中国农业大学食品学院李媛教授团队在益生菌稳态化递送方向取得新进展

　　中国农大新闻网讯 近日，中国农业大学食品科学与营养工程学院李媛教授团队在国际知名期刊《先进功能材料》（Advanced Functional Materials）发表论文《仙草多糖褐色多酚金属框架微凝胶递送高活性益生菌，协同调控肠肝轴缓解肝损伤》（Natural phenolic-metal framework strengthened Mesona Chinensis polysaccharides microgels for improved viability of probiotics to alleviate the liver injury and gut microbiota dysbiosis）（https://doi.org/10.1002/adfm.202401064）。

 

　　该研究构建了一种仙草天然多酚金属框架结构加固的仙草多糖微凝胶递送体系，更有效提升了益生菌的胃肠道耐受性和定植率，且天然多酚作为一种益生元，仙草多糖促进短链脂肪酸的产生，三者协同调控了肠肝轴从而缓解了小鼠急性肝损伤和肠道菌群失调。该递送体系已获得中国发明专利授权。

 

　　食品学院博士毕业生张慧娟为第一作者（现就职于北京农学院），李媛教授为通讯作者。

 

　　口服益生菌在加工、贮藏、胃肠道消化过程中面临巨大挑战，造成其存活率低，严重影响其生理活性。近年来，基于益生元特性的天然食物多糖水凝胶在肠道递送和保护益生菌方面具有广阔的应用前景，例如魔芋多糖水凝胶（Advanced Functional Materials. 2020,30,2001157）。

 

　　仙草（Mesona chinensis Benth），又称仙人草、凉粉草，属于唇形科植物，广泛分布于中国、印度、越南、印度尼西亚等亚洲国家，是王老吉凉茶的主要成分。古代药典《中国药植图鉴》记载仙草：治中暑，消渴，高血压，肌肉、关节疼痛。仙草多糖是从仙草中提取的深褐色酸性阴离子杂多糖，具有优异凝胶特性，是仙草凉粉冻的原料，因此，被称为凉粉草。

 

　　本文发现提取后的仙草多糖仍呈褐色因为多糖跟褐色多酚、有机酸等在天然状态下通过非共价键结合，通过柱分离将结合较弱的褐色小分子从多糖中分离出来，解析了褐色小分子的组成和结构，发现是具有抗炎抗氧化活性的潜在益生元，仙草多糖复合物是一种集多糖和多种抗氧化多酚有机酸为一体的功能性原料。

 

　　基于分离得到的仙草多糖、褐色多酚跟铁离子金属配位，设计了一种对益生菌保护效果更好的递送体系。仙草多糖富含羧基，能与金属离子配位形成多糖微凝胶，内部形成天然多酚-铁离子框架加固微凝胶。该微凝胶在酸性条件下结构完整，而在pH中性条件下解构，响应性地释放出包埋的益生菌，结合的多糖片段能帮助益生菌在肠道内粘附定植。仙草多糖复合物微凝胶对递送保护多种不同类型益生菌具有普适性。

 

　　AKK菌是一种有益的肠道共生菌。发现仙草多糖结合的褐色活性小分子能显著提高肠道内Akkermansia属菌的丰度，类似其“精准”益生元“食物”，还具有良好的抗炎抗氧化活性。因此，本文采用仙草多糖多酚金属框架复合凝胶包埋AKK菌，设计了一种口服补充高活性益生菌用于疾病干预的新策略。在小鼠的药物肝损伤模型上进行验证，发现与游离AKK和巴氏灭菌AKK相比，复合微凝胶包埋组不仅能够提升AKK肠道活菌率，褐色多酚益生元也显著促进了AKK在肠道生长和定植。口服载AKK微凝胶可提高有益菌和共生菌丰度，减少有害菌丰度，改善肠道菌群失调，重塑肠道菌群。仙草多糖被益生菌利用促进了短链脂肪酸的产生，保护了肠道屏障的完整性。并且，褐色多酚活性小分子与短链脂肪酸共同改善肝功能，降低肝脏氧化应激，缓解炎症反应，从而减轻了肝损伤。

 

　　该研究结果将为天然多糖水凝胶在益生菌肠道定向递送提供新思路，为高保活益生菌稳态化制剂的开发奠定理论基础。该研究工作是在国家自然科学基金（NSFC 32172345）和“拼多多”中国农业大学研究基金（PC2023B01007） 的支持下完成的。