《JOURNAL OF FOOD PROCESSING AND PRESERVATION》：Enhancement of Carotenoid Profile and Beta-Carotene Bioavailability in African Locust Bean Pulp–Supplemented Instant Kunu Beverage
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本期推薦一項(xiàng)頗具前景的營(yíng)養(yǎng)強(qiáng)化研究。研究者探討了用非洲木豆果肉(ALBP)強(qiáng)化速溶庫(kù)努飲料對(duì)類(lèi)胡蘿卜素譜和β-胡蘿卜素(BC)生物利用度的影響。動(dòng)物實(shí)驗(yàn)表明，補(bǔ)充20% ALBP能有效提高大鼠血清和肝臟的視黃醇水平，并證明BC能被有效吸收利用(生物利用度約6.6%)。本研究為開(kāi)發(fā)一種對(duì)抗維生素A缺乏癥(VAD)的功能性食品提供了有力證據(jù)。
引言：類(lèi)胡蘿卜素與維生素A缺乏的挑戰(zhàn)
類(lèi)胡蘿卜素是一類(lèi)主要在植物中發(fā)現(xiàn)的四萜類(lèi)色素（呈紅、黃或橙色），以其清除細(xì)胞自由基、減少氧化損傷及相關(guān)疾病發(fā)生率的能力而聞名。它們是維生素A的重要前體（如α-胡蘿卜素、β-胡蘿卜素和β-隱黃質(zhì)），并以其抗氧化活性調(diào)節(jié)氧化應(yīng)激、穩(wěn)定細(xì)胞膜，從而作為炎癥介質(zhì)，對(duì)代謝綜合征、癌癥、神經(jīng)退行性疾病以及皮膚和眼睛的光氧化損傷具有保護(hù)作用。然而，人類(lèi)無(wú)法自身合成類(lèi)胡蘿卜素，必須通過(guò)膳食補(bǔ)充獲取。
維生素A缺乏癥(VAD)是一個(gè)全球性的微量營(yíng)養(yǎng)素缺乏問(wèn)題，據(jù)估計(jì)影響數(shù)百萬(wàn)學(xué)齡前兒童，并與每年大量死亡病例相關(guān)，在低收入國(guó)家尤其嚴(yán)重。孕婦和哺乳期母親是高危人群。VAD是這些人群中可預(yù)防性失明的主要原因之一。目前的干預(yù)措施包括使用維生素A補(bǔ)充劑、生物強(qiáng)化食品和富含預(yù)制維生素A的動(dòng)物性食品，但受限于加工方法、預(yù)算、分配和健康監(jiān)測(cè)系統(tǒng)，維生素A營(yíng)養(yǎng)不良在南亞和撒哈拉以南非洲地區(qū)仍然流行。
在此背景下，將富含維生素A原的未充分利用的食品原料納入主食和飲料中，成為減少發(fā)展中國(guó)家VAD發(fā)病率的一個(gè)可行途徑。非洲木豆果肉(ALBP)正是一種極富類(lèi)胡蘿卜素的原料，其含量遠(yuǎn)超玉米等主食。庫(kù)努(Kunu)是尼日利亞北部各州常消費(fèi)的一種飲料，常作為嬰兒輔食和飲料，由發(fā)酵的粟米、高粱、玉米等制成，雖熱量高但蛋白質(zhì)、必需礦物質(zhì)和維生素含量低，尤其缺乏維生素A及其前體。以往研究多關(guān)注蛋白質(zhì)強(qiáng)化，而類(lèi)胡蘿卜素強(qiáng)化方面則探索不足。
因此，本研究旨在評(píng)估將ALBP作為強(qiáng)化劑添加到速溶庫(kù)努飲料中，對(duì)其類(lèi)胡蘿卜素譜和β-胡蘿卜素(BC)生物利用度的影響，以期為開(kāi)發(fā)抗VAD的功能性食品提供科學(xué)依據(jù)。
材料與方法：飲料制備與動(dòng)物模型評(píng)估
原料與飲料開(kāi)發(fā)
研究從尼日利亞采購(gòu)了非洲木豆果（Parkia biglobosa）果肉、粟米、姜、辣椒和丁香。ALBP粉末通過(guò)機(jī)械干燥、研磨和過(guò)篩獲得。速溶庫(kù)努飲料的制備參照已有方法并加以改進(jìn)：將去殼粟米浸泡、發(fā)芽、濕磨、過(guò)濾并沉淀得到發(fā)酵粟米(FM)沉淀物。然后將FM沉淀物（75%–95%）與不同比例（5%–25%）的ALBP粉末混合，形成T1（100% FM）至T6（75% FM:25% ALBP）六個(gè)配方的飲料，經(jīng)冷凍干燥后儲(chǔ)存。
類(lèi)胡蘿卜素與視黃醇當(dāng)量分析
