包含微囊化Lactiplantibacillus pentosus的Pharmabiotic食品补充剂的开发与功能评价，用于口腔微生物组健康

《Food Science & Nutrition》：Development and Functional Evaluation of a Pharmabiotic Food Supplement Containing Microencapsulated Lactiplantibacillus pentosus for Oral Microbiome Health

　　

口腔微生物组失调与生物膜相关疾病有关，包括龋齿和牙周感染。该研究旨在开发并评估一种含有微囊化Lactiplantibacillus pentosus、透明质酸钠（sodium hyaluronate）和甘草（Glycyrrhiza glabra）提取物的药学生物制剂（pharmabiotic）口腔喷雾，以支持口腔微生物稳态。研究人员采用冻干法以麦芽糊精（maltodextrin）和阿拉伯胶（gum arabic）为壁材对L. pentosus进行微囊化。微囊化过程获得94.74%±1.12%的封装效率（encapsulation efficiency, EE%）和8.17±0.05 log CFU/mL的封装后活菌数。制备了四种口腔喷雾配方（F1–F4），并评估其抗菌、抗生物膜、抗氧化、理化、微生物学及稳定性特性。所有配方均对革兰氏阳性（Gram-positive）口腔病原体表现出抗菌活性，尤其是变形链球菌（Streptococcus mutans）和金黄色葡萄球菌（Staphylococcus aureus），而对铜绿假单胞菌（Pseudomonas aeruginosa）或念珠菌属（Candida species）未观察到抑制活性。抗生物膜分析显示，对S. mutans的抑制率为56.17%±0.91%至70.99%±1.32%，对S. aureus的抑制率为72.42%±0.56%至87.03%±1.76%。抗氧化测定（DPPH、ABTS和ORAC）证实所有配方均具有中等且一致的抗氧化活性。在3个月的储存期间，大多数配方中益生菌活菌数保持在10⁸ CFU/mL以上。冷藏条件下活菌数损失限于约0.38–0.50 log CFU/mL，而配方F2在加速条件下保持8.42±0.14 log CFU/mL。在测试配方中，F1表现出最有利的整体理化特性和稳定性。这些发现表明，开发的喷雾代表了一种有前景的药学生物制剂递送系统，结合了益生菌活菌、抗生物膜活性和抗氧化潜力，用于支持口腔健康和微生物平衡。

【研究背景与问题】
口腔微生物组是人体最复杂的微生态系统之一，在健康状态下维持动态平衡，参与免疫调节和病原体排斥。然而，局部或全身因素引发的失调（dysbiosis）会导致潜在致病菌过度增殖，形成生物膜（biofilm），进而引发龋齿、牙周炎等口腔疾病，并与心血管疾病、糖尿病等全身性疾病相关。传统干预手段如抗生素虽能抑制病原体，但易破坏微生物生态平衡。益生菌（probiotics）通过产生抗菌物质、竞争黏附位点等机制调节菌群，但液态制剂中存在活菌稳定性差、储存期短等技术挑战。为此，研究人员提出开发一种多功能药学生物制剂（pharmabiotic）口腔喷雾，将微囊化益生菌与具有抗菌、抗生物膜和抗氧化活性的天然成分相结合，旨在维持口腔微生物稳态并预防生物膜相关疾病。该研究发表在《Food Science》。

【主要技术方法】
研究人员采用以下关键技术：1) 微囊化（microencapsulation）：以麦芽糊精（maltodextrin）和阿拉伯胶（gum arabic）为壁材，通过冻干（lyophilization）法对Lactiplantibacillus pentosus NRRL B-227（来源：ARS培养物保藏中心，美国伊利诺伊州）进行包封，提高益生菌稳定性；2) 抗菌活性评价：采用琼脂扩散法（agar well diffusion）和微量肉汤稀释法（broth microdilution）测定最低抑菌浓度（MIC）；3) 抗生物膜活性评价：采用最小生物膜根除浓度（MBEC）测定法；4) 抗氧化活性评价：采用DPPH、ABTS和氧自由基吸收能力（ORAC）三种互补方法；5) 稳定性评价：在4°C、25°C/60%RH和40°C/75%RH条件下储存3个月，监测pH、流变学、微生物污染及益生菌活菌数。

【研究结果】
3.1 封装效率与活菌数：通过冻干微囊化，L. pentosus的封装效率（EE）达94.74%±1.12%，封装后活菌数为8.17±0.05 log CFU/mL，表明该工艺有效保留了益生菌活性。

