CN109452652A - 耐胃微胶囊及其在刺激哺乳动物内回肠glp-1释放的用途 - Google Patents

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Abstract

本发明提供了一种冷凝胶单核微胶囊，包含包封在耐胃、回肠敏感的聚合变性蛋白质膜壳内的单一液芯，其中液芯包含基本为溶解形式的GLP‑1释放刺激剂。GLP‑1释放刺激剂是选自天然乳蛋白、天然植物蛋白或天然蛋类蛋白的天然蛋白。

Description

耐胃微胶囊及其在刺激哺乳动物内回肠GLP-1释放的用途
背景技术
世界范围内，超重和肥胖发病率的迅速增加引发了对食物或食物产品的研究，所述食物或食物产品对于超重、肥胖和相关疾病管理具有治疗潜力。例如，所谓功能性食物，其含有营养物质，导致仅仅基于它们的卡路里含量的食物摄入比所期望的要少。通过减少膳食间饥饿、推迟随后的膳食消耗和减少热量摄入，这些功能性食物可以在节制计划中发挥其作用，以提高依从性。最近的研究表明，在正常的生理情况下，未消化的营养可以达到回肠，并引起所谓的“回肠制动”的激活，这是影响消化过程和消化行为的作用的组合。回肠制动作为体重管理的潜在目标的相关性是基于以下几个发现：首先，已经表明回肠制动的激活减少食物摄入并增加饱腹感。第二，增加回肠对营养物质暴露的外科手术会导致体重减轻和血糖控制的改善。第三，慢性回肠制动激活的食欲减退效果似乎随着时间的推移而保持。综合起来，该证据表明，回肠制动的激活是实现食物摄入可持续减少的一个优良的长期目标。
鉴于这种背景，肥胖代表了21世纪的问题-也许从未像以前那样-维持能量摄入和健康生活方式之间的细线。媒体和科学文献中都写了很多关于肥胖和不活动对健康的影响。尽管这种公共健康现象受到关注，肥胖已经取代了更多的传统问题，如营养不足和传染病，成为健康不良的重要原因。认识到对肥胖没有明确的治疗，并且单独的干预并不能为所有患者提供答案，本发明的包封发明通过激活回肠制动系统来解决这个问题，具有显着的健康益处。
回肠制动的激活与肠肽分泌有关，如肽YY(PYY)和胰高血糖素样肽-1(GLP-1)。已知GLP-1减少人的食物摄入和饥饿感，并且被认为是回肠制动激活的重要调节者。回肠制动的激活与肠肽分泌有关，如PYY和GLP-1。已知GLP-1减少人的食物摄入和饥饿感，并且被认为是回肠制动激活的重要调节者。此外，GLP-1源自于胰高血糖素原基因的转录产物的肠降血糖素，其有助于血糖稳态。目前GLP-1模拟物用于治疗2-型糖尿病。最近的临床试验表明，这些治疗不仅改善了血糖稳态，而且成功地诱导了体重减轻。由于在肥胖受试者和2- 型糖尿病患者中保留了涉及GLP-1分泌和肠降血糖素作用的途径，所以通过功能性食物增加内源性GLP-1分泌可以预期在肥胖和超重受试者中模拟这些作用。
如所概述，GLP-1是能够延缓胃排空并促进饱腹感的激素。目前为止，研究已经证明，用GLP-1治疗可以潜在地增加餐后胰岛素的内源性分泌，从而改善血糖稳态并抑制食欲。因此，GLP-1相关药物已经从大张旗鼓的食品配方中获得了可信度，且预期具有治疗肥胖和2- 型糖尿病的潜力。然而，由于对胃酸和酶的敏感性，几个主要障碍阻碍了GLP-1的口服递送。此外，在肥胖和节食个体中GLP-1产量低。换句话说，GLP-1需要额外的保护才能成为II- 型糖尿病或肥胖的可靠治疗。虽然GLP-1治疗目前可用于治疗II-型糖尿病，但是治疗需要每天两次皮下注射，这可能导致一些患者的严重恶心，特别是在治疗开始时。皮下给药的侵入性(即注射)可以引起患者不适和降低治疗依从性，因此，口服GLP-1形式将显著改善患者的舒适度、降低基本医疗费用并减少对初次干预以治疗糖尿病的后续疾病的要求。
目前为止，绝大多数口腔饱食成分已被测试，使用的肽剂量比同等注射剂量至少高80倍。以口服形式测试的较高剂量明显弥补了在口服给药期间经历的肽显著损失，这使得可行的商业应用更成问题。本发明试图刺激肠中GLP-1自然释放，以对肠上段中存在的天然膳食蛋白作出反应。以这种方式，可以避免过量剂量的饱腹感成分的昂贵递送。
脂质含有必需脂肪酸，并且将脂质添加到食物产品中通常会增加适口性。这些性质使脂质成为开发功能性、热量摄入减少食物的有吸引力的目标。对于脂质影响饥饿和食物摄入，消化脂肪酸是必不可少的一步。在人体中的几项研究表明，通过改变三酰基甘油中脂肪酸的类型可以增加脂质对食物摄入的影响：通过增加脂肪酸链长度或通过增加三酰基甘油中不饱和脂肪酸的比例。
增加脂质对饱腹感和食物摄入的影响的另一种方法是延缓脂肪分解。这导致小肠更远端部分暴露于脂肪和脂肪酸中。将回肠暴露于特定的营养物质，包括脂质，会激活所谓的“回肠制动”。这种远端回肠反馈机制最初发现在回肠脂肪暴露后抑制小肠运动和转运。回肠制动的激活对饱腹感和摄食量也有深远的影响。摄入正常膳食后，只有少部分摄入的营养物质将达到回肠。因此，回肠制动在生理条件下调节饱腹感和摄食量的程度是不确定的。使用回肠转位术，回肠制动激活对食物摄入影响的程度在动物研究中得到最有说服力的证明。在此过程中，远端回肠的小段被切除，保留神经和血管系统。该段转位更近，在十二指肠和近端空肠之间吻合。这种模型的定期喂食长久地激活回肠制动。回肠转移步骤导致食物摄入和体重明显下降。在人体中，使用导管辅助回肠脂肪输注的研究也报道了在回肠脂肪给予后饥饿和食物摄入的减少。在回肠中输入3g剂量的脂肪已经显著地减少了餐间的饥饿。来自人和动物实验的数据表明，能够使回肠暴露在增加的脂肪酸量中的食物或食物成分对肥胖和超重患者的体重调节具有很大的潜力。
