通過(guò)3D打印技術(shù)將益生菌精準(zhǔn)封裝，助力有益物質(zhì)精準(zhǔn)抵達(dá)腸道

導(dǎo)讀：活體組織中的生物活性化合物（BC）通過(guò)與身體成分相互作用，為我們帶來(lái)多種健康好處。盡管它們有潛在的益處，但大多數(shù)BC的生物可及性和利用度較低，制約了它們?cè)诖龠M(jìn)健康方面的潛力。在這個(gè)背景下，尋找提高這些化合物效果的方法變得至關(guān)重要。

2023年11月23日，南極熊獲悉，阿肯色州農(nóng)業(yè)實(shí)驗(yàn)站的營(yíng)養(yǎng)和食品科學(xué)研究人員宣稱，他們正致力于利用3D食品打印機(jī)改善益生菌對(duì)腸道健康的影響。

△營(yíng)養(yǎng)學(xué)副教授Sun-Ok Lee（左）和食品工程助理教授Ali Ubeyitogullari正在致力于利用3D食品打印技術(shù)改進(jìn)益生菌

一種新的封裝益生菌技術(shù)

該研究旨在通過(guò)創(chuàng)新的封裝技術(shù)提高益生菌的存活率，解決活性微生物在進(jìn)入胃腸道時(shí)受到環(huán)境條件限制的問(wèn)題。食品科學(xué)系營(yíng)養(yǎng)學(xué)副教授Sun-Ok Lee指出，益生菌中的微生物，如乳酸菌和雙歧桿菌，在食品加工過(guò)程中的穩(wěn)定性和輸送到結(jié)腸中的效率是關(guān)鍵問(wèn)題。

Lee正在尋找一種創(chuàng)新的封裝技術(shù)，以在食品加工、運(yùn)輸和儲(chǔ)存過(guò)程中保護(hù)益生菌的穩(wěn)定性，并確保其在食用后能夠在胃酸中存活。她指出，這種改進(jìn)的益生菌輸送方法可能對(duì)動(dòng)物和人類(lèi)的健康產(chǎn)生積極影響。腸道健康與心臟、大腦健康和免疫系統(tǒng)密切相關(guān)，因此對(duì)于預(yù)防慢性病至關(guān)重要。該研究有望為益生菌的應(yīng)用提供更有效的途徑，促進(jìn)腸道健康，進(jìn)而有益于整體健康。

△關(guān)于利用3D食品打印制備水凝膠顆粒的相關(guān)研究已發(fā)表，題目為“一種基于擠出的3D食品打印方法，用于生成海藻酸鹽-果膠顆�！保▊魉烷T(mén)）

3D打印將益生菌包裹在果膠中

Lee與食品科學(xué)系和生物與農(nóng)業(yè)工程系的食品工程助理教授Ali Ubeyitogullari合作開(kāi)展研究。他們采用3D食品打印技術(shù)，旨在保護(hù)益生菌，將其包裹在藻酸鹽-果膠微凝膠珠中。其中，藻酸鹽是從海藻中提取的物質(zhì)，果膠則是一種多糖，來(lái)源于水果如蘋(píng)果等，由簡(jiǎn)單的糖分子組成。

他們的目標(biāo)是將益生菌封裝在對(duì)pH值敏感的材料中，這種材料能夠在低 pH 值、高酸性條件（例如胃部環(huán)境）下保護(hù)益生菌，但會(huì)在結(jié)腸中較低的酸性水平下釋放益生菌。

△利用基于擠出的3D食品打印 (3DFOODP) 方法，形成了含有不同總膠濃度(TGC)且Al:P比例恒定為80:20的藻酸鹽-果膠(Al-P)水凝膠顆粒

研究?jī)?nèi)容包括將益生菌微凝膠珠注入酸奶和餅干中，以評(píng)估它們?cè)诩庸ぁ��?chǔ)存和消化過(guò)程中的活性。

Ubeyitogullari表示：“在幾乎所有的加工步驟中，益生菌都會(huì)受到來(lái)自溫度等外部壓力的影響，因此我們?cè)噲D在食品加工過(guò)程中使其保持穩(wěn)定。通過(guò)3D打印技術(shù)，我們能夠精確地定位和封裝益生菌。我們可以直接將其注入產(chǎn)品中，并確保處理的數(shù)量和位置是正確的�！�

Ubeyitogullari表示，3D打印機(jī)的目標(biāo)是提供高精度和靈活性，以封裝益生菌微凝膠珠的流程。這些微凝膠珠將使用益生菌制成的“墨水”進(jìn)行打印，這種“墨水”與由玉米制成的凝膠狀淀粉材料精確混合。

△該團(tuán)隊(duì)的的研究成果已發(fā)表在《食品科學(xué)與營(yíng)養(yǎng)學(xué)評(píng)論》上，題目為“設(shè)計(jì)未來(lái)食品：利用3D食品打印技術(shù)封裝生物活性化合物”(傳送門(mén))

隨后，微珠將經(jīng)過(guò)冷凍干燥，并涂覆一層可溶性脂質(zhì)，以確保益生菌在正確的時(shí)間和位置（即在結(jié)腸中）與pH敏感的藻酸鹽-果膠一起釋放。

Lee指出，他們通過(guò)細(xì)胞計(jì)數(shù)（每克食物中含有數(shù)百萬(wàn)個(gè)細(xì)胞）來(lái)測(cè)量益生菌的含量。通過(guò)將益生菌加入微凝膠珠中，可以更精確地在制作益生菌填充食品時(shí)稱量它們。

該項(xiàng)目的研究基于3D打印封裝技術(shù)的進(jìn)步，為輸送系統(tǒng)和定制食品配方提供了強(qiáng)大的支持，為食品科學(xué)與生物與農(nóng)業(yè)工程領(lǐng)域的研究帶來(lái)了新的可能性。