益生菌在调节肠道菌群、抑制癌症进展、缓解炎症性肠病及改善多种胃肠道疾病等方面具有重要功能，目前已广泛应用于食品、医药、农业、渔业和日化等领域。然而，益生菌对温度、湿度、pH值等环境因素高度敏感，在生产、加工、贮藏及胃肠道递送过程中易失活。研究显示，当活菌数低于10 6 CFU/g时，益生菌将无法发挥其预期的益生功能。这一特性严重制约了益生菌产品的实际应用。因此，构建有效的递送系统以保障益生菌在加工与递送过程中的存活率，并实现其向肠道部位的精准靶向释放，已成为当前研究的重点与难点。
目前常用的益生菌包埋技术主要分为3类：1）基于物理机械作用的干燥法、挤压法和电动流体技术；2）基于化学反应的复合凝聚法；3）通过调控介质条件诱导相分离的乳化技术等物理化学方法。在这些技术中，载体材料的合理选择是保障益生菌高存活率的关键。具有优异乳化能力与稳定性的壁材能够显著提升产品的包封效率、产率及贮存稳定性；而具备高浓度低黏度特性的壁材则有助于提高进料固形物含量，从而进一步提升微胶囊化效率与产率。
传统动物源蛋白虽具备一定的功能特性，但存在致敏风险、来源受限、成本较高等局限。随着可持续发展理念的深入推进，植物材料凭借其天然可再生、低致敏性、来源广泛以及优异的凝胶性和成膜性能等综合优势，已成为构建新一代益生菌包埋系统的理想选择。在植物材料体系中，蛋白质、多糖和脂质3 类材料因其各自独特的功能特性而备受关注：植物蛋白具有良好的乳化性和凝胶性；植物多糖表现出优异的成膜性和稳定性；植物脂质则能提供有效的疏水保护屏障。三者协同构建的复合体系可为益生菌提供全方位保护，展现出重要的工程应用价值。
因此，深入研究植物基包埋系统对推动功能性食品产业创新与可持续发展具有重要意义。 内蒙古蒙牛乳业（集团）股份有限公司全球研发创新中心的 郭子萌、 季国志*和 母智深*等人 系统考察植物材料作为益生菌包埋材料的应用潜力，评估其与多种递送系统的适配性，旨在为开发基于植物源的益生菌产品提供理论依据与技术路径。
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益生菌包埋技术
1.1 干燥技术
1.1.1 喷雾干燥技术
喷雾干燥是一种通过雾化液体物料并在热空气中快速干燥形成粉末的微胶囊化技术，能将益生菌有效包埋于壁材内部，制成易于储存和应用的粉末。该技术具有成本低、可连续生产、处理量大及设备普及度高等优点，其工艺流程如图1A所示。然而，干燥过程中的高温会降低益生菌活性（图1B）。为此，常采用添加保护性壁材的策略，如利用大分子多糖与蛋白质的成膜性与稳定性，或使用棕榈油等植物油脂，凭借其疏水特性与高潜热容量对菌体起到稳定保护作用。此外，合理调节出口温度等工艺参数也是维持益生菌存活率的关键措施（图1C）。
1.1.2 冷冻干燥技术
冷冻干燥技术主要包括预冻与冻干两个阶段：预冻使菌液固化，随后在真空条件下使冰晶直接升华，从而实现脱水干燥，其工艺流程如图2A所示。尽管此法有效避免了热损伤，但其本身存在能耗高、成本大等局限。此外，冻干过程中细胞内水分形成的冰晶可能破坏菌体蛋白质、细胞壁及细胞膜结构，导致干燥后菌体存活率下降。为减轻冷冻损伤，通常在冻干过程中添加冷冻保护剂，以稳定细胞结构并替代部分结合水。根据分子质量差异，冷冻保护剂可分为两类：低分子保护剂（如葡萄糖、海藻糖、甘露糖等糖类）能够与细胞膜磷脂相互作用，防止低温引起的膜结构损伤；高分子保护剂（如多糖及蛋白质类）则可在菌体表面吸附成膜，形成物理屏障，抑制冰晶生长，从而提供有效保护（图2B）。
1.2 挤压技术
挤压技术因其操作简便、成本低廉及生产条件温和等特点，被广泛应用于高活性益生菌的包埋。该技术首先将益生菌与壁材均匀混合形成悬浮液，随后通过挤出机喷嘴在剪切力作用下形成均匀液滴，滴入交联液后发生凝胶化反应，最终形成包埋益生菌的凝胶微珠（图3A）。然而，传统挤压技术存在明显局限性：所制备的微胶囊粒径普遍偏大、分布不均，且成珠速率较慢、产率有限，难以满足工业化大规模生产的需求。为此，研究者开始采用多喷嘴微胶囊造粒装置和旋转圆盘雾化器等自动化设备，通过精确调控微珠粒径提升生产效率，适应规模化生产要求。
此外，多糖溶液凭借其适宜的黏度特性与优良的成膜性，在挤压过程中展现出良好的应用性能。其适宜的流动性既保证了物料在设备管道中的顺利传输，又有利于形成均匀的条带或颗粒结构。以海藻酸钠为例，其溶液黏度可根据浓度进行灵活调节，既能确保包埋的完整性，又可有效防止设备堵塞，这些特性使多糖成为挤压包埋的理想材料（图3B）。
1.3 电动流体技术