目前为止发表的大多数文章描述了通过“回肠输注”将宏量营养素递送到回肠，使用鼻回肠导管进行研究。例如，Shin等人(2013)(Lipids，CHOs,proteins:can allmacronutrients put a‘brake'on eating？,Shin HS,Ingram JR,McGill AT,et al.,Physiological Behaviour 2013Aug 15.:114-23.)对回肠制动激活的机制和调节给出了一个非常全面的综述。
回肠制动对饮食的主要证据来自脂质研究，其中直接进入回肠的脂质会抑制饥饿和食物摄入。口服喂送研究的结果不太明确，没有证据表明“保护的”脂质已成功送入回肠以触发制动。口服喂送研究的实例是与“Fabuless”“保护的”脂质乳液相关的研究。根据这些研究，结果归因于乳液到达远端回肠，随后刺激回肠制动(Burns AA，Livingstone MBE， Welch RW,Dunne A,Reid CA,Rowland IR(2001).The effects ofyoghurt containing a novel fat emulsion on energy and macronutrient intakesin non-overweight,overweight and obese subjects. Int J Obes 25,1487—1496)；(Burns AA,Livingstone MBE,Welch RW，Dunne A，Robson PJ， Lindmark L et al.(2000).Short-term effects of yoghurt containing a novel fat emulsion onenergy and macronutrient intakes in non-obese subjects.Int J Obes 24，1419-1425.)；(Burns AA, Livingstone MBE，Welch RW,Dunne A,Rowland IR(2002).Dose-response effects of a novel fat emulsion(Olibra)on energy and macronutrientintakes up to 36h post-consumption.Eur J Clin Nutr 56,368-377)；(Diepvens K，Steijns J，Zuurendonk P,Westerterp-Plantinga MS(2008). Short-term effects of anovel fat emulsion on appetite and food intake.Physiological Behaviour 95，114-117)。然而，这些口服递送研究既没有证明脂质乳液被保护免受在十二指肠或空肠中的吸收，也没有证明它们被递送到回肠中。Dobson等人(2002)(The effect of ilealbrake activators on the oral bioavailability of atenolol in man,InternationalJournal of Pharmaceutics,Clair L. Dobson Stanley S.Davis Sushil ChauhanRobert A.Sparrow Ian R.Wilding,248卷，1—2期，2002 年11月6日，61-70页)描述了利用自然胃肠道过程来提高药物口服生物利用度的复杂性。对于研究，他们使用阿替洛尔作为模型药物，并且将油酸和甘油单酯DGM-04配制为针对小肠的改性释放胶囊(淀粉或硬凝胶)。他们的结论是，回肠制动激活剂有时会影响胃肠道(GI) 中的药物行为，但利用自然过程来提高药物的生物利用度并不简单。
为了调节饱腹感和食物摄入，来自胃肠道的感测和信号传导至关重要。人体插管研究和动物研究中的手术模型已经表明回肠制动激活在体重管理和治疗糖尿病中的潜力。在生理条件下，只有少量的膳食脂肪达到回肠。延缓脂肪分解和脂肪吸收是功能性食品开发备受追捧的目标。Fabuless(DSM Food Specialties，Delft，Netherlands)是由棕榈油和燕麦油组成的植物油乳液，在这方面表现出了一些希望。