhances its bioactivity against acrylamide toxicity in D.mel

为解决丙烯酰胺（ACR）这一热加工食品中常见神经毒素对人体健康的威胁问题，研究人员开展了用壳聚糖、海藻酸盐包封发酵乳杆菌（L. fermentum）制备合生元胶囊的研究。结果显示该胶囊能提高益生菌生物利用度，减轻 ACR 毒性。这为防控 ACR 危害提供了新策略。

　　在日常生活中，美食常常是人们的心头好，然而，一些看似美味的食物却隐藏着健康隐患。热加工食品中普遍存在的丙烯酰胺（Acrylamide，ACR）就是这样一种 “潜伏杀手”。ACR 是一种神经毒素，也是潜在致癌物，在肉类、炸薯条等食物经高温烹饪发生美拉德反应时产生。即便在监管严格的国家，人们也难以完全避开它，而发展中国家对其风险认知可能不足。长期接触 ACR，会引发神经毒性、生殖毒性等多种健康问题，还会破坏肠道屏障、干扰胆汁酸代谢，严重影响肠道健康。

为了应对 ACR 带来的健康挑战，来自 SRM 科技学院生物技术系发育生物学实验室的研究人员开展了一项极具意义的研究。他们致力于开发一种由天然物质壳聚糖、海藻酸盐和发酵乳杆菌（L. fermentum，近期重新归类为 Limosilactobacillus fermentum）制成的合生元胶囊，探究其对 ACR 毒性的防护作用，相关成果发表在《Scientific Reports》上。

研究人员在实验过程中运用了多种关键技术方法。首先，采用离子凝胶包封法制备壳聚糖 - 海藻酸盐包封益生菌（Chitosan/Alginate-Encapsulated Probiotic，CAP）微珠，并利用高分辨率扫描电子显微镜对其形态和大小进行表征。其次，通过在模拟胃肠道条件下培养 CAP 微珠，测定其在不同时间点的存活率、包封效率和释放率。此外，以野生型俄勒冈 K 品系果蝇为实验对象，设置不同处理组，研究 CAP 微珠对 ACR 毒性的防护效果，期间运用了多种检测手段，如测定氧化应激指标、评估线粒体膜电位、分析基因表达等 。

在研究过程中，研究人员对不同浓度海藻酸盐与 1% 壳聚糖制备的 CAP 微珠进行了多方面评估。在微珠特性方面，研究发现随着海藻酸盐浓度增加，微珠尺寸增大且更趋于球形。2.5% 海藻酸盐与 1% 壳聚糖组合制备的微珠结构稳定性最佳，包封效率达 93.89%，在 28 天储存期内，其储存存活率从初始的 8.49 log CFU/ml 降至 8.03 log CFU/ml，下降幅度较小 。在释放特性和模拟胃肠道条件下的存活率方面，2.5% CAP 微珠在模拟胃肠道环境中展现出良好的性能。在模拟胃液（Simulated Gastric Fluid，SGF）和模拟肠液（Simulated Intestinal Fluid，SIF）中，非包封益生菌的存活率大幅下降，而 CAP 微珠包封的益生菌存活率下降较为缓慢。同时，2.5% CAP 微珠的益生菌释放率在 6 小时内逐渐增加，6 小时时达到 77.8%，呈现出可控且持续的释放特性 。

研究人员还利用果蝇模型深入探究了 CAP 微珠对 ACR 毒性的防护作用。在寿命和运动能力方面，ACR 处理的果蝇存活率低、平均寿命仅 12 天，幼虫和成虫的运动能力显著下降。而经 CAP 预处理 14 天再暴露于 ACR 5 天的果蝇，平均寿命达 46 天；与 ACR 共同暴露 5 天的果蝇，平均寿命为 44 天，且二者运动能力都有明显改善 。在氧化应激指标方面，ACR 处理使果蝇体内活性氧（Reactive Oxygen Species，ROS）水平显著升高，谷胱甘肽 - S - 转移酶（Glutathione - S - Transferase，GST）活性增强。相比之下，CAP 处理组能将 ROS 和 GST 水平维持在接近正常范围，表明其在细胞层面具有强大的保护作用 。在发育指标方面，ACR 显著降低果蝇的生育力和卵 - 成虫发育率，而 CAP 预处理和共同暴露处理组的生育力和发育率得到明显恢复 。在线粒体膜电位方面，ACR 暴露导致果蝇卵巢线粒体膜电位下降，而 CAP 处理组能维持较高的线粒体膜电位，保障卵巢功能 。在基因表达方面，ACR 处理使果蝇卵巢中 sod 和 InR 基因下调，cat、rpr 和 p53 基因上调；CAP 预处理和共同暴露处理则维持了 sod、InR 和 rpr 基因的稳定表达，对 cat 和 p53 基因表达也有一定调节作用 。

综合研究结果与讨论可知，该研究成功制备了具有良好性能的 CAP 微珠。这些微珠能有效提高发酵乳杆菌在胃肠道中的稳定性和生物利用度，通过多种机制减轻 ACR 对果蝇的毒性作用，包括调节氧化应激水平、维持线粒体功能、调节相关基因表达等。这不仅揭示了肠道菌群在减轻 ACR 毒性中的关键作用，也为开发新型抗 ACR 毒性产品提供了理论依据和实践基础。不过，目前该研究仅在果蝇模型中进行，未来还需进一步开展更深入的研究，探索其在人体中的适用性和有效性，从而为保障人类健康发挥更大的作用。