微量营养素对维持人类健康至关重要。其中维生素A（VitA）在视觉、免疫功能和胎儿发育中起着至关重要的作用。近期，据世卫组织估计，全球约有三分之一的学龄前儿童患有维生素A缺乏症（VAD），且VAD也是全球除铁外造成营养不良的第二大常见原因。通过摄取富含VitA的主食进行食品强化，是预防VAD的有效策略。但维生素A在热、光、湿润和氧化条件下的稳定性差，且维生素A的脂溶性使其与水或加工食品（如面粉）的混溶性差，增加了食品强化维生素A的难度。因此迫切需要解决维生素A的稳定性和生物利用度等问题，以确保食品强化维生素A的功效。

　　基于此，近期华南理工大学前沿软物质学院唐雯副教授与MIT AnaJaklenec教授、RobertLanger教授开发了一种用于食品强化的维生素A可食用微粒。利用 FDA 批准、热稳定且 pH 响应的碱式甲基丙烯酸酯共聚物（BMC）将维生素A封装并稳定在微粒（MPs）中，大大提高了烹饪和储存过程中的稳定性。同时， 这种微粒极易与食物混合，在被大鼠及人体摄入后可迅速释放VtiA并被吸收。这种封装技术提高了维生素A的稳定性，丰富了维生素A的全球食品强化策略。该研究成果以“Enhanced Stability and Clinical Absorption of A Form of Encapsulated Vitamin A for Food Fortification”为题发表于国际顶级期刊《Proceedings of the National Academy of Sciences of the United States of America》（PNAS）。唐雯副教授为本文的第一作者，RobertLanger教授、AnaJaklenec教授为通讯作者。

图1. (A) VitA和(B) BMC的化学结构

　　用于食品强化的VitA封装物须安全无毒。基于该团队已有的工作，作者选用已获美国食品与药品管理局（FDA）批准的聚合物BMC封装VitA，保证了其安全性。此外，BMC具有独特的pH控制的溶解性。pH呈中性时，BMC不溶解；而pH呈酸性时（如胃液环境），BMC会迅速溶解并释放包载的药物。这种基于pH的响应有利于VitA在胃部的释放。（图1）

图2. VitA-BMC MPs的(A) 示意图，(B) SEM图像；VitA-BMC-S MPs的(C) 示意图，(D) SEM图像

　　实验室条件下，作者用水包油乳液法将VitA封装于BMC，得到VitA-BMC MPs。而为了大规模、工业化地生产这种微粒，作者采用了一种转盘雾化工艺。在该过程中，为防止微粒粘结，将淀粉涂覆于微粒表面，最终得到直径为100~200 μm的VitA-BMC-S MPs。（图2）

图3. VitA-BMC-S MPs在胃中表现出快速释放（pH = 1.2），并保护维生素A在烹饪过程中免受热，水分和氧化物质的降解

　　维生素A稳定性差，若在储存或烹饪时降解，将降低生物利用率。模拟烹饪实验表明，与目前市售的用于食品强化的VitA 250及未封装的维生素A 相比，该微粒中的VitA在沸水中的稳定性有了明显的改善。即使在含有Cu(Ⅱ)和肉汤的模拟烹饪条件下，其内的VitA仍保持可观的稳定性。总的来说，VitA-BMC-S MPs可以保护VitA免受烹饪过程中的热量、水及氧化物质的影响，并且效果显著优于市售的商业产品。（图3）

图4. VitA-BMC MPs在高湿度、高温或水中长期储存时，可为维生素A提供出色的保护

　　作者进而测试了该微粒的储存稳定性，结果表明，即使在模拟热带气候下（40℃，75%湿度），VitA-BMC-S MPs 仍表现出优异的储存稳定性（t½=93±6d），而将其与肉汤块混合后，稳定性显著提高（t½=333±14d）。此外，在室温及4℃的水中，VitA也具有显著的稳定性，表明其添加入饮料用以食品强化的潜力。因此可以看出VitA-BMC-S MPs易于与多种食品基质混合，并在较高的温度、湿度以及水环境中表现出优异的储存稳定性。值得一提的是，与实验室制得的VitA-BMC MPs相比，外包覆有淀粉的VitA-BMC-S MPs还表现出优良的耐光性。（图4）。

图5. VitA-BMC MPs在大鼠体内的吸收及生物利用率

　　为了确认该微粒进行维生素A食品强化的潜力，作者分别进行了系列的体外、体内及临床实验。体外实验表明，微粒可在15 min内迅速溶解于模拟胃液。大鼠体内实验结果表明，微粒对大鼠的作用并不受烹煮或光照的影响。可见BMC包封对VtiA起到良好的保护作用且不影响其吸收及生物利用率。（图3B及图5）

图6. VitA-BMC-S MPs在人体内的吸收及生物利用率

　　临床试验进一步证实了VitA-BMC-S MPs用作VitA食品强化的潜力。试验中，作者分别给32名妇女食用了4种不同VitA强化的面包，并监测实验对象在24h内血液中的VitA水平。结果显示，VitA 在食用后很容易从微粒中释放，微粒封装的VitA的吸收水平与未封装的VitA相当，且不受其内封装的铁及游离叶酸的影响。（图6）

　　综上，作者开发了一种可食用的微粒，通过食品强化维生素A来预防维生素A缺乏症。这种可工业化的维生素A封装技术丰富了全球维生素A食品强化策略，同时该研究为封装多种营养物质的微粒平台也提供了新选择。

Tang, W., Zhuang, J., Anselmo, A. C., Xu, X., Duan, A., Zhang, R., Sugarman, J. L., Zeng, Y., Rosenberg, E., Graf, T., McHugh, K. J., Tzeng, S. Y., Behrens, A. M., Freed, L. E., Jing, L., Jayawardena, S., Weinstock, S. B., Le, X., Sears, C., Oxley, J., Daristotle, J. L., Collins, J., Langer, R., Jaklenec, A. Enhanced stability and clinical absorption of a form of encapsulated vitamin A for food fortification. Proc. Natl. Acad. Sci. U. S. A., 2022, 119(51), e2211534119.

https://doi.org/10.1073/pnas.2211534119

转自：高分子科学前沿

编辑：余锦婷

审核：唐雯