采用高效液相色譜法(HPLC)對(duì)制備的樣品進(jìn)行類(lèi)胡蘿卜素的提取、鑒定和定量分析。根據(jù)世界衛(wèi)生組織推薦的體內(nèi)轉(zhuǎn)化因子，計(jì)算維生素A原類(lèi)胡蘿卜素(pVAC)的視黃醇當(dāng)量(RE)：每6 μg的BC或每12 μg的α-胡蘿卜素相當(dāng)于1 RE，其他順式β-胡蘿卜素異構(gòu)體（如13-cis-和9-cis-β-胡蘿卜素）的計(jì)算與BC相同。
BC生物利用度評(píng)估（動(dòng)物模型）
為評(píng)估ALBP強(qiáng)化庫(kù)努飲料中BC的生物利用度，研究采用了動(dòng)物實(shí)驗(yàn)?zāi)Ｐ停@得相關(guān)倫理委員會(huì)批準(zhǔn)。將36只健康斷奶雄性白化大鼠隨機(jī)分為六組：第1組為未耗竭標(biāo)準(zhǔn)飲食對(duì)照組；第2組為耗竭后補(bǔ)充視黃醇陽(yáng)性對(duì)照組；第3組為耗竭后維持耗竭飲食陰性對(duì)照組；第4、5組為實(shí)驗(yàn)組，分別喂食80:20和75:25的粟米-ALBP庫(kù)努飲食；第6組為耗竭后喂食100%粟米庫(kù)努的實(shí)驗(yàn)組。
實(shí)驗(yàn)包括為期3周的耗竭期（喂食不含維生素A的耗竭飲食以降低初始視黃醇水平），隨后是為期2周的補(bǔ)充期。結(jié)束后處死大鼠，采集血清和肝臟樣本，用于測(cè)定視黃醇和總蛋白濃度。通過(guò)繪制飼料BC含量與血清/肝臟BC濃度的線性回歸曲線，計(jì)算斜率（以百分比表示）來(lái)評(píng)估BC的生物利用度。
結(jié)果與討論
1. ALBP強(qiáng)化對(duì)速溶庫(kù)努飲料類(lèi)胡蘿卜素含量的影響
研究發(fā)現(xiàn)，隨著ALBP添加比例的增加，飲料中的類(lèi)胡蘿卜素含量顯著提升。具體而言，葉黃素含量在4.54至7.43 μg/g之間，α-胡蘿卜素在0.19至15.22 μg/g之間，13-cis-β-胡蘿卜素在0.16至3.36 μg/g之間，trans-β-胡蘿卜素在0.45至8.50 μg/g之間，9-cis-β-胡蘿卜素在0.53至1.64 μg/g之間，總β-胡蘿卜素(TBC)在4.28至12.74 μg/g之間。α-胡蘿卜素是所有類(lèi)胡蘿卜素中最主要的成分，這與ALBP富含α-胡蘿卜素的特性一致。所有維生素A原的含量均隨ALBP添加而增加，這歸因于ALBP的類(lèi)胡蘿卜素含量高于粟米。BC因其含有兩個(gè)可置換的β-紫羅酮環(huán)，被認(rèn)為是所有pVAC中活性最強(qiáng)的。
2. ALBP強(qiáng)化對(duì)速溶庫(kù)努飲料視黃醇當(dāng)量的影響
速溶庫(kù)努的RE值也隨ALBP添加水平的增加而提高。α-胡蘿卜素、BC和總pVAC的RE范圍分別為0.05–1.80 μg/g、0.15–2.10 μg/g和0.20–3.80 μg/g。這證實(shí)了將ALBP補(bǔ)充到庫(kù)努飲料中可以作為運(yùn)輸類(lèi)胡蘿卜素以對(duì)抗VAD的有效載體。維生素A原向視黃醇的轉(zhuǎn)化率相對(duì)較低，其轉(zhuǎn)化率取決于個(gè)體的維生素A狀態(tài)。
3. ALBP強(qiáng)化對(duì)飼喂庫(kù)努粉大鼠血清視黃醇濃度的影響
大鼠血清視黃醇濃度分析顯示，喂食80:20配方（即20% ALBP）的大鼠，其血清視黃醇水平（2.53352 μg/mL）與未耗竭標(biāo)準(zhǔn)飲食對(duì)照組（NDSD，2.33415 μg/mL）無(wú)顯著差異（p> 0.05），表明該配方的視黃醇消化吸收比例相當(dāng)。然而，喂食75:25配方（2.3321 μg/mL）和100%粟米配方（0.36332 μg/mL）的大鼠，其視黃醇水平與對(duì)照組存在顯著差異。其中，補(bǔ)充視黃醇的陽(yáng)性對(duì)照組（SDR）濃度最高（7.2551 μg/mL）。結(jié)果表明，不含ALBP的庫(kù)努粉視黃醇含量極低。80:20的添加比例可能是ALBP中類(lèi)胡蘿卜素生物利用度最佳的濃度水平，更高比例可能導(dǎo)致吸收途徑飽和或基質(zhì)效應(yīng)。
4. ALBP替代對(duì)大鼠肝臟視黃醇濃度的影響
