脂肪球对运载叶黄素消化吸收的影响及机制研究

Lutein is a kind of fat-soluble nutrient that human cannot synthesize by themselves. Thus, infants have to ingest it from food during the neonatal period to guarantee their cognitive ability and vision development. Breast milk fat is dispersed in the form of fat globules and have a special membrane composition and structure. Studies in recent years have shown that the absorption efficiency of lutein delivered by breast milk is significantly higher than that of infant formula. However, the mechanism by which breast milk can promote the digestion and absorption of lutein compared with artificial milk is still unclear. Based on the composition of breast milk fat globules, in this project we fabricate fat globules with different characteristic to encapsulate lutein. which are stabilized by the combination of cholesterol, sphingophospholipid and phospholipid or bovine protein. The in vitro gastrointestinal digestion model combined with the Caco-2 cell absorption model is used to investigate the effect of lipid composition, interface composition and structure of the fat globules on bioavailability of lutein, thus, revealing the mechanism by which natural milk fat globules promote the digestion and absorption of lutein. The results of the project are of great significance for the development of biomimetic delivery system based on the natural milk fat globules.

叶黄素是一种人体无法自身合成的脂溶性营养素，新生儿必须通过食物摄入以促进认知和视力发育。母乳脂以脂肪球形式分散，具有特殊的膜组成和结构。近些年研究表明，通过母乳运载的叶黄素吸收效率显著优于婴幼儿配方乳，但母乳促进叶黄素消化吸收的机制仍不清楚。本项目拟以母乳脂肪球组成结构为基础，采用由胆固醇、鞘磷脂、甘油磷脂共同稳定或者牛乳来源蛋白为稳定剂构建运载叶黄素的不同特性脂肪球。通过体外胃肠道消化模型并结合Caco-2细胞吸收模型，考察脂肪球的脂质组成、界面组成和结构对叶黄素生物利用度的影响，揭示乳脂肪球促进叶黄素消化吸收的机理。项目研究结果对于开发乳脂肪球这一天然运载系统具有重要意义。

天然母乳脂肪球递送叶黄素效率高于婴幼儿配方乳粉，两者在粒径界面组成、结构等方面存在显著差异，这些因素均影响递送效率。本项目首先探讨鞘磷脂（SM）或/和胆固醇（Chol）对大豆磷脂（SPL）基乳液递送效率和稳定性的影响。1）高纯SM获取困难，本项目建立了从乳磷脂（MPL）中分离纯化SM的硅胶柱层析方法，采用梯度洗脱和薄层色谱实时监测，获得纯度达90％SM。2）结合体外消化吸收模型，考察SPL±Chol±SM乳液的叶黄素递送效率，SSC乳液的生物可及性（44.50%）和生物利用度（12.66%）均最高。3）通过粒径、电位、乳液形态和叶黄素降解率为指标，考察四种乳液在不同环境条件下的理化稳定性。在不同pH、离子强度、热灭菌时间下，SC乳液物理稳定性较好，SSC乳液中叶黄素降解率最低；在UV照射下，SSC乳液物理稳定性最好，其叶黄素降解率与SS或SC乳液无显著差异，但显著低于SPL乳液。进一步考察四种乳液在4℃、20℃、37℃、62℃下的理化稳定性和叶黄素降解情况，发现SSC乳液理化稳定性和叶黄素稳定性均最好；SS和SC乳液在不同储藏温度下存在差异，在4℃、20℃下，SS乳液的氧化稳定性和叶黄素浓度高于SC乳液，在37℃、62℃下反之。然后，从生牛乳中分离并均质处理得到不同粒径乳脂肪球。在体外消化研究中发现，较于未处理组（2392.66 ± 108.99 nm），小粒径乳脂肪球（332.33 ± 10.93 – 495.03 ± 14.11 nm）递送叶黄素的生物可及性均显著性提升（51.78 ± 1.07 – 67.87 ± 0.32 %），这表明乳脂肪球粒径与其递送叶黄素的生物可及性呈负相关。最后，以茶叶籽粕蛋白为原料探究界面结构对叶黄素递送效率的影响，结果表明相较于未处理蛋白（35.2 ± 1.2 %），茶叶籽粕蛋白纳米颗粒稳定的乳液显著提高叶黄素的生物可及率（56.0 ± 1.1 %），此外对肠道消化后胶束表征发现蛋白纳米颗粒稳定的乳液在消化后拥有更小的胶束粒径（279.81 ± 21.08 nm），这表明纳米化可以提高蛋白乳液递送叶黄素的效率。本项目研究结果为揭示脂肪球对叶黄素消化吸收的影响机制，为婴幼儿配方奶粉的生产提供指导意义。