电动流体技术是一种利用高压静电场驱动聚合物溶液形成微纳米包埋结构的先进方法。该技术通过电场力克服液体表面张力，形成稳定射流，根据溶液浓度和装置类型可制备微胶囊或纳米纤维：低浓度时采用电喷雾形成微胶囊，高浓度时通过电纺丝制备连续纤维（图4），同时核、壳相溶液必须保持在合适的黏度范围内，通过调控核、壳相溶液的黏度，改变核壳纤维的直径和壳厚度。该技术具有包埋精度高、尺寸均匀等优势，能实现益生菌的单分散性包埋，提高菌体稳定性和生物活性。但其存在产量有限、生产速率较低的局限。在材料选择上，要求包埋材料具有一定导电性和适宜黏度，海藻酸钠与大豆蛋白是常用材料。此外，电纺纳米纤维膜还可作为益生菌固定化载体，其多孔结构和表面特性有利于生物膜形成，为菌体提供更适宜的生长环境，从而进一步提高存活率和代谢活性。
1.4 乳化技术
乳化是一种通过将益生菌细胞与水胶体溶液的混合液分散于油相中，经均质乳化形成稳定的油包水乳液，再借助交联剂固化形成微胶囊的包埋技术。该工艺常选用来源广泛、成本较低的植物油作为油相载体，其工艺流程如图5所示。乳化法制备的微胶囊粒径通常介于20 μm～2 mm，适合规模化生产；然而，该方法所获得的微胶囊在形态一致性方面仍面临挑战，产品形状较难精确控制（图5A）。微流控技术是一种利用微通道设计精确控制微小体积流体的技术，在可控制备液滴、颗粒和胶囊方面具有独特优势，能够形成粒径可调、尺寸均一、结构可控、组分可变的液滴、颗粒和胶囊（图5B）。
1.5 复合凝聚技术
复合凝聚是一种基于静电作用的微胶囊制备技术，与乳化法、喷雾干燥法等传统方法相比，其在包封益生菌时通常表现出更高的包封率和更优越的贮藏与消化稳定性。该技术利用两种带相反电荷的亲水胶体（如蛋白质与多糖）在特定条件下通过静电吸引发生相分离，从而形成致密的囊壁结构，其工艺流程如图6所示。蛋白质作为两性大分子，在等电点以下带正电荷；而大多数天然多糖（除壳聚糖外）为聚阴离子电解质，因而蛋白质-多糖组合成为复合凝聚体系中常用的壁材选择。研究显示，此类组合不仅能形成结构稳定的微胶囊，还对益生菌在加工与胃肠道环境中具有优异的保护效果，可显著提高菌体存活率。
1.6 乳化凝胶技术
乳化凝胶是近年来发展起来的一种新型乳化技术，其形成的体系介于液体与固体之间，呈现半固态特性。该体系以凝胶网络为连续相，其中包埋有乳化液滴，并具备特定的机械强度与结构稳定性。乳化凝胶的制备通常分为两个步骤：首先制备稳定的乳状液，随后通过物理或化学方式诱导其连续相发生凝胶化，最终形成三维网络结构固定的乳化凝胶体系。根据凝胶基质组成的不同，乳化凝胶可分为蛋白质基乳化凝胶、多糖基乳化凝胶以及蛋白质-多糖复合乳化凝胶等类型，其凝胶性能主要取决于基质成分固有的凝胶特性。
综上所述，当前益生菌包埋技术已发展出包括喷雾干燥、冷冻干燥、挤压、电动流体技术、乳化、复合凝聚及乳化凝胶在内的多元化体系。载体材料的选择对包埋效果至关重要，其中，植物材料（蛋白质、多糖与脂质）凭借其天然可再生、生物相容性好及低致敏性等核心优势，展现出巨大潜力。它们不仅功能多样，能灵活适配不同包埋工艺，更兼具物理保护与益生元增效的双重功能。加之其来源广泛、成本低廉，并能有效规避动物源材料的潜在风险，高度契合可持续发展的行业趋势，因此在未来益生菌制剂的开发中具有广阔的应用前景。
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用于益生菌包埋的植物材料
益生菌的包封与递送效果高度依赖于载体结构。乳液、微胶囊、凝胶及纳米纤维等体系能为菌体提供物理保护并实现肠道靶向释放。植物材料（蛋白质、多糖和脂质）凭借其来源广泛、功能多样及良好生物相容性，在构建这些递送体系中展现出独特优势。因此，系统研究植物聚合物在益生菌包埋中的功能特性与作用机制，对开发新一代高效递送系统具有重要指导意义。本节将重点阐述蛋白质、多糖及脂质这三大类植物材料在益生菌包埋中的应用。
2.1 蛋白质
2.1.1 豆类蛋白
豆类蛋白凭借其出色的功能特性和营养价值，在益生菌包埋领域展现出广阔的应用前景。大豆蛋白在提升益生菌的稳定性与生物效能方面具有显著优势：增强益生菌在储存、加工及复杂环境中的耐受性；有效保护其在消化过程中的活性；提升益生菌在肠道的定植能力。在复杂环境中的耐受性方面，Hu Ronghai等利用大豆蛋白基质，通过交联和喷雾干燥方法包埋植物乳植杆菌Lactiplantibacillus plantarum 550，结果表明，该方法增强了植物乳植杆菌的耐热性、抗紫外线辐射能力以及储存和消化稳定性。Liu Yahui等的研究同样表明相似效果。在益生菌活性方面，Zhou Yingjie等采用两步乳化法，构建以大豆皂苷和聚甘油蓖麻醇酯为内水相乳化剂、大豆分离蛋白为外水相乳化剂的水包油包水（W/O/W）双重乳液，并将植物乳植杆菌L. plantarum包封在内水相中。