麻省理工学院的工程师已经开发出一种将营养物质封装在生物相容性聚合物中的方法，使其更容易用于强化食品。图片来源：第二湾工作室
封装营养素的新策略使强化食物中的铁和维生素 A 变得更加容易。
全世界约有 20 亿人缺乏铁和维生素 A 等关键微量营养素。每年有 200 万儿童死于这些缺乏症，而这些营养素摄入不足的人可能会出现失明、贫血和认知障碍.
麻省理工学院的研究人员现在已经开发出一种新方法，通过将这些微量营养素包裹在一种生物相容性聚合物中来强化主食，从而防止这些微量营养素在储存或烹饪过程中被降解。在一项小型临床试验中，他们表明，食用强化了包裹铁的面包的女性能够从食物中吸收铁。
“我们非常高兴我们的团队能够开发出这种独特的营养输送系统，该系统有可能帮助发展中国家的数十亿人，并从一开始就一直进行到人体临床试验，”罗伯特·兰格说，麻省理工学院大卫·H·科赫研究所教授，麻省理工学院科赫综合癌症研究所成员。
研究人员现在希望在微量营养素缺乏症普遍存在的发展中国家进行临床试验。
Langer 和科赫研究所的研究科学家 Ana Jaklenec 是该研究的资深作者，该研究于今天（2019 年 11 月 13 日）发表在Science Translational Medicine上 .该论文的主要作者是前麻省理工学院博士后 Aaron Anselmo 和 Xian Xu，以及苏黎世联邦理工学院研究生 Simone Buerkli。
保护营养
缺乏维生素 A 是世界上可预防性失明的主要原因，它还会损害免疫力，使儿童更容易感染麻疹等疾病。 Jaklenec 说，缺铁会导致贫血，还会损害儿童的认知发展，从而导致“贫困循环”。
“这些孩子因为健康状况不佳而在学校表现不佳，长大后可能很难找到工作，因此他们的孩子也生活在贫困中，往往无法接受教育，”她说。
由比尔和梅琳达·盖茨基金会资助的麻省理工学院团队着手开发新技术，以帮助强化食品中必需的微量营养素。例如，过去使用碘盐进行强化已被证明是成功的，并且提供了一种无需人们改变饮食习惯的方式来吸收营养的方法。
“已证明对食品强化有效的是主食，这是家庭中人们每天都在使用的东西，”Jaklenec 说。 “每个人都吃盐或面粉，所以你不需要改变他们的日常习惯。”
然而，简单地在食物中添加维生素 A 或铁并不能很好地发挥作用。维生素A对热非常敏感，在烹饪过程中会被降解，而铁可以与食物中的其他分子结合，使食物具有金属味。为了克服这个问题，麻省理工学院的团队着手寻找一种方法，将微量营养素封装在一种材料中，以防止它们被分解或与其他分子相互作用，然后在被消耗后释放出来。
研究人员测试了大约 50 种不同的聚合物，最终选择了一种称为 BMC 的聚合物。这种聚合物目前用于膳食补充剂，在美国被归类为“普遍认为是安全的”。
使用这种聚合物，研究人员表明他们可以封装 11 种不同的微量营养素，包括锌、维生素 B2、烟酸、生物素和维生素 C，以及铁和维生素 A。他们还证明，他们可以封装多达四种微量营养素的组合。微量营养素在一起。
实验室的测试表明，封装的微量营养素在煮沸两个小时后没有受到伤害。这种封装还可以保护营养物质免受紫外线和水果和蔬菜中的多酚等氧化化学物质的影响。当颗粒暴露在非常酸性的条件下（pH 1.5，典型的胃内 pH）时，聚合物变得可溶，微量营养素被释放出来。
在对小鼠的测试中，研究人员发现颗粒在胃中分解，正如预期的那样，货物进入小肠，在那里可以被吸收。
铁提升
在成功进行动物试验后，研究人员决定在人体中测试封装的微量营养素。该试验由苏黎世联邦理工学院健康科学与技术教授 Michael Zimmerman 领导，他研究营养和食品强化。
在他们的第一次试验中，研究人员将封装的硫酸铁加入玉米粥中，玉米粥是发展中国家常见的一种玉米衍生产品，并将玉米与蔬菜酱混合。在最初的研究中，他们发现食用强化玉米的人——瑞士的女大学生，其中大多数患有贫血症——并没有像研究人员希望的那样吸收那么多的铁。吸收的铁量略低于食用未封装的硫酸铁的受试者吸收量的一半。
之后，研究人员决定重新配制颗粒，发现如果将颗粒中硫酸铁的百分比从 3% 提高到 18% 左右，他们可以实现与未封装硫酸铁的百分比非常相似的铁吸收率。在同样在 ETH 进行的第二次试验中，他们将封装的铁混合到面粉中，然后用它来烤面包。
“微粒的重新配方是可能的，因为我们的平台是可调节的并且适合大规模制造方法，”Anselmo 说。 “这使我们能够根据第一次试验的反馈改进我们的配方。”
Jaklenec 说，下一步是在一个许多人都缺乏微量营养素的国家尝试进行类似的研究。研究人员目前正在努力获得粮食及农业组织/世界卫生组织食品添加剂联合专家委员会的监管批准。他们还致力于确定其他有助于强化的食品，并扩大其制造工艺，以便生产大量粉末状微量营养素。
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参考文献：Aaron C. Anselmo、Xian Xu、Simone Buerkli、Yingying Zeng、Wen Tang、Kevin J. McHugh、Adam M. Behrens、Evan Rosenberg、Aranda R. Duan 的“用于口服微量营养素递送的热稳定微粒平台”， James L. Sugarman, Jia Zhuang, Joe Collins, Xueguang Lu, Tyler Graf, Stephany Y. Tzeng, Sviatlana Rose, Sarah Acolatse, Thanh D. Nguyen, Xiao Le, Ana Sofia Guerra, Lisa E. Freed, Shelley B. Weinstock, Christopher B. Sears、Boris Nikolic、Lowell Wood、Philip A. Welkhoff、James D. Oxley、Diego Moretti、Michael B. Zimmermann、Robert Langer 和 Ana Jaklenec，2019 年 11 月 13 日，科学转化医学 .
DOI：10.1126/scitranslmed.aaw3680
该论文的其他作者包括 Yingying Zeng、Wen Tang、Kevin McHugh、Adam Behrens、Evan Rosenberg、Aranda Duan、James Sugarman、Jia Zhuang、Joe Collins、Xueguang Lu、Tyler Graf、Stephany Tzeng、Sviatlana Rose、Sarah Acolatse、Thanh Nguyen 、小乐、安娜·索菲亚·格拉、丽莎·弗里德、雪莱·温斯托克、克里斯托弗·西尔斯、鲍里斯·尼科利奇、洛厄尔·伍德、菲利普·韦尔霍夫、詹姆斯·奥克斯利和迭戈·莫雷蒂。