Diepvens等人(2007,2008)(Diepvens K，Steijns J， Zuurendonk P，Westerterp-Plantinga MS(2008).Short-termeffects of a novel fat emulsion on appetite and food intake.PhysiologicalBehavior 95,114-117)；(Diepvens K，Soenen S，Steijns J， Arnold M，Westerterp-Plantenga M.Long-term effects of consumption of a novel fat emulsion inrelation to body-weight management.International Journal of Obesity 2007；31：942-9)证明，与安慰剂组相比，摄入含有Fabuless的酸奶每日两次后，初始体重减轻后的体重管理明显改善。然而，Fabuless效应的机制以前是未知的。Knutson等人，(2010)(KnutsonL，Koenders DJPC， Fridblom H，Viberg A，Sein A，H.Gastrointestinalmetabolism of a vegetable-oil emulsion in healthy subjects.Am J ClinicalNutrition 2010；92:515-24)报道了Fabuless乳液胃肠行为的新数据。在人体干预研究中，作者在交叉设计中比较了胃内输注酸奶与Fabuless乳液或乳脂肪对脂质的消化。膨胀的气囊阻止管腔内物质超过近端空肠，并允许定期进行取样。作者观察到，与对照治疗相比，含有测试产品的治疗在空肠中产生了明显更多的脂肪酸。这归因于Fabuless处理后形成针状脂肪酸晶体，其中来自燕麦油的半乳糖脂似乎起着至关重要的作用。还证明通过空间阻碍胰辅脂酶和脂肪酶在十二指肠油水相间的吸收和渗透，半乳糖脂延迟和减少脂肪分解。Knutson等人(2010)提出的机制是，这些晶体作为“缓释胶囊”，在穿过胃肠道时逐渐溶解。这可能导致回肠在脂肪酸中暴露增加，从而激活回肠制动。Fabuless 确实激活回肠制动的概念需要在人体研究中证实。然而，在Diepvens等人2010年的研究中，仅在摄入测试产品后180分钟观察到由Fabuless处理而导致的GLP-1分泌增加。人们可能会争论GLP-1分泌的这种小幅增加是否可以被期望改善葡萄糖稳态并引起体重减轻。2010年 Knutson等人也指向包含游离脂肪酸从脂质晶体中逐渐释放的有趣机制，脂质晶体通过半乳糖脂的作用形成。
尽管有很多证据表明碳水化合物和蛋白质都明显地具有GI调节作用(例如Grogeret al., 1997-Ileal carbohydrates inhibit cholinergically stimulated exocrinepancreatic secretion in humans.Int J Pancreatol.22:23-9；Karhunen et al.,2008-Effect of protein,fat,carbohydrate and fibre on gastrointestinal peptiderelease in humans.Regul Pept.149(1-3):70-8.；Majaars et al., 2008-Ileal brake:a sensible food target for appetite control.A review.Physiol Behav.95:271-81.； Geraedts et al.,2011a，Mol Nutr Food Res.55(3):476-84.2011b PLoS One；6:e24878.)，但是碳水化合物或蛋白质是否可以诱导回肠制动并抑制食物摄入的数据却很少。所有这些都使用导管进行宏量营养素递送。一些研究表明，蛋白质已被证明比碳水化合物更饱腹，而碳水化合物又比脂肪更饱腹(Westerterp-Plantena等人，2003(Westerterp-Plantenga et al.,2003,High protein intake sustains weight maintenance afterbody weight loss in humans)； (Westerterp-Plantenga等人,2004),(M.S.Westerterp-Plantenga,M.P.Lejeune，I.Nijs，M.van Ooijen,E.M.Kovacs,.Journal ObesityRelation Metabolism Disorder.，28(2004)，pp.57—64)， Maliaars et al,2008(Maljaars J，Symersky T，Kee BC，Haddeman E，Peters HP,et al.(2008)Effect ofileal fat perfusion on satiety and hormone release in healthyvolunteers.International Journal of Obesity 32:1633-1639)。