当L. plantarum添加量为0.3%时，乳液稳定性最佳。在体外模拟消化实验中，包封后的L. plantarum在小肠消化1 h后的存活率高达78.96%，并能成功递送至结肠。随着菌体添加量增加，乳杆菌细胞与大豆分离蛋白在油水界面共同形成排列紧密、厚度均匀的界面膜，进一步增强了乳液的稳定性。Udo等评价了不同类型大豆分离蛋白微胶囊包埋鼠李糖乳酪杆菌Lacticaseibacillus rhamnosus GG在递送及储存方面的效果，结果表明W/O/W型乳液、乳化与外部凝胶化结合、W/O/W乳液与外部凝胶化结合显著提高了菌株在模拟胃消化2 h和肠消化4 h后的存活率，而水包油 （W/O）型乳液未能提升菌株在冷藏或胃肠道条件下的存活率。在帮助益生菌在肠道内更好地定植，实现特定部位的靶向释放方面效果显著。Sun Chenyuan等使用大豆蛋白-大豆皮多糖复合物作为乳化剂，制备了高内相乳液包封植物乳植杆菌以及复合益生菌。体外实验证明，这种乳液可以显著增强益生菌的肠道定植能力，并为结肠靶向递送提供了可能。由于大豆分离蛋白的球状结构和低水溶性可能对其包埋效果产生影响，Zhu Shuangying等利用可溶性大豆多肽和不溶性大豆多肽纳米分散体在热对流干燥过程中对鼠李糖乳酪杆菌L. rhamnosus GG（ATCC 53103）活力的影响，可溶性大豆多肽在干燥后期有效地保持了L. rhamnosus GG（ATCC 53103）的活力，该效果在大豆多肽纳米分散体加入后进一步提高。此外，该可溶性大豆多肽-大豆多肽纳米分散体-鼠李糖乳酪杆菌颗粒显示出缓释的潜力。
豌豆蛋白被消费者视为“低过敏性”材料，相比乳清蛋白和大豆蛋白更适合敏感人群，这使其成为功能性食品中益生菌包埋的理想选择。研究评估了以豌豆蛋白和纤维素纳米晶体（CNCs）为壁材的W/O/W双乳化微胶囊系统，用于包埋鼠李糖乳酪杆菌L. rhamnosus GG。结果表明不同浓度CNCs的包埋效率均大于80%且无显著差异，证明CNCs不影响包埋能力。模拟胃肠道消化实验显示，微包埋鼠李糖乳酪杆菌的活菌数平均仅下降约3（lg CFU）。豌豆蛋白包埋的L. rhamnosus GG（ATCC 53103）微胶囊也在胃肠道模拟消化中表现出较高的存活率。
近年来，已有研究人员利用绿豆蛋白作为壁材进行包埋，但是仅用作活性物质载体，如姜黄素等。截至2025年11月，鲜见益生菌包埋相关文献报道。
2.1.2 谷物蛋白
大米蛋白凭借其低致敏性以及能形成兼具柔韧性与机械强度的界面膜等特性，可有效抵抗外界干扰，显著提升乳化体系的稳定性。有研究分别利用大米蛋白和豌豆蛋白与菊粉的美拉德反应产物作为壁材，通过喷雾干燥包埋罗伊特氏黏液乳杆菌Limosilactobacillus reuteri DSM 17938。结果表明，结合后的产物均比单一蛋白包埋具备更高的包埋效率，尤其是大米-菊粉包埋效率更优，在模拟胃肠道消化过程中表现出更高的存活率，这可能与其更稳定的复合结构有关。
玉米蛋白因其氨基酸残基中同时含有极性与非极性侧链而表现出显著的两亲性。研究表明，将玉米醇溶蛋白溶于适宜浓度的乙醇溶液后，通过加热蒸发去除溶剂，随着乙醇含量的降低，玉米醇溶蛋白的分子极性逐渐增强。在自组装过程中，其分子构象首先发生从α-螺旋到β-折叠转变，继而通过结构翻转形成带状中间体，最终卷曲形成规整的纳米球结构，在此基础上，玉米醇溶蛋白可通过自组装形成纳米颗粒，不仅可作为单一活性成分的包埋载体，还能基于环境响应实现可控释放。如Chen Shuai等采用反溶剂沉淀法制备的阿拉伯胶-玉米醇溶蛋白纳米颗粒，在pH值低于5或高于8时会发生结构变化，实现姜黄素的快速释放。通过挤出法制备的玉米醇溶蛋白-果胶水凝胶，两者的协同作用既增强了果胶网络的稳定性，又保护玉米醇溶蛋白免受胃蛋白酶降解，实现了双向保护效果。Liu Xuewu等将负载多酚的玉米蛋白纳米颗粒与羧甲基纤维素钠交替沉积于益生菌表面，形成纳米涂层。结果表明，多酚的加入和包封层数的增加可提高益生菌的冻干耐受性、储存稳定性和抗氧化活性。有研究利用复合凝聚技术制备了具有疏水内芯和亲水外壳的玉米蛋白、壳聚糖双层微胶囊。在pH 7.0条件下形成双层结构，可静电吸附鼠李糖乳酪杆菌。应用于发酵乳时，含玉米蛋白-壳聚糖双层微胶囊的酸奶黏度增加，并且含槲皮素组的滴定酸度最高，证明微胶囊可增强酸奶质地并实现双功能因子递送。
2.1.3 其他蛋白
