喷雾干燥阿拉伯胶–麦芽糊精–Eudragit S100 微囊提升唾液乳杆菌（Ligilactobacillus salivarius）活力与生物相容性

《ACS Food Science & Technology》：Spray-Dried Gum Arabic–Maltodextrin–Eudragit S100 Microparticles Improve Viability and Biocompatibility of Ligilactobacillus salivarius

　　

肠溶包衣复合益生菌载体常在其细胞毒性特征被系统评价前即被假定为具有生物相容性。本研究建立含有唾液乳杆菌（Ligilactobacillus salivarius）（分离自豚鼠（Cavia porcellus））的喷雾干燥微囊的基础生物安全性与包封性能，该微囊位于麦芽糊精（MD）、阿拉伯胶（GA）与 Eudragit S100 的新型三元基质中。研究人员采用宿主匹配生物模型，在 140–160 °C 三种进风温度下评估包封效率（EE）、代谢恢复（世代时间，G）、水分活度（aw）以及卤虫（Artemia salina）和豚鼠淋巴细胞中的急性细胞毒性（LD50）。140 °C 处理的 MD–GA 混合物成为最优先导配方，具有最高 EE（59%）和最快代谢恢复（G = 2.9 h）。毒性具有配方依赖性：仅含 MD 的微囊细胞毒性最高，而含 GA 基质显著缓解急性效应，产生最高 LD50 值（卤虫中达 400 mg/mL，淋巴细胞中达 240 mg/mL）。所有配方按 Hodge and Sterner 量表均归为相对无害。通过提供该三元肠溶基质的首个宿主匹配生物安全基线，本研究确定了具有生物相容性的先导候选物，并为生产动物品种中胃肠递送的后续功能验证确立了基本前提。

研究背景方面，益生菌因对肠道、免疫与代谢健康有益而受到关注，其中唾液乳杆菌（Ligilactobacillus salivarius）具有抑制肠道病原体、黏附黏蛋白与上皮细胞、经 TLR4 受体调节炎症等特性。但摄入后胃肠道（GIT） hostile 条件会降低益生菌活力，微囊化可保护菌株并控制释放。喷雾干燥成本低、可规模化，但高温影响细菌存活，需热保护材料。麦芽糊精（MD，maltodextrin，淀粉衍生的支链葡萄糖寡糖）与阿拉伯胶（GA，gum arabic，含蛋白组分的杂多糖）可作保护材料，Eudragit S100 作肠溶聚合物可在结肠 pH 下溶解释放。目前该类 MD–GA–Eudragit S100 三元肠溶基质多用于药物，缺乏益生菌菌泥在高温热处理下的基础生物安全性数据；来自非传统宿主豚鼠的 L. salivarius 封装研究少；Eudragit S100 与菌泥相互作用及细胞毒性贡献未系统研究。因此研究人员开展本研究，建立基础生物安全与包封性能基线，先于胃肠递送功能验证。

关键技术方法方面，研究人员以豚鼠盲肠来源的 L. salivarius 为核心，壁材为 MD、GA 及两者 1:1 混合物，并加 Eudragit S100 与甘油；用 LabPlant SD-Basic 喷雾干燥机在 140、150、160 °C 进风温度制备微囊。生物安全性评价采用卤虫（Artemia salina）急性毒性模型与豚鼠（Cavia porcellus）外周血淋巴细胞 ex vivo 细胞毒性模型，以 Probit 法估 LD₅₀；包封效率（EE）以 pH 5.0 与 7.5 磷酸盐缓冲液释放菌数之差计算；世代时间（G）由光密度与纽鲍尔计数推演；水分活度（a_w）用冷镜露点仪测定；形貌用扫描电镜（SEM）观察；统计为双因素三水平因子设计与 Tukey 检验。

3.1. 包封效率（EE）：研究人员发现材料类型与温度对 EE 有显著影响，MD–GA 在 140 °C 最高（约 59%），升温使 EE 下降；MD–GA 优于单材，因二元基质改善屏障与热保护，高温致聚合物降解、糖苷键断裂与美拉德反应。

3.2. 世代时间（G）：材料与温度交互显著，MD–GA*140 °C 的 G 最低（2.92 h），说明该条件最好保护代谢恢复与结构完整；升温致膜蛋白变性、酶失活、脂质双分子层流动性改变，延迟对数生长。

3.3. 溶解度：仅温度显著，140 °C 溶解度最高（96.02%），升温使壁材官能团改变、热脱水、重排与结构坍塌，溶解度降至 89.00%；蒸馏水溶解度不代表胃肠释放行为。

3.4. 水分活度（a_w）：材料、温度及交互均显著，a_w 介于 0.221–0.452，升温降低 a_w；GA 强脱水，MD 与 MD–GA 维持较高 a_w 与再水化能力；过低 a_w 致玻璃化与刚性基质，可能影响释放再水化。

3.5. 微囊 LD₅₀：卤虫与淋巴细胞中材料×温度交互显著。MD-only 在两模型均最毒；MD-GA*150 °C 在卤虫 LD₅₀ 400.43 mg/mL、淋巴细胞 240.54 mg/mL 最高。含 GA 基质形成稳定低反应矩阵，所有配方按 Hodge and Sterner 量表属相对无害。140 °C 的 MD-GA 优化 EE 与 G，150 °C 的 MD-GA 优化生物相容性，存在功能—毒性权衡。

3.6. 形态与表面结构：SEM 显示 140 °C 粒子因慢蒸发聚集成 428–668 μm 簇，150–160 °C 快成壳得 5–14 μm 离散粒。MD 脆、高温发黏熔融；GA 高可塑但高温坍塌；MD-GA*140 °C 圆润饱满、结构均匀，有利保护菌体，但胃肠控释未在本研究验证。

讨论部分总结：研究人员指出 A. salina 与哺乳动物淋巴细胞模型介质与暴露途径不同，不可互比，也不可等同于靶动物胃肠相容性。EE 中等可归因于 Eudragit S100 刚性层、高固形物进料黏度、喷嘴配置与高菌密聚集。MD-only 毒性来自复合粒系统而非 MD 单独 GRAS 属性。GA 缓解急性细胞毒性、提升 LD₅₀。研究局限包括无板计数、无 FTIR/DSC/XRD、无胃肠转运与体内试验。该三元基质首条宿主匹配安全基线，支撑后续 pH 触发释放与在体功效研究。

结论部分翻译：最后，本研究成功建立了用于唾液乳杆菌（Ligilactobacillus salivarius）微囊化的新型复合基质（麦芽糊精、阿拉伯胶与 Eudragit S100）的基础生物安全性与理化特征。140 °C 处理的 MD–GA 配方成为最优先导候选，提供最高包封效率（59%）与最有利代谢恢复（世代时间 2.9 h）。关键的是，使用宿主匹配生物模型（豚鼠（Cavia porcellus）淋巴细胞）与卤虫（Artemia salina）证明该复合微囊具有生物相容性且相对无害，含 GA 基质有效缓解仅 MD 系统中的急性细胞毒性。通过确认该三元基质在高热处理下的生物安全性与结构完整性，本研究为肠溶益生菌载体提供了关键且此前未报道的基线。这些发现为后续胃肠存活、靶向 pH 触发释放与在体功效的功能验证铺平道路，并构成在生产动物品种中放大该递送系统的必要前提。论文发表于《ACS Food Science》。