已经证实，葡萄糖传感器存在于近端和远端GI道中并具有反馈回路，以在葡萄糖递送至回肠时抑制胃排空。这种响应与暴露在营养物质中SI的长度有关(Lin等人，1989)。但根据 Shin等人(2013)，并没有临床研究调查了回肠输注CHO对食欲相关结果的影响。关于蛋白质，尽管有越来越多的证据表明其是最饱腹的宏量营养素并且可能在重量控制中起作用 (Poppitt等人，1998；Anderson等人，2004；Weigle等人，2005)。
没有评估蛋白质诱导的回肠制动对食欲和食物摄入的作用的动物模型或临床情况。Van Avesaat等人的文章(2014)(Ileal brake activation：macronutrient-specificeffects on eating behavior？van Avesaat M，Troost FJ.,RipkenD.,HendriksHF,, MascleeAA,,InternationalJournal of Obesity,2014)似乎是少数几个(根据他们，唯一一个)中具有人体数据的一个，关于回肠暴露在碳水化合物和蛋白质中对食物摄入和饱腹感的影响。该研究仍然通过导管递送宏量营养素。
Van Avesaat等人(2014)证明，关于饱腹感，只有输注大剂量的蛋白质才能显著降低饥饿。输注脂质或大剂量的碳水化合物并没有明显影响饥饿感和饱腹感。科学家观察到蛋白质输注后CKK和GLP-1血浆水平升高。并且他们还观察到脂质和碳水化合物输注后PYY分泌增加。显然，他们是第一个证明回肠输注所有三种宏量营养素诱导食物摄入减少，而这种效应是剂量依赖性的。得出这样的结论，少量脂质、蛋白质和碳水化合物就可以获得回肠制动- 饱腹效应导致的食物摄入减少。回肠输注等量的这些宏量营养素调节食物摄入、GI肽释放 (CCK，GLP-1或PYY)和饥饿感。
总结目前为止的现有技术，存在广泛的文献关于回肠制动机制生理学：其激活(食用宏量营养素)，其作用(延迟的胃排空，减少的肠内蠕动压力波等)和其调节者(GI肽如GLP-1 和PYY)。大多数临床研究用导管递送宏量营养素，由于宏量营养素的胃分解，使用口服喂送的研究是尚无定论的。
WO2009/053487(马斯特里赫特大学)描述了治疗或预防肥胖症或诱发饱腹感的方法，包括口服递送在耐水解的递送载体中的完整的豌豆或小麦蛋白质。肠溶衣胶囊和微粒被描述为合适的递送载体。微粒使用20g糖非浆(nonpareil)颗粒制成，涂覆有完整的豌豆蛋白(1g) 薄膜，然后将其干燥并进一步用耐酸聚合物如EUDRAGIT(7g)包覆。因此，所得微粒只有约2-5％(w/w)是完整的豌豆蛋白，这需要使用高剂量的微粒以获得临床上有效的饱腹效果。
本发明的目的是克服至少一个上述的问题。
发明内容
本发明解决了现有技术的问题，特别是将天然蛋白质口服递送至近端回肠，以通过回肠制动机制刺激回肠GLP-1释放。本发明通过冷凝胶化单核微胶囊来解决这些问题，冷凝胶化单核微胶囊具有包封在耐胃、回肠敏感的变性蛋白质膜中的GLP-1释放刺激剂液芯。在转运通过胃的酸性环境期间，膜保护芯材(即天然蛋白质或二糖)，防止芯内含有的活性剂被消化，并且当其到达回肠环境时释放芯材。此外，与W2009/053487的非浆递送少于5％完整蛋白质相比，使用单核-壳型包封允许芯材的负载更高(高达微胶囊重量的92％)。此外，由于本发明的微胶囊通过冷凝胶化形成，因此乳制品或植物来源的食品级蛋白质可用于产生耐胃、回肠敏感的膜壳，从而避免需要专门合成赋形剂，如EUDRAGIT。下面提供的数据证明了本发明的微胶囊在运输通过胃时仍“存活”，在回肠内释放其包封物，并以活性形式将高负载的 GLP-1释放刺激剂递送至近端回肠。
在第一方面，本发明提供了一种单核微胶囊，其包含包封在耐胃、回肠敏感的聚合变性蛋白质膜壳中的芯材。通常，微胶囊是冷凝胶化的。通常，芯材是液体。通常，芯材包含GLP-1 释放刺激剂。通常，芯材选自乳蛋白(dairy protein)、蛋类蛋白、植物蛋白或二糖。通常，变性蛋白包含乳蛋白或植物蛋白。
在另一方面，本发明提供了一种通常为冷凝胶的单核微胶囊，其包含包封在耐胃、回肠敏感的聚合变性蛋白质膜壳内的液芯，其中液芯包含天然蛋白质，其中聚合变性蛋白质膜壳任选地包含变性豌豆蛋白或变性的含乳清的乳蛋白。
在另一方面，本发明提供了一种通常为冷凝胶的单核微胶囊，其包含包封在耐胃、回肠敏感的聚合变性蛋白质膜壳内的液芯，其中液芯包含选自乳制品或植物来源的天然蛋白质的天然蛋白，其中聚合变性蛋白质膜壳任选地包含变性豌豆蛋白或变性的含乳清的乳蛋白。
在另一方面，本发明提供了一种通常为冷凝胶的单核微胶囊，其包含包封在耐胃、回肠敏感的聚合变性蛋白质膜壳内的液芯，其中液芯包含天然乳蛋白、天然豌豆蛋白、二糖或其任何混合物，并且其中聚合变性蛋白质膜壳任选地包含变性豌豆蛋白或变性的含乳清的乳蛋白。
在另一方面，本发明提供了一种通常为冷凝胶的单核微胶囊，其包含包封在耐胃、回肠敏感的聚合变性蛋白质膜壳内的液芯，其中液芯包含6-8％的天然乳清蛋白、天然酪蛋白、天然奶蛋白(milk protein)、天然豌豆蛋白、二糖或其任何混合物的溶液，其中聚合变性蛋白质膜壳包含变性豌豆蛋白。