除了传统植物蛋白外，一批新兴植物蛋白也因其独特优势在益生菌包封领域展现出应用潜力。微藻蛋白便是一类典型代表，其必需氨基酸组成优于大豆蛋白，例如螺旋藻与小球藻的必需氨基酸含量均超过大豆蛋白，能更好地满足人体营养需求。此外，通过调控培养基成分，可定向调节微藻细胞中蛋白质、油脂及高附加值次生代谢产物的含量，从而获得功能定制化的微藻蛋白材料。研究表明，微藻蛋白在新型包埋体系中具有良好的兼容性与功能增益效果。有研究通过静电纺丝技术，以聚乙烯醇与微藻蛋白复配作为芯层、聚乙烯醇/海藻酸钠混合溶液为壳层，成功构建了具有核壳结构的纳米纤维。该包埋体系对乳酸菌的包封率高达90.64%，显著优于单层结构，且微藻蛋白的加入有效提升了纳米纤维的抗氧化性能，展现出作为益生菌包埋材料的良好应用潜力。
2.2 脂类
2.2.1 草本油脂
草本油脂是指从草本油料作物（如花生、大豆、菜籽等）中提取的植物油脂。这类油脂通常含有较高比例的不饱和脂肪酸，能够通过其疏水特性在益生菌的加工过程中（如喷雾干燥）形成保护屏障，有效减轻热和氧化胁迫对菌体活力的损伤。研究表明，在复合凝聚包埋体系中，将益生菌与富含Omega-3的草本油脂进行共包埋，可发挥协同增效作用：一方面增强益生菌的胃肠道存活率与定植能力，另一方面也有助于延长产品的贮存稳定性。小麦胚芽油富含亚油酸和VE，这些成分具有很强的抗氧化活性。它们可以有效清除微环境中的自由基，降低氧化还原电位，防止益生菌细胞膜发生脂质过氧化，从而维持细胞膜的完整性和生理功能，显著延长了益生菌的储存时间。利用奇亚籽油包埋嗜酸乳杆菌Lactobacillus acidophilus，油滴分散加固网络结构，阻隔胆盐渗透，有效保护嗜酸乳杆菌活性。L. acidophilus的最佳生存温度为25 ℃，脂质保持稳定的温度为-18 ℃。结果表明，包封后的菌株在7 ℃的冷藏条件下显示出良好的益生菌活性与油脂氧化抑制。这提示了包封后微粒可用于饮料、黄油、涂抹酱、奶油干酪以及其他冷藏食品。
2.2.2 木本油脂
木本油脂提取自木本植物的果实或种子，常见种类包括棕榈油、椰子油和橄榄油等。研究表明，将猴面包树籽油引入明胶基质中构建乳化阻隔外层，可有效降低膜的氧气与水分渗透性；若进一步在内层海藻酸盐基质中添加蓝莓花青素提取物，即可实现对长双歧杆菌Bifidobacterium longum的高效保护。特级初榨橄榄油富含酚类化合物，抗氧化性能突出。将其分别与吐温20和纳米黏土悬浮液复合制备微胶囊，均表现出良好的抗氧化性与更高的益生菌存活率。
高饱和脂肪酸类木本油脂（如棕榈油、椰子油）在喷雾干燥中常以固态颗粒形式加入，利用其相变吸热机制减轻热损伤。该类油脂在温度超过熔点时由固态转为液态，吸收大量热能，从而缓解菌体所受热冲击。棕榈油（熔点为30～40 ℃）易于熔融涂覆并在室温快速固化，所形成微胶囊表面致密、无明显孔隙，有助于维持胃液环境中的结构完整性。以添加菜籽油与棕榈油混合油脂作为多层包埋系统的核心层，可以与转谷氨酰胺酶交联的酪蛋白/果胶形成复合结构，增强益生菌的物理隔离效果。此外，油脂作为疏水性屏障，在高温下形成物理保护层，显著提升益生菌热耐受性。椰子油则具备高潜热容量，是优良的相变材料。在储存温度低于其熔点时，可有效防止益生菌释放。此外，椰子油还能诱导蛋白质结构展开，增强表面疏水性，进而强化与益生菌细胞间的相互作用，提升包埋效率并增强对胃酸与胆盐的抵抗能力。
2.2.3 卵磷脂
作为一种磷脂类乳化剂，卵磷脂凭借其自带电荷在乳液中产生静电排斥作用，从而在高温与中性pH值条件下维持乳液稳定。研究显示，在藻油-益生菌复合凝聚微囊的固化过程中引入大豆卵磷脂，可进一步改善微胶囊整体稳定性，并促进藻油的释放与脂解过程，这可能与其减小油滴尺寸、增强乳化能力密切相关。以大豆卵磷脂和蜂蜡作为油相结构剂、亚麻籽胶作为水凝胶剂对植物乳植杆菌L. plantarum进行包埋，大豆卵磷脂的加入有助于减缓蜡基油凝胶的成核过程，赋予油凝胶更密集的晶体结构，从而增强双凝胶的结构稳定性，提高包埋效率。
2.3 多糖
2.3.1 淀粉多糖
