《Food Chemistry》：Phosphatidylethanolamine, oleic acid and gondoic acid enhance lutein bioavailability: A hybrid static-dynamic–
in vivo study
编辑推荐：
本研究通过体外静态和动态及体内模型，筛选出油酸、冈二酸和磷脂酰乙醇胺三种添加剂，显著提高叶黄素生物可及性（6-13%），其中磷脂酰乙醇胺效果最佳。动物实验证实其在小肠、肝脏和眼中的积累，为婴儿配方奶粉优化提供机制依据。
王远凯|何晓玲|陈玉瑶|康建全|杜慕颖|安东尼奥·佩雷斯-加尔维斯|玛丽亚·罗卡|莱拉·凯罗兹·泽普卡|蔡天|陈克伟
西南大学食品科学学院，中国重庆市北碚天盛路2号，邮编400715
摘要
叶黄素在婴儿配方奶粉中的稳定性较低，生物利用率也有限。通过结合体外（静态和动态）和体内消化模型，研究发现油酸（OA）、戈多酸（GA）和磷脂乙醇胺（PE）能够在静态体外条件下将叶黄素的生物利用率提高6-13%。在消化过程中，这些添加剂能够减小乳液滴粒大小（其中PE的效果最为显著），抑制脂质滴粒聚集，并增强胶束稳定性。此外，PE还能加速肠道中游离脂肪酸的释放。动态消化实验得出的绝对数值更高，但趋势一致。在新生小鼠实验中，OA、GA和PE均能增加叶黄素在小肠、肝脏和眼睛中的积累，其中PE的效果最为显著。这些发现为开发稳定且生物利用率高的叶黄素强化婴儿配方奶粉提供了关键成分和机制依据。
引言
当母乳喂养不足时，婴儿配方奶粉（IF）是一种重要的替代品（Rollins等人，2023年）。早期的婴儿配方奶粉基于巴氏杀菌后的牛奶。然而，随着对母乳营养成分研究的深入，特定的母乳生物活性成分被添加到婴儿配方奶粉中，以更好地模拟母乳（Martin等人，2016年）。叶黄素是一种重要的母乳营养成分，具有多种生理功能，对婴儿大脑发育和认知表现有积极作用。它是目前唯一允许添加到婴儿配方奶粉中的类胡萝卜素，凸显了其在早期生命营养中的关键作用（Sun等人，2021年）。然而，叶黄素在光照、氧气和热条件下稳定性较低，容易发生降解和异构化，其水溶性也很差（37°C时仅为197 μg/L）（Gombac等人，2021年），这些因素都限制了其生物利用率。
叶黄素是一种外源性脂溶性类胡萝卜素。其生物利用率取决于它从食物基质中释放的效率、乳化程度以及在胃肠道腔内融入混合胶束的能力，这些因素直接决定了叶黄素穿过小肠上皮的量（Xavier & Mercadante，2019年）。脂质结构会影响叶黄素的释放速率、胶束化过程以及肠细胞的吸收，从而影响其在乳液中的整体消化路径（Geng等人，2023年）。尽管如此，现有证据仍然有限。膳食脂肪浓度与叶黄素的生物利用率呈正相关（Zhang, Li, Kong, & Tan，2024年）。然而，一些关于无脂蛋白基质的研究表明，基质结构而非脂肪剂量可能是决定类胡萝卜素生物利用率的关键因素（da Silva等人，2025年）。因此，脂质组成成为一个关键因素。碳链长度和脂肪酸饱和度都会影响叶黄素的生物利用率，长链、中链和不饱和脂肪酸通常能带来更好的效果（Yan等人，2024年）。模拟婴儿配方奶粉的乳液作为典型的油水输送系统，是亲脂性营养素的首选载体，具有低脂肪需求和高生物利用率的优势（Zhang, Li, Xu等人，2024年）。因此，优化婴儿配方奶粉乳液的脂质组成可能是提高叶黄素生物利用率的关键策略。
目前，叶黄素消化的评估框架包括三个层次：体外静态模型、体外动态模型和体内模型。INFOGEST静态模型成本低廉、操作简便、标准化程度高，适用于快速筛选；因此被广泛用于研究颗粒大小、离子强度和脂质结构对叶黄素消化的影响（Milincic等人，2024年）。但由于该模型无法模拟胃排空过程或胃内pH梯度，无法实时监测水解过程或酶动力学，因此无法完全再现实际的消化过程（Liu等人，2021年）。因此，静态模型主要用于在受控条件下识别能增强叶黄素胶束化的物质并量化其剂量-反应关系，而任何胶束化增强剂的实际转化效率必须通过体外动态消化和体内实验独立验证。