在另一方面，本发明提供了一种通常为冷凝胶的单核微胶囊，其包含包封在耐胃、回肠敏感的聚合变性蛋白质膜壳内的液芯，其中液芯包含6-8％的天然豌豆蛋白、蔗糖或其任何混合物的溶液，并且其中聚合变性蛋白质膜壳包含变性豌豆蛋白。
在一个实施例中，至少50％的微胶囊包含液芯(w/w)。在一个实施例中，至少60％的微胶囊包含液芯(w/w)。在一个实施例中，至少70％的微胶囊包含液芯(w/w)。在一个实施例中，约70-95％的微胶囊包含液芯(w/w)。
优选地，液芯包含GLP-1释放刺激剂。在一个实施例中，GLP-1释放刺激剂以基本可溶的形式提供。
优选地，GLP-1刺激剂是天然蛋白。在一个实施例中，天然蛋白选自天然乳蛋白、天然植物蛋白、二糖或其混合物。下面提供的数据证明了天然乳蛋白和植物蛋白以及二糖通过本发明的微胶囊递送至近端回肠，刺激GLP-1释放。
通常，天然乳蛋白选自酪蛋白、乳清或其混合物。
通常，天然植物蛋白选自豌豆蛋白、小麦蛋白或大米蛋白或其任何混合物。
通常，二糖选自蔗糖或麦芽糖。
优选地，单一液芯具有浓度5-10％(w/v)的GLP-1刺激剂。
优选地，单一液芯具有浓度6-8％(w/v)的GLP-1刺激剂。
优选地，耐胃膜壳的蛋白选自含乳清的乳蛋白或植物蛋白。
通常，耐胃膜壳的蛋白选自乳清蛋白分离物、乳清蛋白浓缩物、奶蛋白浓缩物或豌豆蛋白分离物。
本发明还涉及适于哺乳动物的口服给予的组合物，其包含本发明的多种微胶囊。
通常，该组合物选自食物产品、饮料、食品成分、营养补充剂或口服剂型药物。
本发明还涉及本发明的微胶囊或本发明的组合物，用于哺乳动物中引起饱腹感的方法，其中微胶囊或组合物口服施用。
本发明还涉及本发明的微胶囊或本发明的组合物，用于促进哺乳动物减重的方法，其中微胶囊或组合物口服施用。
本发明还涉及本发明的微胶囊或本发明的组合物，用于治疗或预防哺乳动物肥胖症的方法，其中微胶囊或组合物经口服施用。
本发明还涉及本发明的微胶囊或本发明的组合物，用于哺乳动物中血糖管理的方法，其中微胶囊或组合物口服施用。
本发明还涉及本发明的微胶囊或本发明的组合物，用于促进哺乳动物胰岛素分泌的方法，其中微胶囊或组合物口服施用。
本发明还涉及本发明的微胶囊或本发明的组合物，用于降低哺乳动物血糖水平的方法，其中微胶囊或组合物口服施用。
本发明还涉及一种制备单核微胶囊的方法，该单核微胶囊具有包封在耐胃的聚合变性蛋白质膜壳内的液芯，该方法采用双喷嘴挤出机，其包括围绕内喷嘴同心形成的外喷嘴，该方法包括以下步骤：
共挤出通过双喷嘴挤出机的内喷嘴的芯形成溶液以及通过双喷嘴挤出机的外喷嘴的变性蛋白溶液，以形成单核微滴；
以及在酸性胶凝浴中固化所述单核微滴。
优选地，芯形成溶液包含GLP-1释放刺激剂。在一个实施例中，GLP-1释放刺激剂以基本溶解的形式提供。在一个实施例中，GLP-1释放刺激剂包含天然蛋白或二糖。在一个实施例中，GLP-1释放刺激剂包括天然乳蛋白质。在一个实施例中，GLP-1释放刺激剂包含天然蛋类蛋白。在一个实施例中，GLP-1释放刺激剂包含天然植物蛋白。在一个实施例中，芯形成溶液中的天然蛋白通过物理手段(即超声处理)或化学方法(pH)溶解。在一个实施例中，天然蛋白是豌豆蛋白，并且溶液的pH至少为10。在一个实施例中，天然蛋白是奶蛋白(milkprotein)，且溶液的pH为7-8。在一个实施例中，天然蛋白的溶液具有6-8％(w/v)的蛋白质浓度。
在一个实施例中，天然乳蛋白选自酪蛋白、乳清或其混合物。
在一个实施例中，天然植物蛋白选自豌豆蛋白、小麦蛋白或大米蛋白或其任何混合物。
在一个实施例中，二糖选自蔗糖或麦芽糖。
在一个实施例中，芯形成溶液具有浓度5-10％(w/v)的GLP-1刺激剂。
在一个实施例中，芯形成溶液具有浓度6-8％(w/v)的GLP-1刺激剂。
在一个实施例中，芯形成溶液包含表面活性剂。在一个实施例中，芯形成溶液包含0.001-0.01％的表面活性剂(v/v)。
在一个实施例中，变性蛋白溶液包含含乳清的乳蛋白或植物蛋白。
在一个实施例中，变性蛋白溶液包含乳清蛋白分离物、乳清蛋白浓缩物、奶蛋白浓缩物或豌豆蛋白分离物。
在一个实施例中，变性蛋白溶液的蛋白浓度为4-12％(w/v)。当蛋白是豌豆蛋白时，蛋白浓度适当地为7-9％，优选约8％(w/v)。当蛋白是乳清蛋白时，蛋白浓度适当地为10-12％，优选约11％(w/v)。当蛋白是奶蛋白时，蛋白浓度适当地为4-6％，优选约5％(w/v)。
优选地，通过在70-90℃的温度下热变性30-60分钟来制备变性蛋白溶液。优选地，变性蛋白溶液完全变性。
通常，变性蛋白溶液在热变性后立即迅速冷却，以防止溶液立即凝胶化。
优选地，处理芯形成溶液以除去可溶性物质。
优选地，处理变性蛋白溶液以除去可溶性物质。
在一个实施例中，在挤出之前和/或挤出期间，加热芯形成溶液和变性蛋白溶液。在一个实施例中，将溶液加热至30-40℃。
附图说明
图1：用于保护宏量营养素的使用同心喷嘴产生的单核微胶囊(A和B)的光学显微镜图片。
图2：真空/滚筒干燥和膜薄化处理后的单核微胶囊，图2A表示100微米的刻度，图2B 表示40微米的刻度。
图3：体内酶作用的鉴定和表征。