淀粉是一种由葡萄糖通过糖苷键聚合而成的天然多糖，由直链淀粉和支链淀粉组成，具有来源广泛、成本低廉、生物相容性好和可生物降解等优点，因此在益生菌包埋领域受到广泛关注。Nunes等比较了菊粉、高直链玉米淀粉和海藻糖通过喷雾干燥包埋植物乳植杆菌L. plantarum LP90的效果，发现在模拟胃肠条件下，高直链玉米淀粉包埋的菌体存活率最高，保护效果最优。有研究表明，氧化处理可以通过引入羧基实现从结晶态向无定形态转变，改善了高直链淀粉的溶解性、pH值响应性和生物相容性，使其更适合作为益生菌递送载体。Bommasamudram等的研究显示，与麦芽糊精和阿拉伯胶相比，玉米淀粉对瑞士乳杆菌Lactobacillus helveticus (H-45)和干酪乳酪杆菌Lacticaseibacillus casei (N-45)具有更好的保护性能。Noman等评估了淀粉基纳米颗粒包埋鼠李糖乳酪杆菌L. rhamnosus的效果，包封率达89%～95%，且包埋后的菌体在模拟胃肠环境中存活能力与稳定性显著提升。有研究通过酯化反应制备的辛烯基琥珀酸淀粉钠，其分子中成功引入疏水基团，具有优良的乳化性、高稳定性、较高黏度及较低糊化温度等特点，是一种性能优异的载体材料。研究表明，当辛烯基琥珀酸淀粉钠与普鲁兰多糖以低于5∶5的质量比制备纳米纤维膜用于包埋副干酪乳酪杆菌时，可获得结构光滑连续的纤维，并使菌体存活率达到（87.95±0.11）%。
2.3.2 果胶多糖
果胶作为一种源自果皮的膳食多糖，凭借其分子链所带的负电荷特性，可与Ca2+、Zn2+等二价金属离子通过配位交联形成三维凝胶网络，这一特性使其在结肠靶向递送系统中展现出独特优势。研究表明，采用柑橘果胶与Ca2+交联包埋丁酸梭菌，并结合壳聚糖涂层修饰，不仅在体外实验中使菌体浓度稳定维持在108～109 CFU/g的有效范围，更在动物实验中被证实对小鼠结肠炎具有显著协同治疗作用。此外，果胶因其高比表面积和可调控的孔隙结构，在静电纺丝技术中作为纤维壁材表现优异。值得关注的是，通过同轴静电喷涂技术构建的多层微胶囊体系，以海藻酸钠/植物乳植杆菌为核层，果胶/海藻酸钠为壳层，大豆分离蛋白为外层，进一步证明了果胶基载体在增强益生菌胃肠液耐受性和长期储存稳定性方面的巨大潜力。这些研究进展充分展现了果胶作为功能性多糖在益生菌精准递送系统中的重要应用价值。
2.3.3 其他多糖
海藻酸盐来源于海洋褐藻或细菌，能与Ca2+通过“蛋盒模型”机制形成水凝胶网络：即两条反向聚糖醛酸链与Ca2+构成二聚体，并进一步聚集为多聚体结构。该凝胶可模拟益生菌生物膜的细胞外基质，在胃酸环境中提供有效保护，并在肠道中性pH值下实现靶向释放。海藻酸盐水凝胶还具备良好渗透性，便于益生菌与外界进行气体和营养交换，提高包封效率。
2.4复合结构
2.4.1 多糖-蛋白质
单一多糖或蛋白质作为包埋材料存在功能局限，如多糖乳化性能较弱、凝胶结构强度不足，而蛋白质溶解度低，对pH值、离子强度及温度变化的响应能力有限。因此，将多糖与蛋白质复合使用可协同提升载体性能。两者可通过非共价相互作用（如静电作用、氢键、疏水相互作用）或共价结合（如美拉德反应形成的共价复合物）构建稳定网络结构，从而改善胶体稳定性、溶解性及界面功能。Dianawati等以蛋白质-多糖复合物（蛋白质、葡萄糖与麦芽糊精）为壁材，辅以植物油，通过喷雾干燥包埋嗜酸乳杆菌L. acidophilus LA5。研究显示，复合壁材显著提高了菌体在干燥、储存及模拟胃肠环境中的存活率。果胶作为常用多糖，其功能受甲酯化程度影响：高甲氧基果胶负电荷较少，易与带正电蛋白质结合并凝胶化；低甲氧基果胶则凭借较强负电性，可通过静电吸引与蛋白质形成复合物。例如，豌豆蛋白与低甲氧基果胶复合后，乳液稳定性显著优于单一蛋白体系。Dafe等将植物乳植杆菌包埋于果胶/淀粉复合水凝胶中，在模拟胃肠液处理后，复合水凝胶中活菌数（6.67（lg（CFU/g）））高于单一果胶凝胶 （5.15（lg（CFU/g））），表明复合结构有效增强了菌体对酸性与胆汁环境的耐受性。另有研究利用罗勒籽胶与酪蛋白酸钠复合壁材，结合钙离子交联，使嗜酸乳杆菌L. acidophilus LA5的存活率提高了两个数量级。
2.4.2 蛋白-蛋白
在益生菌包埋领域，通过不同蛋白质的组合使用已成为优化载体功能特性的有效策略。蛋白质-蛋白质复合体系能够协同调节材料的亲水/疏水平衡，进而显著改善微胶囊的结构完整性与包封效率。不同蛋白质组合所形成的微胶囊在结构致密性、表面形貌和粒径分布方面存在显著差异，这些结构参数直接影响其对益生菌的保护效果。例如，单一乳清蛋白基微胶囊常因结构多孔而导致包封效率偏低；而单一豌豆蛋白基微胶囊虽然表面较为致密，但仍存在局部凹陷与孔隙。相比之下，乳清蛋白与豌豆蛋白按适宜比例复合后，制备的微球表面光滑、孔洞显著减少，包封效率可达94.09%。此外，蛋白质间通过二硫键等化学作用相互交联，可进一步增强复合体系的乳化性能。研究证实，由绿豆蛋白与乳清蛋白共同构建的纳米颗粒作为稳定剂，在以大豆油为油相的Pickering乳液中表现出更优的乳化稳定性。
