生物膜是微生物在地球上最古老、最成功、也是最广泛的一种生命形式。它由微生物自分泌的胞外聚合物(EPS)紧密包裹高度组织化的菌体组成，通常黏附于生命或非生命材料的表界面。据统计，地球上约40-80%的微生物以生物膜表型存在。在人体中，尤其是在胃肠道中，多种微生物生物膜通过黏液层和食物颗粒的附着在消化道上皮和腔内自然形成。最新的研究表明，肠道菌群的生物膜在肠道内稳态、定殖抵抗、菌群稳定和恢复、宿主免疫成熟以及食物消化和化学药物改性等方面发挥着重要的作用。然而，目前对生物膜的研究主要集中在疾病相关领域，如牙龈疾病、外科植入物感染、肠道疾病等。很长时间以来，微生物生物膜的有益功效在极大程度上被忽略。近年来，研究人员开始注意到生物膜表型的益生菌较之游离形态的益生菌在胃肠液、抗生素、以及热等苛刻条件下具有突出的耐受性；同时，还发现益生菌生物膜及其代谢产物较之游离益生菌具有更强的益生功效。因此，生物膜表型的益生菌也被认为是目前最有前景的第四代益生菌。基于此，如何高效地制备生物膜表型的益生菌也成为亟需解决的问题。胡梦欣课题组前期相关的研究(J. Agric. Food Chem. 2019, 67, 3198?3208)发现Lactobacillus plantarum可在静电纺醋酸纤维素纳米纤维膜上形成致密的生物膜，作为发酵剂制备酸奶，可缩短发酵周期，同时酸奶中的益生菌在货架期内保持良好的存活性，解决了传统菌剂及其发酵产品中益生菌易失活、不稳定的难题，克服了益生菌在消化道内存活率低的困难。然而，纤维材料促进益生菌快速形成生物膜的关键机制和深层次原因仍不明晰。因此，阐明纤维材料加速益生菌生物膜形成的机制，对高效富集益生菌及其他高附加值微生物的生物膜具有重要的指导意义。

图1 益生菌生物膜在纤维材料上的形成规律

 图2 具有不同纤维尺寸的醋酸纤维素纤维材料对益生菌生物膜形成的影响规律

 图3 益生菌和纤维材料的尺寸匹配度分析

图4 静电纺醋酸纤维素纳米纤维材料促进益生菌生物膜形成及高效富集

  原文链接：https://pubs.acs.org/doi/full/10.1021/acsami.2c04540