マサチューセッツ工科大学のエンジニアは、栄養素を生体適合性ポリマーにカプセル化する方法を開発し、食品を強化するためにそれらを使用しやすくしました.クレジット:Second Bay Studios
栄養素をカプセル化するための新しい戦略により、鉄分とビタミン A で食品を強化することが容易になります。
世界中で約 20 億人が、鉄やビタミン A などの重要な微量栄養素の欠乏に苦しんでいます。毎年 200 万人の子供がこれらの欠乏症で死亡しており、これらの栄養素を十分に摂取していない人々は、失明、貧血、認知障害を発症する可能性があります.
マサチューセッツ工科大学の研究者は、これらの微量栄養素を生体適合性ポリマーでカプセル化することにより、これらの微量栄養素で主食を強化する新しい方法を開発しました。小規模な臨床試験では、カプセル化された鉄で強化されたパンを食べた女性が、食品から鉄を吸収できることが示されました.
「私たちのチームが発展途上国の何十億人もの人々を助ける可能性を秘めた独自の栄養素送達システムを開発し、それを最初から人間の臨床試験に至るまでのすべての方法で開発できたことを非常に嬉しく思います」と Robert Langer 氏は述べています。 、MIT の David H. Koch Institute 教授であり、MIT の Koch Institute for Integrated Cancer Research のメンバーです。
研究者たちは現在、微量栄養素の欠乏が一般的な発展途上国で臨床試験を実施することを望んでいます.
コッホ研究所の研究科学者である Langer と Ana Jaklenec は、本日 (2019 年 11 月 13 日) に Science Translational Medicine に掲載されたこの研究の上級著者です。 .この論文の筆頭著者は、元 MIT ポスドクの Aaron Anselmo と Xian Xu、ETH チューリッヒ大学院生の Simone Buerkli です。
栄養素の保護
ビタミン A の欠乏は、予防可能な失明の世界最大の原因であり、免疫力を損なう可能性もあり、子供ははしかなどの病気にかかりやすくなります。鉄欠乏症は貧血につながる可能性があり、また子供の認知発達を損なう可能性があり、「貧困の悪循環」につながると Jaklenec は言います。
「これらの子供たちは、健康状態が悪いために学校でうまくやれず、成長したときに仕事を見つけるのが困難になる可能性があるため、彼らの子供たちも貧困の中で生活しており、教育を受けられないことがよくあります」と彼女は言います.
ビル アンド メリンダ ゲイツ財団から資金提供を受けている MIT チームは、必須微量栄養素で食品を強化する取り組みに役立つ新しい技術の開発に着手しました。たとえば、強化は過去にヨウ素添加塩で成功したことが証明されており、人々が食生活を変える必要のない方法で栄養素を取り入れる方法を提供しています.
「食品強化に効果的であることが示されているのは、主食であり、家庭にあり、人々が毎日使用するものです」とJaklenec氏は言います. 「誰もが塩や小麦粉を食べているので、毎日の習慣を変える必要はありません。」
しかし、ビタミンAや鉄分を食品に加えるだけではうまくいきません。ビタミンAは熱に非常に敏感で、調理中に分解される可能性があり、鉄は食品中の他の分子と結合して金属の味を食品に与えます.それを克服するために、MIT チームは、微量栄養素を分解や他の分子との相互作用から保護する材料にカプセル化し、消費後に放出する方法を見つけることに着手しました.
研究者は、約 50 種類のポリマーをテストし、BMC として知られるポリマーに落ち着きました。このポリマーは現在、栄養補助食品に使用されており、米国では「一般的に安全と見なされている」と分類されています。
このポリマーを使用して、研究者は、亜鉛、ビタミン B2、ナイアシン、ビオチン、ビタミン C、および鉄とビタミン A を含む 11 の異なる微量栄養素をカプセル化できることを示しました。微量栄養素を一緒に。
ラボでのテストでは、カプセル化された微量栄養素が 2 時間煮沸された後も無害であることが示されました。カプセル化は、紫外線や、果物や野菜に含まれるポリフェノールなどの酸化化学物質からも栄養素を保護します。粒子が非常に酸性の条件 (pH 1.5、胃の pH の典型) にさらされると、ポリマーは可溶性になり、微量栄養素が放出されました。
マウスでのテストでは、研究者は予想通り、粒子が胃で分解され、貨物が小腸に移動し、そこで吸収されることを示しました.
アイアンブースト
動物実験が成功した後、研究者はカプセル化された微量栄養素を人間の被験者でテストすることにしました.この試験は、チューリッヒ工科大学の健康科学と技術の教授であり、栄養と食品の強化を研究している Michael Zimmerman によって主導されました。
最初の試行で、研究者はカプセル化された硫酸鉄を、発展途上国で一般的なトウモロコシ由来の製品であるトウモロコシのお粥に組み込み、トウモロコシを野菜ソースと混ぜました。その最初の研究で、彼らは強化されたトウモロコシを食べた人々 (ほとんどが貧血であったスイスの女子大学生) が、研究者が期待したほど多くの鉄を吸収しなかったことを発見しました.吸収された鉄の量は、カプセル化されていない硫酸鉄を摂取した被験者が吸収した量の半分弱でした.
その後、研究者は粒子を再構成することを決定し、粒子中の硫酸鉄の割合を 3% から約 18% に上げると、カプセル化されていない硫酸鉄の割合と非常に類似した鉄吸収率を達成できることを発見しました。同じく ETH で実施されたその 2 番目の試験では、カプセル化された鉄を小麦粉に混ぜ、それを使用してパンを焼きました。
「私たちのプラットフォームは調整可能で、大規模な製造アプローチに適していたため、微粒子の再構成が可能でした」と Anselmo 氏は言います。 「これにより、最初の試行からのフィードバックに基づいて製剤を改善することができました。」
Jaklenec 氏によると、次のステップは、多くの人々が微量栄養素欠乏症を経験している国で同様の研究を試みることです。研究者は現在、食品添加物に関する合同食糧農業機関/世界保健機関専門家委員会から規制当局の承認を得るために取り組んでいます.彼らはまた、栄養強化に役立つ他の食品を特定し、粉末状微量栄養素を大量に生産できるように製造プロセスを拡大することに取り組んでいます.
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参照:「経口微量栄養素送達のための熱安定性微粒子プラットフォーム」アーロン C. アンセルモ、Xian Xu、Simone Buerkli、Yingying Zeng、Wen Tang、Kevin J. McHugh、Adam M. Behrens、Evan Rosenberg、Aranda R. Duan、 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、Ana Jaklenec、2019 年 11 月 13 日、Science Translational Medicine .
DOI:10.1126/scitranslmed.aaw3680
この論文の他の著者は、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 です。 、Xiao Le、Ana Sofia Guerra、Lisa Freed、Shelley Weinstock、Christopher Sears、Boris Nikolic、Lowell Wood、Philip Welkhoff、James Oxley、Diego Moretti.