肝臟視黃醇濃度分析表明，喂食標(biāo)準(zhǔn)視黃醇片劑組（7.3359 μg/g）的肝臟視黃醇水平與其他各組均存在顯著差異。然而，喂食75:25配方（2.02246 μg/g）和80:20配方（2.71136 μg/g）的兩組之間無(wú)顯著差異。耗竭未治療組（0.57080 μg/g）和100%庫(kù)努組（0.47424 μg/g）之間也無(wú)顯著差異，這與它們飲食和體內(nèi)均缺乏視黃醇有關(guān)。未耗竭對(duì)照組（NDSD，4.0384 μg/g）的肝臟視黃醇濃度顯著高于75:25和80:20組，表明體內(nèi)已有的視黃醇儲(chǔ)備可能貢獻(xiàn)了更高的消化比例。
5. ALBP替代對(duì)大鼠血清總蛋白濃度的影響
血清總蛋白水平分析顯示，未耗竭標(biāo)準(zhǔn)飲食組（NDSD，6.36842 g/dL）與補(bǔ)充視黃醇陽(yáng)性對(duì)照組（SDR，6.513158 g/dL）之間無(wú)顯著差異。喂食ALBP強(qiáng)化庫(kù)努的75:25組（6.78947 g/dL）和80:20組（6.86842 g/dL）與耗竭飲食組（DD，6.97368 g/dL）的總蛋白濃度也無(wú)顯著差異，這表明補(bǔ)充視黃醇可能刺激了視黃醇結(jié)合蛋白(RBP)從肝臟庫(kù)向血漿的快速分泌。
6. ALBP強(qiáng)化對(duì)飼喂庫(kù)努大鼠肝臟總蛋白濃度的影響
喂食ALBP強(qiáng)化庫(kù)努的75:25組（6.47368 g/dL）和80:20組（6.55263 g/dL）與未耗竭標(biāo)準(zhǔn)飲食對(duì)照組（NDSD，6.18421 g/dL）在肝臟總蛋白濃度上無(wú)顯著差異。耗竭飲食組（DD，7.36842 g/dL）和100%庫(kù)努組（7.05263 g/dL）的總蛋白濃度也無(wú)顯著差異。這符合在膳食視黃醇缺乏、肝臟儲(chǔ)存的視黃醇耗盡時(shí)，血漿RBP濃度會(huì)大幅下降的觀察結(jié)果。
7. 血清與肝臟視黃醇含量比較及BC生物利用度的劑量-反應(yīng)關(guān)系
研究比較了飼喂含或不含ALBP庫(kù)努的大鼠體內(nèi)視黃醇的消化、吸收和利用情況。血清和肝臟中的視黃醇含量存在顯著差異，這可能反映了不同的儲(chǔ)存動(dòng)力學(xué)。然而，在兩種組織中，喂食100%粟米庫(kù)努組（T1）的視黃醇含量都遠(yuǎn)低于喂食ALBP強(qiáng)化庫(kù)努組。在80:20配方（T5）中觀察到血清和肝臟的視黃醇含量均達(dá)到最高。
通過(guò)線性回歸分析計(jì)算BC的生物利用度，結(jié)果顯示肝臟的生物利用度為6.67%，血清的生物利用度為6.61%。這些數(shù)值低于此前報(bào)道的一些研究結(jié)果，例如發(fā)酵生物強(qiáng)化木薯制成的Garri（11%–18%）或人類(lèi)食用的生胡蘿卜和胡蘿卜汁（11%和75%），但仍在植物性食物5%–65%的生物利用度范圍內(nèi)。食物基質(zhì)、BC劑量、加工技術(shù)、膳食脂肪含量和纖維量等因素都可能影響維生素A原的生物轉(zhuǎn)化。血清和肝臟生物利用度值的相似性表明從膳食來(lái)源的系統(tǒng)性分布和攝取是一致的，支持了ALBP作為膳食補(bǔ)充劑用于干預(yù)VAD的適用性。
結(jié)論
本研究得出結(jié)論，向發(fā)酵粟米(FM)制成的速溶庫(kù)努中添加5%–25%的ALBP，可得到維生素A原和非維生素A原類(lèi)胡蘿卜素譜增強(qiáng)的飲料，其α-胡蘿卜素、BC和總pVAC的視黃醇當(dāng)量(RE)范圍分別為0.05–1.80 μg/g、0.15–2.10 μg/g和0.20–3.80 μg/g。與對(duì)照組（0% ALBP）相比，添加高達(dá)20%的ALBP可顯著改善大鼠血清和肝臟的視黃醇水平。血清和肝臟總蛋白濃度也在ALBP添加量達(dá)到20%時(shí)顯著提升。
線性回歸分析顯示，血清和肝臟的BC生物利用度分別為6.61%和6.67%，表明機(jī)體能有效吸收和利用BC。血清和肝臟生物利用度值的相似性表明從膳食來(lái)源的系統(tǒng)性分布和攝取是一致的。因此，建議在庫(kù)努及類(lèi)似飲料中使用20%的ALBP作為補(bǔ)充劑，因?yàn)樗梢宰鳛閷?duì)抗維生素A缺乏癥(VAD)的功能性食品。進(jìn)一步的研究應(yīng)包括貨架期測(cè)定、加工方法的影響、消費(fèi)者接受度研究以及臨床試驗(yàn)，以驗(yàn)證其在人體中的功效。