除了物理共混，酶法交联是提升植物蛋白功能特性的重要改性手段。该技术通过在酶催化作用下使蛋白质分子间或分子内形成共价交联，从而改变其空间结构、增大分子质量，有效改善蛋白质的持水性、凝胶性等功能特性，同时还能提升其营养品质。传统热诱导凝胶法可能损伤热敏性益生菌活性，并导致蛋白质变性失活。而采用转谷氨酰胺酶催化的交联反应，可在温和条件下促使蛋白质链间发生酰基转移，形成耐热性更强的共价网络结构，为益生菌提供更好的保护。Glusac等的研究进一步证明，利用酪氨酸酶交联豌豆蛋白与玉米醇溶蛋白可显著提升乳液稳定性并诱导形成稳定的凝胶状结构。
植物材料用于益生菌包埋展现出独特的综合优势。蛋白质、多糖与脂质等组分不仅具备良好的生物相容性和功能多样性，更能通过分子修饰与复合策略构建稳定的递送系统。它们能够有效缓解加工与消化过程中的环境胁迫，提升菌体存活率，并实现肠道靶向释放，常用的植物材料及包埋技术见表1。随着改性技术与复合体系的不断发展，植物基包埋材料将在绿色、高效的益生菌产品开发中发挥更为关键的作用，为下一代功能性食品的创新提供重要支撑。图7展示了常用于益生菌包埋的植物材料来源。
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植物材料包埋益生菌在食品中的应用
3.1 酸奶
酸奶作为广泛消费的益生菌载体，其品质与益生菌活性密切相关。为提高益生菌在加工与储存过程中的存活率，多种植物源包埋系统被应用于酸奶体系中。例如，利用海藻酸钠/果胶/茶多酚复合物包埋L. plantarum LPP95，不仅提高了益生菌存活率，还改善了凝胶网络结构，增加表观黏度，满足国际标准。通过海藻酸钠/钙离子交联的包埋策略，制备富集植物乳植杆菌L. plantarum JNULCC001的微胶囊。将其作为发酵剂制备大豆酸奶，发酵后贮存21 d，活菌数12.6（lg（CFU/mL））， 显著高于商品对照的9.1（lg（CFU/mL）），持水率达96.8%（对照组为68.5%）；经胃肠液消化后活菌数仍保持8.1（lg（CFU/mL）），表现出优异流变特性与储存稳定性。此外，酶法改性植物蛋白也可提升包埋效果，如经转谷氨酰胺酶交联的大豆分离蛋白微胶囊，使鼠李糖乳酪杆菌L. rhamnosus GG在贮藏期间的存活率提高约14.5%，且未对酸奶的感官特性产生不良影响。不同植物油脂作为乳化剂亦表现出差异化优势：椰子油基微胶囊在模拟胃肠环境及冷藏储存中菌体存活率更高，而大豆油体系则在长期储存中更具稳定性。此外，利用杏籽皮等多孔植物残渣作为固定化载体，结合牛至精油包埋发酵剂，不仅提高发酵效率与产品质量，也实现了副产物的高值化利用。除保护发酵剂外，植物基W1/O/W2 双重乳液体系也被用于在酸奶中强化外源益生菌，在不干扰原有发酵过程的前提下增强产品功能属性。
3.2 乳品深加工产品
随着消费者对功能性乳制品需求的增长，开发植物基包埋益生菌强化的奶酪制品，已成为拓展该品类功能属性的重要方向。奶酪因其较高的pH值、脂肪含量与固态结构，为益生菌提供了良好的生存环境与缓冲性能。研究表明，添加经小麦淀粉乳化剂处理并冷冻干燥的益生菌微胶囊，可有效提高菌体在奶酪贮藏期间的存活率。以狐尾草、糜子蛋白分离物和果胶为壁材，对L. plantarum进行微胶囊化，获得了高包封效率和细胞活力的包埋益生菌，开发基于小米的合生元奶酪。制备的小米奶酪具有高水分、高蛋白质和低脂肪特性，且微胶囊化益生菌在8 d储存后仍保持较高活力，显著优于非微胶囊化细胞。
利用浆果果渣可溶性膳食纤维和胶原蛋白作为水相制备凝胶，将包埋后的益生菌加入黄油中，通过物理屏障和益生元协同作用，显著提升了益生菌在高脂食品中的稳定性。
3.3 饮品
在饮料体系中，植物基包埋技术同样展现出良好的应用前景。制备壳聚糖/海藻酸钠/当归多糖功能微胶囊，并应用于冷冻梨汁中。微胶囊有效保护益生菌在巴氏杀菌和储存过程中的活性，4 ℃储存28 d后活性仅降低0.20～0.31（lg（CFU/mL）），同时保持果汁pH值、总酸含量和黏度在可接受范围内，且感官评价良好，为益生菌在饮料中的应用提供了可行方案。在发酵饮品的应用中，使用红米水溶性提取物为基质，通过离子凝胶法将动物双歧杆菌亚种和嗜酸乳杆菌菌株包埋于2%海藻酸钠溶液中。在40 d的冷藏储存期间，游离益生菌存活率出现显著下降，而包埋益生菌的活菌数高于7（lg（CFU/mL）），含游离益生菌的饮料表现出更高的酸化程度和更低的pH值。Mokhtari等采用内源乳化法包埋的嗜酸乳杆菌L. acidophilus与两歧双歧杆菌Bifidobacterium bifidum，在4 ℃贮藏60 d后，巴氏杀菌葡萄汁中益生菌数量仍高于7（lg（CFU/mL）），符合益生菌饮料相关标准。通过微胶囊化植物益生菌Kocuria flava Y4强化橙汁，采用海藻酸盐与车前草胶复合基质，实现99.01%的包封效率。在4 ℃储存5 周后，益生菌活菌数维持在（8.120±0.077）CFU/mL；发酵72 h后，蔗糖质量分数从初始（1.090±0.076）%降至约1.0%，而葡萄糖显著增加。感官评价显示车前草胶包埋组接受度最佳，抗氧化活性从68.46%提升至72.61%。这些研究结果表明，植物源包埋系统能够有效维持益生菌在液态食品中的活力，为其在功能性饮料中的推广提供了技术依据。