图4：体内胃孵育对包封有豌豆蛋白(黑色柱)、酪蛋白(深灰色柱)和蔗糖(浅灰色柱) 的微胶囊的拉伸强度的影响；数据是12个独立的一式三份测试的平均値。图像显示了在体内胃孵育后，微胶囊保持完整。
图5：口服摄入35分钟后，人体胃(A和B)和十二指肠(C和D)中完整的微胶囊的显微镜图像。
图6：口服摄入包封的宏量营养物质90分钟后，显微镜图像表明人体回肠内逐步进行的微胶囊降解。条(白色)分别代表100微米和(黑色)20微米。
图7：摄入90分钟后人体回肠内消化的微胶囊的共聚焦图像。
图8：尺寸排阻HPLC测量的回肠内的完整天然蛋白(黑线)和肽释放(蓝线)。T＝10分钟在肠道食糜中鉴定的微量肽用红色基线表示。
图9：数据Biacore分析，用于检测摄入微胶囊化的蔗糖剂后空肠中(黑线)、近端回肠 90分钟(蓝线)和120分钟(红线)的蔗糖。回肠中的剂量反应由蓝色箭头表示。
图10：与标准微珠挤出包封(红色柱)相比，微胶囊包封技术(绿色柱)的结果显著增加和控制天然蛋白(酪蛋白或豌豆蛋白分离物)的吸收。相对于包封在微胶囊中的蛋白，红色柱代表包封在蛋白微珠中的蛋白。柱代表近端回肠的相对吸收。刻度代表20微米。
图11：通过改变短路电流(μA)来测量微胶囊对大鼠回肠粘膜渗透增强的作用。图例示出了包封材料；(a)酪蛋白、(b)豌豆蛋白和(c)蔗糖。对照；分别为10mg、20mg剂量。
具体实施方式
本发明利用有成本效益、清洁标签、食品级材料来生产微米级的胶囊，用于将天然蛋白和/或二糖(蔗糖)可控制的递送至近端回肠，以刺激回肠制动机制和胰岛素调节。
本发明概述了微胶囊的产生，微胶囊的膜由热处理的蛋白源形成。根据蛋白源，蛋白质可以部分或完全变性。这种蛋白质可以来自乳制品(乳清或酪蛋白)或植物(豌豆、大米或小麦)成分。
在一个实施例中，胶囊的芯将含有GLP-1释放刺激剂，例如具有植物或乳制品来源的天然蛋白，即豌豆蛋白、蛋类蛋白、乳清或酪蛋白。它还可以含有二糖如蔗糖或麦芽糖。上述成分(天然蛋白和二糖)的单一成分或组合也可以作为芯材被包封。
这种蛋白膜(由热处理的蛋白制成)已经被证明可以防止苛刻(harsh)的胃酸并挑战肠上段中的蛋白水解酶。这种独特的递送模型产生了具有耐胃的外膜的微胶囊，该外膜与肠道条件作用并在系统靶位点近端肠道释放芯成分。
数据已经证明在人体近端回肠释放天然蛋白(豌豆蛋白质或酪蛋白)和/或二糖(蔗糖) 导致GLP-1的产生。
GLP-1的产生是天然蛋白和/或二糖递送到近端回肠的结果，刺激了回肠制动机制。
有证据表明分泌的GLP-1进一步触发了胰腺β-细胞中胰岛素的分泌。
定义：
“冷凝胶”：是指通过冷凝胶化形成的，其中液体微滴被挤出或喷射到胶凝浴中，由于变性蛋白表面膜的聚合，液体微滴立即在胶凝浴中固化。胶凝浴可以被加热或出售。在文献中描述了冷凝胶的实例，例如PCT/EP2010/054846和PCT/EP2014/062154。
“单核”：应用于微胶囊是指芯材被提供为由膜壳包围的单个芯或核，并且与现有技术中描述的微珠不同，例如PCT/EP2010/054846和PCT/EP2014/062154中，其中被包封的材料以分散在包封材料连续基质中的多个离散液滴提供。与单喷嘴微珠形成相比，使用单核微胶囊允许包封更大量的芯材。
“微胶囊”：指平均尺寸在30-150微米，优选80-120微米范围内的单核核/壳型结构，使用激光衍射仪(Mastersizer 2000，Stable Micro Systems，萨里，英国)方法测定。该方法测定了了直径在0.2-2000微米范围内的微胶囊的直径、平均尺寸分布和D(v，0.9)(累积体积达到总体积的90％的尺寸)。对于微胶囊的尺寸分析，将多批微胶囊在Milli-Q水中重新悬浮，并根据散射光的光强度分布数据计算尺寸分布。微胶囊大小的测定在25℃下进行，并对每个重复批次进行6次运行(Doherty等人，2011)(Development andcharacterisation of whey protein micro-beads as potential matrices forprobiotic protection，S.B.Doherty，V.L.Gee，R.P.Ross， C.Stanton，G.F.Fitzgerald，A.Brodkorb，Food Hydrocolloids第25卷，第6期，2011年8月，第1604-1617页)。优选地，如附图所示，微胶囊基本上是球形的。
“耐胃”：是指在Minekus等人1999年和2014年描述的模拟胃消化模型中(Acomputer-controlled system to simulate conditions of the large intestine withperistaltic mixing, water absorption and absorption of fermentation product,Minekus，M.，Smeets-Peeters M， Bernalier A，Marol-Bonnin S，Havenaar R，Marteau P，Alric M，Fonty G，Huis in’t Veld JH， Applied Microbiology Biotechnology.1999年12月；53(1)：108-14)和(Minekus等人，2014， A standardized static in vitrodigestion method suitable for food–an international consensus, Minekus,A等人，Food Function,2014,5,1113)，微胶囊可以完整存活至少60分钟
