导读:活体组织中的生物活性化合物(BC)通过与身体成分相互作用,为我们带来多种健康好处。尽管它们有潜在的益处,但大多数BC的生物可及性和利用度较低,制约了它们在促进健康方面的潜力。在这个背景下,寻找提高这些化合物效果的方法变得至关重要。
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2023年11月23日,阿肯色州农业实验站的营养和食品科学研究人员宣称,他们正致力于利用3D食品打印机改善益生菌对肠道健康的影响。
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△营养学副教授Sun-Ok Lee(左)和食品工程助理教授Ali Ubeyitogullari正在致力于利用3D食品打印技术改进益生菌
一种新的封装益生菌技术 该研究旨在通过创新的封装技术提高益生菌的存活率,解决活性微生物在进入胃肠道时受到环境条件限制的问题。食品科学系营养学副教授Sun-Ok Lee指出,益生菌中的微生物,如乳酸菌和双歧杆菌,在食品加工过程中的稳定性和输送到结肠中的效率是关键问题。
Lee正在寻找一种创新的封装技术,以在食品加工、运输和储存过程中保护益生菌的稳定性,并确保其在食用后能够在胃酸中存活。她指出,这种改进的益生菌输送方法可能对动物和人类的健康产生积极影响。肠道健康与心脏、大脑健康和免疫系统密切相关,因此对于预防慢性病至关重要。该研究有望为益生菌的应用提供更有效的途径,促进肠道健康,进而有益于整体健康。
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△关于利用3D食品打印制备水凝胶颗粒的相关研究已发表,题目为“一种基于挤出的3D食品打印方法,用于生成海藻酸盐-果胶颗粒”(传送门)
3D打印将益生菌包裹在果胶中
Lee与食品科学系和生物与农业工程系的食品工程助理教授Ali Ubeyitogullari合作开展研究。他们采用3D食品打印技术,旨在保护益生菌,将其包裹在藻酸盐-果胶微凝胶珠中。其中,藻酸盐是从海藻中提取的物质,果胶则是一种多糖,来源于水果如苹果等,由简单的糖分子组成。
他们的目标是将益生菌封装在对pH值敏感的材料中,这种材料能够在低 pH 值、高酸性条件(例如胃部环境)下保护益生菌,但会在结肠中较低的酸性水平下释放益生菌。
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△利用基于挤出的3D食品打印 (3DFOODP) 方法,形成了含有不同总胶浓度(TGC)且Al:P比例恒定为80:20的藻酸盐-果胶(Al-P)水凝胶颗粒
研究内容包括将益生菌微凝胶珠注入酸奶和饼干中,以评估它们在加工、储存和消化过程中的活性。
Ubeyitogullari表示:“在几乎所有的加工步骤中,益生菌都会受到来自温度等外部压力的影响,因此我们试图在食品加工过程中使其保持稳定。通过3D打印技术,我们能够精确地定位和封装益生菌。我们可以直接将其注入产品中,并确保处理的数量和位置是正确的。”
Ubeyitogullari表示,3D打印机的目标是提供高精度和灵活性,以封装益生菌微凝胶珠的流程。这些微凝胶珠将使用益生菌制成的“墨水”进行打印,这种“墨水”与由玉米制成的凝胶状淀粉材料精确混合。
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△该团队的的研究成果已发表在《食品科学与营养学评论》上,题目为“设计未来食品:利用3D食品打印技术封装生物活性化合物”(传送门) 随后,微珠将经过冷冻干燥,并涂覆一层可溶性脂质,以确保益生菌在正确的时间和位置(即在结肠中)与pH敏感的藻酸盐-果胶一起释放。
Lee指出,他们通过细胞计数(每克食物中含有数百万个细胞)来测量益生菌的含量。通过将益生菌加入微凝胶珠中,可以更精确地在制作益生菌填充食品时称量它们。
该项目的研究基于3D打印封装技术的进步,为输送系统和定制食品配方提供了强大的支持,为食品科学与生物与农业工程领域的研究带来了新的可能性。