3.2 微囊表征
3.2.1 形态与粒径分析：扫描电镜（SEM）显示微囊呈不规则、凹陷及部分塌陷的表面结构，这是冻干过程的典型特征，平均粒径为36.6±1.2 μm，适合食品和药物制剂应用。
3.2.2 水分含量与吸湿性：微囊水分含量为5.70%，吸湿性为13.55%，稍高于推荐范围，提示需注意包装防潮。
3.2.3 模拟胃肠道消化过程中的活菌存活：在模拟胃液（pH 2）和肠液（pH 7.5）中暴露120 min后，封装益生菌存活约4 log CFU/mL（胃液）和6 log CFU/mL（肠液），显著高于未封装细胞（约2和3 log CFU/mL），证明微囊化显著提高了胃肠道耐受性。

3.3 口腔喷雾配方的开发：制备了四种配方（F1–F4），均含微囊化L. pentosus（约10⁹ CFU/mL）、透明质酸钠（0.2%，w/v）和甘草提取物（1%，w/v），通过调整甘油、山梨醇、木糖醇、抗坏血酸等辅料浓度考察其对理化性质的影响。

3.4 抗菌活性：所有配方均对革兰氏阳性口腔病原体变形链球菌（S. mutans）、化脓链球菌（S. pyogenes）、血链球菌（S. sanguinis）和金黄色葡萄球菌（S. aureus）表现出抑制活性，其中对S. mutans抑制圈最大（12.1±0.3 mm），对S. aureus为10.5±0.3 mm；对铜绿假单胞菌和念珠菌无抑制。单独甘草提取物（1%，w/v）也呈现类似抗菌谱，表明其是主要抗菌成分。MIC测定显示，各配方对S. mutans和S. aureus的MIC均为1/16稀释度，对S. pyogenes和S. sanguinis为1/8稀释度。

3.5 抗生物膜活性：所有配方对S. mutans和S. aureus生物膜抑制率均超过MBEC₅₀阈值（50%）。对S. mutans抑制率为56.17%–70.99%，对S. aureus为72.42%–87.03%，其中F1抑制效果最强（分别为70.99%和87.03%），F4相对较低。S. aureus生物膜更易被抑制，可能与两种菌生物膜基质结构差异有关。

3.6 抗氧化活性：DPPH、ABTS和ORAC测定显示，各配方均具有中等抗氧化能力，抑制率范围分别为39.63%–67.44%、43.48%–67.03%和53.75%–70.30%。抗氧化活性可能来源于甘草提取物中的黄酮类化合物、抗坏血酸及益生菌代谢产物。

3.7 微生物污染分析：所有配方在加速稳定性测试期间未检测到微生物污染，总需氧菌数和酵母霉菌数均<10 CFU/mL，符合ISO 21149和ISO 16212标准。

3.8 稳定性研究中的益生菌活菌数：初始活菌数约9.00 log CFU/mL。在4°C储存3个月后，活菌数维持在8.50–8.62 log CFU/mL；25°C/60%RH下为8.30–8.46 log CFU/mL；40°C/75%RH下，F2、F3、F4保持8.12–8.42 log CFU/mL，而F1降至6.10 log CFU/mL。整体上，大多数配方在储存期间保持10⁸ CFU/mL以上，满足益生菌产品要求。

3.9 pH测定：初始pH约5.0–6.4，适合口腔黏膜应用。在4°C和25°C下pH变化较小（0.3–0.5单位），40°C/75%RH下pH下降更明显（如F1从6.36降至5.74）。F1的pH稳定性最佳。

3.10 流变学分析：F1配方的流变行为符合Casson模型，初始塑性粘度（PV）为17.2，屈服应力（YS）为0.75，拟合系数（COF）为97.7%。在4°C和25°C储存3个月后，PV和YS变化不大，COF保持>93%；在40°C/75%RH下，第3个月PV升至60.4，YS升至4.9，COF降至84.4，表明高温高湿导致结构变化。

3.11 感官评价：所有配方在3个月储存期间，味道、颜色、气味和外观均无明显变化，保持良好感官特性。

【讨论与结论】
讨论部分指出，该研究成功开发了一种结合微囊化益生菌、透明质酸钠和甘草提取物的多功能药学生物制剂口腔喷雾。微囊化技术有效保护了L. pentosus的活菌并增强了其胃肠道耐受性。抗菌和抗生物膜活性主要针对革兰氏阳性口腔病原体，尤其是致龋菌S. mutans，而对肠道菌群中常见的革兰氏阴性菌和真菌无抑制，这有利于维持口腔微生物生态平衡。抗氧化活性有助于减轻口腔氧化应激。稳定性研究表明，配方在冷藏和室温下能保持益生菌活菌数高于治疗水平（>10⁸ CFU/mL），其中F1综合理化性质和稳定性最佳。结论：该喷雾作为有前景的药学生物制剂递送系统，结合了益生菌活菌、抗生物膜活性和抗氧化潜力，可用于支持口腔健康和微生物平衡。但研究存在局限性，如需开展长期稳定性试验、模拟口腔环境研究、体内实验及临床验证，以确定最佳剂量、安全性和有效性。