“回肠敏感”：是指在哺乳动物回肠内，微胶囊能够释放它们包封的物质。
“GLP-1释放刺激剂”是指在下述体外细胞模型中能够刺激STC细胞释放GLP-1的试剂。优选地，GLP-1释放刺激剂选自天然蛋白和二糖。优选地，GLP-1释放刺激剂选自乳制品或植物来源的天然蛋白。优选地，GLP-1释放刺激剂是豌豆蛋白、蛋类蛋白、酪蛋白、乳清蛋白、二糖或其混合物。
应用于蛋白的“天然”是指蛋白没有变性，即通常至少90％且优选所有重量的蛋白以其天然的、非变性的形式存在。在一个实施例中，天然蛋白轻微水解，例如，高达20％水解，通过合适的方式，例如，合适的水解酶，使其仍然作为GLP-1释放刺激剂。
“乳制品来源的天然蛋白”是指任何形式的天然乳清蛋白、天然酪蛋白、天然奶蛋白或其混合物，例如乳清蛋白分离物、乳清蛋白浓缩物、酪蛋白酸、奶蛋白浓缩物等。
“植物来源的天然蛋白”是指任何形式的天然豌豆蛋白、天然小麦蛋白、天然大米蛋白，例如作为浓缩物或分离物，或来自其他植物来源的蛋白。优选地，该术语是指天然豌豆、小麦或大米蛋白。
应用于芯的“乳蛋白”是指酪蛋白、乳清或其组合。通常，乳蛋白质是牛乳蛋白，优选乳蛋白分离物或浓缩物。在一个实施例中，乳蛋白质选自奶蛋白浓缩物、乳清蛋白浓缩物、乳清蛋白分离物和酪蛋白酸，例如酪蛋白酸钠。通常，液芯包含6-8％乳蛋白，理想地为6.6-7.5％(w/v)。通常，用于乳蛋白的溶剂的pH为7-8，理想的是约7.5。
“蔬菜蛋白”：通常是指来自蔬菜或植物的蛋白质，例如豌豆、小麦或大米或其任何组合。蛋白可以是浓缩物或分离物的形式。
“豌豆蛋白”应当理解为是指从豌豆获得的蛋白，通常为总豌豆蛋白。优选地，豌豆蛋白是豌豆蛋白分离物(PPI)、豌豆蛋白浓缩物(PPC)或其组合。通常，液芯包含6-8％的豌豆蛋白，理想的是6.6-7.5％(w/v)。通常，用于豌豆蛋白的溶剂的pH值大于10或10.5。理想地，豌豆蛋白溶解在碱性溶剂中。
“碱性溶剂”是指合适的碱例如NaOH或KOH的水溶液。优选地，碱性溶剂包含0.05-0.2M 碱的水溶液，更优选0.05-0.15。理想地，碱性溶剂包含0.075-0.125M碱的水溶液。通常，碱性溶剂是NaOH的水溶液，例如0.05-0.2M NaOH。优选地，碱性溶剂包含0.05-0.2MNaOH 或KOH的水溶液，更优选0.05-0.15NaOH或KOH。理想地，碱性溶剂包含0.075-0.125MNaOH 或KOH的水溶液。
“pH至少10”是指pH大于10，通常是10-13或10-12的pH。理想地，豌豆蛋白溶液的pH为10.5-11。
“二糖”是指包含两个连接的糖单元的糖分子，例如蔗糖、麦芽糖、海藻糖等。优选地，二糖是蔗糖或麦芽糖。
应用于膜壳蛋白的“聚合”是指蛋白在凝胶浴中由于冷凝胶化而交联。优选地，聚合蛋白形成不透水的壳。通常，凝胶浴是酸性的。
“变性”：是指部分或完全变性。优选至少90％、95％或99％的蛋白质变性。下面提供了测定变性蛋白百分比的方法。
“含乳清的乳蛋白”是指乳清蛋白(即乳清蛋白分离物或浓缩物)或含乳清的奶蛋白(即奶蛋白浓缩物)。当蛋白是乳清时，变性的乳清蛋白溶液通常包含至少50％、60％或70％变性乳清蛋白。当蛋白质是奶蛋白时，变性奶蛋白溶液通常包含4-6％的变性奶蛋白，优选 5-5.5％。优选地，奶蛋白是奶蛋白浓缩物。
“豌豆蛋白溶液”是指包含可溶性豌豆蛋白和任选地不溶性豌豆蛋白的液体豌豆蛋白组合物。本发明的方法提供了包含高水平的可溶性豌豆蛋白质(通常大于80％或90％(例如 85-95％可溶性豌豆蛋白))的豌豆蛋白溶液。当豌豆蛋白与碱性溶剂混合时，在静置步骤中可溶性豌豆蛋白的量将逐渐增加，直到高水平的豌豆蛋白溶解在碱性溶剂中，此时热变性豌豆蛋白溶液。这导致变性豌豆蛋白溶液，其具有非常高水平的变性豌豆蛋白，以可溶性变性豌豆蛋白聚集体的形式存在。
应用于蛋白，特别是液芯中的蛋白的术语“可溶性”或“溶解的”或“基本上溶解的”应理解为是指蛋白质以可溶性豌豆蛋白质聚集体的形式存在。通常，该术语是指在4℃以10000xg离心30分钟后，可溶性聚集体不会从溶液中出来。
“静置天然蛋白溶液”是指将天然蛋白溶液静置一段时间，以使天然蛋白溶解在溶剂中。通常，将天然蛋白质溶液静置至少20、25、30、35、40或45分钟。通常，天然蛋白溶液在室温下静置。通常，天然蛋白溶液静置一段时间，直到溶解至少90％的天然蛋白。
“足以使蛋白热变性而不引起蛋白溶液凝胶化的条件”是指使存在于溶液中的至少95％或99％蛋白变性，同时将溶液保持为适于挤出的形式(即容易流动)的温度和时间处理。使用的温度和时间可以根据豌豆蛋白溶液的浓度而变化。因此，例如，当使用8％豌豆蛋白溶液(w/v)时，溶液可以在80-90℃的温度处理20-30分钟(或优选85℃处理25分钟)。然而，应当理解，也可以采用更高的温度和更短的时间。