动态消化装置结合了连续分泌、机械蠕动和阶段特异性pH控制，可以高精度地评估胃排空对脂质-叶黄素共消化的影响（Wang, Zhao等人，2025年）。动物实验结合了小肠上皮转运、乳糜微粒合成和淋巴输送，从而全面反映了叶黄素在体内的命运（Priyadarshani，2017年）。体外-体内相关性研究表明，静态模型高估了亲脂性物质的生物利用率约20%，而包含动态胃消化步骤的模型得到的结果与体内结果更为一致（Oliveira & Cunha，2022年）。在一项脂质剂量实验中，静态消化显示叶黄素的生物利用率在脂质含量从0.2 g增加到0.6 g时变化范围为7.5%至14.4%，而同时进行的大鼠实验仅显示血浆浓度从35.3 ng/mL增加到39.6 ng/mL，组织沉积差异也有所缩小（Yao等人，2021年）。这些结果表明，静态消化数据的准确性需要通过动态消化和体内验证来确认。
本研究使用模拟婴儿配方奶粉的乳液作为输送载体，开发了一套逐步的工作流程，包括静态筛选、机制分析以及从动态到体内的验证。首先，将先前确定的潜在胶束化增强剂加入乳液中，利用INFOGEST静态模型快速评估其对初乳叶黄素胶束化的剂量-反应效应，以确定关键成分。接着，通过物理化学表征和微观结构分析系统地阐明这些成分增强叶黄素胶束化的机制。最后，使用体外动态消化模型模拟连续的胃肠道过程，并结合新生小鼠模型追踪叶黄素的转运和组织沉积情况，以验证所选成分在生理条件下的真实增效效果。
材料与试剂
母乳由72位哺乳期志愿者（平均年龄31岁）捐赠给西南大学第一附属医院产科，该研究获得了机构伦理批准（批准编号2023–205）。本研究采用的方法符合《赫尔辛基宣言》的指导原则。所有参与者均了解研究细节并签署了知情同意书。所用混合油购自中国重庆的当地超市。胃蛋白酶（P7000）和Rhizopus oryzae菌株
利用物理化学和消化双重指标筛选关键添加剂
所有乳液均带有负电荷，ζ电位约为-10 mV（图1A和F）。在添加量为0.15%时（图1A），各组之间的ζ电位没有显著差异。当添加量增加到0.30%时（图1F），组间差异变得明显。含有游离脂肪酸的乳液ζ电位降低，因为这些脂肪酸在水中解离产生脂肪酸阴离子，从而增加了液滴的净负电荷
结论
通过三步体外-体内工作流程，我们确定了提高初乳叶黄素胶束化率的关键脂质，并阐明了其作用机制。静态筛选显示，油酸（OA）、戈多酸（GA）和磷脂乙醇胺（PE）是改善叶黄素乳液物理化学稳定性和胶束化效率的有效脂质辅料，而氨基酸则没有显著效果。这些添加剂通过调节ζ电位和减小液滴大小来增强消化稳定性
CRediT作者贡献声明
王远凯：撰写初稿、方法设计、实验实施、数据分析。何晓玲：方法设计、实验实施、数据分析。陈玉瑶：监督、实验实施、数据分析。康建全：撰写、审稿与编辑。杜慕颖：数据分析。安东尼奥·佩雷斯-加尔维斯：方法设计。玛丽亚·罗卡：撰写、审稿与编辑。莱拉·凯罗兹·泽普卡：方法设计。蔡天：撰写、审稿与编辑、监督、概念构思。陈克伟：撰写——
未引用的参考文献
Bhat, Madhura, Badanthadka和Mamatha, 2022a
Bhat, Madhura, Badanthadka和Mamatha, 2022b
Odorissi Xavier和Mercadante, 2019
Pan等人，2024
Pan等人，2024
Wang, Fan, Yan和Li, 2024
Wang等人，2025
Wang, Shi, Xu, Tan和Liu, 2024
致谢
本研究得到了中国国家重点研发计划（2023YFE0116100）、国家自然科学基金（32301977）以及国家外国专家事务管理局外国专家计划（S20240093）的支持。
