Livsmedelsforskaren Hang Xiao vid University of Massachusetts Amherst fick nyligen en fyraårig, $491, 220-anslag för att studera det biokemiska ödet för nanoemulsionsbaserade matleveranssystem i mag-tarmkanalen (GI), i hopp om att omforma dem och förbättra absorptionen av nyttiga livsmedelskomponenter inkapslade i leveranssystem.

Livsmedelsbiokemister som Xiao tror att om de tas upp i lämpliga mängder och former, vissa livsmedelskomponenter som kallas nutraceuticals kan gynna människors hälsa genom att ge antiinflammatoriska eller anticancereffekter. Nutraceuticals inkluderar flavonoider och karotenoider i frukt och grönsaker, till exempel.

Det här projektet, med stöd av det amerikanska jordbruksdepartementets National Institute of Food and Agriculture, kommer att fokusera på att manipulera strukturen och sammansättningen av tillförselsystem för nanoemulsion för att modifiera ödet för inkapslade näringsämnen i mag-tarmkanalen för att förbättra deras biotillgänglighet.

"Under det senaste årtiondet, kunskapen har utvecklats om hur man effektivt levererar nyttiga komponenter i mat. Denna forskning kommer att tillåta oss att styra sammansättningen av nano-emulsionsdroppar för att skapa egenskaper som kommer att diktera hur de smälts och absorberas, ” Xiao förklarar. ”Detta skade finnas en modell för nutraceutical leverans i ett brett spann av matprodukter. En dag kan tillagad mat hjälpa till att minska risken för cancer, till exempel."

Specifikt, använder både cellkultur och djurmodeller, Xiao och kollegor kommer att designa lipidnanopartiklar i tre steg:Från nano-emulsionsdroppar som innehåller näringsämnen, till blandade miceller och slutligen till chylomikroner. För att starta denna process, matsmältning fysiokemiskt demonterar nano-emulsionsdroppar. De resulterande kemiska komponenterna sätts sedan samman till blandade miceller i tunntarmen, där epitelceller som kallas enterocyter tar upp dem. Där sätts de samman till kylomikroner och absorberas i blodcirkulationen genom lymfsystemet.

Forskarna vill påverka storleken och sammansättningen av chylomikroner, eftersom dessa egenskaper dikterar ödet för nutraceuticals inkapslade i kylomikronerna. Vissa storlekar och sammansättningar är bättre i stånd att leverera näringsämnen till lymfsystemet, som skyddar nutraceuticals från att rensas av levern. Detta kommer att öka biotillgängligheten av flavonoider och andra fördelaktiga föreningar för kroppen, potentiellt erbjuda hälsofördelar.

"Vi använder i princip det som redan händer i våra kroppar hela tiden, men introducerar livsmedelsgodkända nano-emulsionssystem som kan påverka naturen hos blandade miceller såväl som kylomikroner, " säger Xiao. "Det är säkert, allt smälts och levererar helt enkelt nyttiga matkomponenter i större utsträckning än om systemet lämnades ifred."

Xiao, en specialist på hur livsmedelskomponenter interagerar med biokemiska processer i mag-tarmkanalen, kommer att arbeta med UMass Amherst-kollegor inklusive Julian McClements, en expert på design av leveranssystem i nanoskala, och Eric Decker, expert på livsmedelskemi. Detta team är bland världens mest framgångsrika grupper när det gäller att använda livsmedelsklassade leveranssystem för att förbättra hälsofördelarna med livsmedelskomponenter.