Микрочастицы могут помочь предотвратить дефицит витамина А | Новости Массачусетского технологического института

Дефицит витамина А является основной причиной детской слепоты в мире, а в тяжелых случаях может привести к летальному исходу. Около одной трети детей дошкольного возраста в мире страдают от этого дефицита витаминов, который наиболее распространен в странах Африки к югу от Сахары и Южной Азии.

Исследователи Массачусетского технологического института разработали новый способ обогащения продуктов питания витамином А, который, как они надеются, может помочь улучшить здоровье миллионов людей во всем мире. В новом исследовании они показали, что инкапсуляция витамина А в защитный полимер предотвращает разрушение питательных веществ во время приготовления пищи или хранения.

«Витамин А — очень важный микроэлемент, но это нестабильная молекула», — говорит Ана Якленец, научный сотрудник Института интегративных исследований рака им. Коха при Массачусетском технологическом институте. «Мы хотели посмотреть, может ли наш инкапсулированный витамин А обогащать пищевой носитель, такой как бульонные кубики или мука, во время хранения и приготовления пищи, и может ли витамин А оставаться биологически активным и усваиваться».

В небольшом клиническом испытании исследователи показали, что когда люди ели хлеб, обогащенный инкапсулированным витамином А, биодоступность питательного вещества была аналогична той, когда они потребляли витамин А сам по себе. Технология была лицензирована для двух компаний, которые надеются разработать ее для использования в пищевых продуктах.

«Это исследование, которое очень взволновало нашу команду, потому что оно показывает, что все, что мы делали в пробирках и на животных, работает безопасно и эффективно на людях», — говорит Роберт Лангер, профессор Института Дэвида Х. Коха в Массачусетском технологическом институте и член исследовательской группы. Институт Коха. «Мы надеемся, что это откроет двери для помощи миллионам, если не миллиардам людей в развивающихся странах».

Якленец и Лангер — ведущие авторы нового исследования, опубликованного на этой неделе в Труды Национальной академии наук. Ведущим автором статьи является бывший постдоктор Массачусетского технологического института Вэнь Тан, который в настоящее время является доцентом Южно-Китайского технологического университета.

Стабильность питательных веществ

Витамин А имеет решающее значение не только для зрения, но и для функционирования иммунной системы и органов, таких как сердце и легкие. Попытки добавить витамин А в хлеб или другие продукты, такие как бульонные кубики, которые обычно потребляют в странах Западной Африки, в основном не увенчались успехом, поскольку витамин разрушается во время хранения или приготовления пищи.

В 2019 исследованиеКоманда Массачусетского технологического института показала, что они могут использовать полимер под названием BMC для инкапсулирования питательных веществ, включая железо, витамин А и некоторые другие. Они показали, что это защитное покрытие увеличивает срок годности питательных веществ, и что люди, которые потребляли хлеб, обогащенный инкапсулированным железом, могли усваивать железо.

BMC классифицируется FDA как «в целом считающийся безопасным» и уже используется в покрытиях для лекарств и пищевых добавок. В новом исследовании исследователи сосредоточились на использовании этого полимера для инкапсуляции витамина А, питательного вещества, которое очень чувствительно к температуре и ультрафиолетовому излучению.

Используя промышленный процесс, известный как процесс вращающегося диска, исследователи смешали витамин А с полимером, чтобы сформировать частицы диаметром от 100 до 200 микрон. Они также покрыли частицы крахмалом, который не дает им слипаться друг с другом.

Исследователи обнаружили, что витамин А, инкапсулированный в полимерных частицах, более устойчив к разложению интенсивным светом, высокими температурами или кипящей водой. В этих условиях гораздо больше витамина А оставалось активным, чем когда витамин А был свободным или когда он доставлялся в форме, называемой VitA 250, которая в настоящее время является наиболее стабильной формой витамина А, используемой для обогащения пищевых продуктов.

Исследователи также показали, что инкапсулированные частицы могут быть легко включены в муку или бульонные кубики. Чтобы проверить, насколько хорошо они выдержат длительное хранение, исследователи подвергли кубики суровым условиям, рекомендованным Всемирной организацией здравоохранения: 40 градусов по Цельсию (104 градуса по Фаренгейту) и 75-процентная влажность. В этих условиях инкапсулированный витамин А был намного более стабильным, чем другие формы витамина А.

«Повышенная стабильность витамина А с помощью нашей технологии может гарантировать, что пища, обогащенная витамином А, действительно обеспечивает рекомендуемое суточное потребление витамина А, даже после длительного хранения в горячей влажной среде и таких процессов приготовления, как кипячение или запекание, — говорит Тан. «Люди, страдающие от дефицита витамина А и желающие получать витамин А через обогащенную пищу, получат пользу, не меняя свой распорядок дня и не задаваясь вопросом, сколько витамина А все еще содержится в пище».

Поглощение витаминов

Когда исследователи приготовили свои инкапсулированные частицы, а затем скармливали их животным, они обнаружили, что поглощается 30 процентов витамина А, столько же, сколько свободного витамина А в сыром виде, по сравнению с примерно 3 процентами свободного витамина А, который был приготовлен.

Работая с Biofortis, компанией, которая проводит клинические испытания диеты, исследователи затем оценили, насколько хорошо витамин А усваивался людьми, которые ели продукты, обогащенные частицами. Для этого исследования исследователи включили частицы в хлеб, а затем измерили уровень витамина А в крови в течение 24 часов после употребления хлеба. Они обнаружили, что, когда витамин А был инкапсулирован в полимер BMC, он поглощался из пищи в количествах, сравнимых со свободным витамином А, что указывает на то, что он легко высвобождается в биоактивной форме.

Две компании лицензировали технологию и сосредоточены на разработке продуктов, обогащенных витамином А и другими питательными веществами. Благотворительная корпорация под названием Particles for Humanity, финансируемая Фондом Билла и Мелинды Гейтс, работает с партнерами в Африке над внедрением этой технологии в существующие усилия по обогащению. Другая компания под названием VitaKey, основанная Якленеком, Лангером и другими, работает над использованием этого подхода для добавления питательных веществ в различные продукты и напитки.

Исследование финансировалось Фондом Билла и Мелинды Гейтс. Среди других авторов статьи – Цзя Чжуан, Аарон Ансельмо, Сянь Сюй, Аранда Дуан, Руоджи Чжан, Джеймс Шугарман, Инъин Цзэн, Эван Розенберг, Тайлер Граф, Кевин МакХью, Стефани Цзэн, Адам Беренс, Лиза Фрид, Лихонг Цзин, Суранги Джаявардена. , Шелли Вайншток, Сяо Ле, Кристофер Сирс, Джеймс Оксли, Джон Даристотель и Джо Коллинз.