3.4 新型益生菌食品
冰淇淋作为冷冻甜点，其低温环境对益生菌存活构成挑战。Ali Khosravi Zanjani等使用海藻酸钠-高直链玉米淀粉-壳聚糖复合体系包埋干酪乳酪杆菌L. casei ATCC 39392与青春双歧杆菌Bifidobacterium adolescentis ATCC 15703，包封率达96%，在-30 ℃贮藏100 d后，菌体存活数较未包埋组高4（lg（CFU/g））。 包埋体系对产品质构亦存在一定影响，例如微胶囊的添加可能引起冰淇淋黏度上升，如将黑种草籽油微胶囊掺入冰淇淋后，体系黏度随添加量增加而上升。De Morais等在黏度方面的研究也有相似结果，将L. acidophilus ATCC 4356包埋在海藻酸钠和Ora-pro-nobis黏液微颗粒中，包埋效率达95.05%～98.28%。微胶囊化显著提高了冰淇淋的黏度和抗熔性，改善了产品质量。未涂层和乳清蛋白浓缩物涂层的微颗粒在冰淇淋储存、重结晶和模拟胃肠道条件下表现出最高的益生菌存活率。目前，植物基质在冰淇淋中作为益生菌保护载体的研究尚属初步，未来具有较大发展潜力。
为开发高含量高活性益生菌功能性巧克力，解决益生菌在巧克力浆液熔化过程中失活的问题，制备直链/支链淀粉比例为3∶1的新型多孔载体包裹益生菌，添加量为15%时3D打印成型最佳且体外消化后益生菌存活量达107CFU/g。Roudbaneh等开发了一种低热量无麸质饼干，通过用50%菊粉替代油脂和50%甜菊糖替代蔗糖优化配方，并采用海藻酸钠-壳聚糖微胶囊技术包裹嗜酸乳杆菌，实现了脂肪与糖替代与包埋益生菌在无麸质饼干中的结合，证实微胶囊化显著增强益生菌在烘焙及储存中的活性，为功能性健康烘焙产品的开发提供了有效途径。不同基质对微胶囊的存活情况也会产生影响，通过离子凝胶化技术用3%海藻酸钠包埋L. helveticus R0052，制得平均直径2.4 mm的微珠添加到花生酱中。初始含菌量为9（lg（CFU/mL）），体外消化实验表明，花生酱基质降低了微珠孔隙率，导致包埋菌株在花生酱中活菌数达6（lg（CFU/g）），显著高于未添加花生酱组的 5（lg（CFU/mL））。然而，该包埋系统还存在温度敏感（＞50 ℃）和储存期短（＞14 d）的局限性，仍需改善。
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前沿技术在益生菌递送系统研究中的前景
在益生菌递送系统领域，以人工智能（AI）、多组学技术和计算模拟为代表的前沿技术应用日益广泛，但其发展仍处于从理论预测迈向系统验证的关键阶段。例如，已有综述揭示了AI在驱动壳聚糖等生物聚合物包埋体系设计中的潜力，然而此类研究目前多停留在理论推演层面，尚待实验验证。尽管如此，AI已在药物递送系统中积累了大量成功经验，其在益生菌微胶囊领域的应用亦显示出良好前景：通过系统分析壁材的理化特性、成膜能力及其与益生菌表面的相互作用，可高效预测新材料与复合材料的适用性，从而大幅缩短实验周期。
进一步结合基因组、转录组与蛋白质组等多组学数据，AI能够解析益生菌的生理功能与耐受机制，并预测其在加工及贮藏中的动态响应，从而为壁材筛选与工艺优化提供理论指导。在作用机制层面，转录组学等技术已用于揭示共包埋芯材对益生菌的调控作用，研究发现槲皮素在喷雾干燥过程中通过调节发酵乳杆菌的应激反应与脂肪酸代谢，有效维护细胞膜完整性，进而提升菌体在微胶囊中的存活率与耐受性。此外，分子对接等计算模拟技术已成功应用于具体实践，指导了桑葚红色素微胶囊的壁材筛选，基于大豆分离蛋白与β-环糊精的复合壁材使包埋率得到显著提高。
综上所述，AI预测、多组学解析与计算模拟已初步形成一套协同推进的技术体系，共同推动着植物源微胶囊壁材的筛选与设计向更高效、更精准的方向发展。然而，要真正实现从理论预测到实验验证的跨越，仍需开展更多系统、深入的跨学科研究，以推动该领域从理论走向成熟应用。
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结语
本综述系统阐述了植物材料作为益生菌递送载体的研究进展、应用现状与发展前景。研究表明，植物蛋白质、多糖及脂质等天然大分子凭借其优异的生物相容性、丰富的功能可调性和绿色安全等特性，在益生菌包埋领域展现出独特优势和广阔前景。通过多种包埋技术，这些植物源聚合物能够构建稳定的递送体系，有效保护益生菌在加工、储存及胃肠道传递过程中免受外界胁迫，显著提高菌体存活率，并实现肠道靶向释放。目前，基于植物材料的包埋系统已在酸奶、奶酪、冰淇淋及功能性饮料等多种食品体系中得到成功应用。尽管已取得显著进展，植物材料在益生菌递送领域的产业化仍面临诸多挑战。不同植物材料的功能特性差异需要通过物理、化学或生物改性手段进一步优化；包埋工艺的规模化放大与成本控制亟待突破；植物基载体与食品基质的相容性及其对终产品感官品质的影响机制尚需系统评估；相关产品的质量标准化体系与法规支持体系也有待完善。此外，部分植物材料包埋生物活性成分的研究已经较为成熟，然而在包埋益生菌领域探索相对匮乏。
展望未来，植物基益生菌递送系统的研发将呈现多维度推进的趋势，研究正从传统的经验驱动向数据驱动的理性设计转型。1）在材料设计层面，将开发具有环境响应释放、黏膜黏附功能增强的新型植物材料，并借助AI加速其筛选与设计。同时，融合基因组学、蛋白质组学和代谢组学等多组学技术，可深入解析益生菌胁迫应答机制及其与载体材料的相互作用，为递送体系的精准构建提供分子层面的理论依据。2）在工艺技术层面，结合AI与微流控等先进手段，通过整合多源数据构建预测模型，能够实现对“益生菌株-植物载体-包埋工艺”组合的智能筛选与精准调控，从而高效优化递送体系。3）在应用转化层面，需加强植物源递送系统在新型食品体系中的适用性研究，并通过人体临床试验验证其健康功效。整体而言，随着可持续发展理念的深入贯彻与多学科（食品科学、微生物学、计算科学）技术的深度融合，植物源包埋系统将推动益生菌制品向高效、精准、安全、个性化方向发展，为功能性食品产业的创新升级提供新动力。
作者简介
通信作者：
母智深教授级高级工程师
母智深，男，教授，高级工程师，博士，研究方向为乳与乳制品加工、食品微生物、食品功能性成分。
母智深博士在乳品科学及食品领域积累了丰富经验（涵盖理论、开发、工艺、质量、研发管理）。他首创无损有序解析系统（LOSS），融合过滤、离心、萃取、电泳、结晶、微滤、超滤、纳滤、反渗透、层析、电渗析等技术，实现牛乳组分按需无损分离提取，获得医药及高端食品级乳成分，该技术已应用于牛乳深加工项目。他还突破了产品配方与工艺设备等技术瓶颈，拓展了产品类型与产品线。母博士扎根企业，带领团队从事乳与乳制品创新发展，主持完成国家及省部级重大科技项目7 项（含863及“十一五”至“十三五”子项目等），获各类奖项27 项（省部级5 项、中国专利优秀奖1 项）；申请专利87 件（授权68项）；发表论文52 篇（SCI收录21 篇，最高IF 11.7）；指导博士后10 名。
季国志高级工程师
季国志，男，高级工程师，硕士，研究方向为食品营养与健康。
一级公共营养师、RD注册营养师、高级食品检验员、三级乳品品鉴师。新世纪321人才工程第三层次人选。工作期间申报国家专利11 项，授权7 项，发表学术论文15 篇，第一/通信作者9 篇，取得呼和浩特市科学技术进步一等奖1 项，轻工业联合会优秀奖1 项，中粮集团科学技术二等奖1 项，负责产品产值超过10亿 元。
第一作者：
郭子萌 助理工程师
郭子萌，女，助理工程师，硕士，主要从事植物蛋白相关工作，研究方向为植物基食品。
引文格式：
郭子萌, 李雯晖, 黄雄超, 等. 植物材料在益生菌包埋递送系统的研究进展: 包埋技术、材料特性与应用[J]. 食品科学, 2026, 47(11): 437-449. DOI:10.7506/spkx1002-6630-20251207-066.
GUO Zimeng, LI Wenhui, HUANG Xiongchao, et al. Research advances in plant materials for probiotic delivery systems: encapsulation techniques, material properties and applications[J]. Food Science, 2026, 47(11): 437-449. (in Chinese with English abstract) DOI:10.7506/spkx1002-6630-20251207-066.
实习编辑：李帆；责任编辑：张睿梅。点击下方阅读原文即可查看全文。图片来源于文章原文及摄图网
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