“快速冷却”是指积极地冷却溶液以加速冷却，这是相对于简单地在室温下冷却，本申请人已经发现会造成溶液凝胶化。通过将溶液放置在冰箱或冷冻器中、或者冰冷的冰上，直到溶液的温度降至至少室温来实现快速冷却。
“处理以除去可溶性物质”是指从蛋白溶液中除去可溶性物质如不溶性蛋白质的分离或澄清步骤。在本文所述的具体实施例中，使用离心(在4℃下10000xg，30分钟)，但是其他方法对本领域技术人员也是显而易见的，例如过滤等。
“变性蛋白的溶液”是指总蛋白至少90％、95％或99％变性的蛋白溶液。以下提供了测定蛋白溶液中变性蛋白百分比的方法。
“在酸性凝胶浴中立即凝胶化液滴以形成微珠”是指当浸入酸性浴时，液滴立即凝胶化。这是重要的，因为其确保液滴具有球形和均匀的尺寸分布。令人惊讶的是，通过使用pH小于豌豆蛋白pI的酸性浴，例如3.8-4.2的pH，实现立即凝胶化。
“酸性凝胶浴”是指具有能够立即凝胶化液滴的酸性pH浴。通常，酸性凝胶浴的pH小于5，例如为3.5-4.2、3.7-4.2或3.8-4.2。酸性凝胶浴通常由有机酸形成。理想地，酸是柠檬酸。通常，酸性凝胶浴的酸浓度为0.1-1.0M，优选为0.3-0.7M，更优选为0.4M-0.6M。通常，酸性凝胶浴的柠檬酸浓度为0.1M-1.0M，优选为0.3-0.7M，更优选为0.4M-0.6M。优选地，酸性凝胶浴包含0.4-0.6M柠檬酸，并且pH小于4.3，通常为3.8-4.2。
“双喷嘴挤出机”是指包括外喷嘴的设备，所述外喷嘴同心地布置在内部喷嘴周围，并且其中变性蛋白溶液通过外喷嘴挤出，且芯形成溶液通过内喷嘴挤出，以形成在凝胶浴中凝胶化的微滴。双喷嘴挤出机的实例包括BüCHI Labortechnik(www.buchi.com)和GEANIRO (www.niro.com)提供的仪器。
“在酸性凝胶浴中固化单核微滴”是指允许微滴保留在凝胶浴中足以固化(硬化)微珠的时间。该时间根据微滴不同而不同，但通常使用10、20、30、40或50分钟的固化时间。
实验A：制备微胶囊
A：天然蛋白质(装载材料)的制备
材料
已经测试了以下材料，作为微胶囊的装载材料：
乳清蛋白分离物(WPI)
乳清蛋白浓缩物(WPC)
奶蛋白浓缩物(MPC)
酪蛋白酸钠(NaCa)
豌豆蛋白分离物(PPI)
蔗糖
芯/装载材料可以是具有植物或乳制品来源的天然蛋白。
还测试了二糖，而蔗糖似乎是装载材料的最佳选择。
方法
在蒸馏水中制备蛋白分散液，即悬浮7.0％(w/w)，蛋白质基础)并使用顶置式搅拌器 (Heidolph RZR 1，施瓦巴赫，德国)在4℃搅拌分散24小时。在蒸馏水中制备7.0％(w/w)二糖分散液，并使用顶置式搅拌器在环境温度搅拌分散24小时。当使用乳制品或植物蛋白质源时，必须首先进行HPLC分析，以验证蛋白质和钙的浓度，即浓缩物和分离物之间的蛋白质和钙含量将会有显著差异。当使用奶基蛋白(WPI、WPC、MPC或NaCa)时，将溶液调节至pH7.5(使用IN/4N NaOH)并加入0.003％吐温20以促进溶解。当分散豌豆蛋白(PPI) 时调节至pH 10.5(使用IN/4N NaOH)并加入0.004％吐温-80以增强蛋白质溶解度。
在环境温度下储存溶液，以使得蛋白质完全水合。
在室温下以2000xg离心20分钟，以从粉末处理中除去存在的任何不需要的蛋白质聚集体。所有蛋白质溶液在4bar压力下使用不锈钢死端过滤装置通过0.45μM HVLP膜(Millipore USA)过滤。超声处理所有奶基蛋白溶液(WPI、WPC、MPC或NaCa)90秒以除去过滤中形成的气泡。将豌豆蛋白(PPI)置于真空中以除去溶解的气滴。这个过程避免了i)蛋白质堵塞同心喷嘴，以及ii)包封过程中的流动差异，这将影响包封效率。
B：胶囊材料的制备
材料
乳清蛋白分离物(WPI)
乳清蛋白浓缩物(WPC)
奶蛋白浓缩物(MPC)
豌豆蛋白分离物(PPI)
方法
在85℃下搅拌(200rpm)热处理豌豆蛋白溶液(8.0％w/w)，并保持该温度25分钟。对于MPI，蛋白浓度必须在蛋白质基础上使用磷酸盐缓冲溶液(PBS)稀释至5.2％(w/w)，然后在78℃下热处理45分钟。钙存在时需要较低的MPI蛋白浓度以避免在加热阶段期间的聚合。MPI包含β-乳球蛋白和β-酪蛋白，因此将产生更透明的蛋白质分散液，用于随后的包封步骤。使用原始制备的浓度(11％蛋白质溶液，w/w)，乳清蛋白溶液(WPI、WPC)的热处理在78℃下搅拌(150rpm)45分钟进行。在热处理步骤完成后，将蛋白溶液转移至碎冰以便立即冷却。继续搅拌(200rpm)2小时(室温)以防止蛋白聚集体进一步聚合。蛋白溶液在冷藏温度下储存过夜(最少8小时)。在环境温度下平衡溶液。
C：包封步骤
使用共挤出层流喷射破碎技术制备单核微胶囊。包封器配有两个不同尺寸的同心喷嘴(内部和外部)之一。如上所述，制备热处理的蛋白(豌豆或奶来源)。使用空气压力调节系统，供应热处理的蛋白分散液到外喷嘴，使用最大头压0.85-1.1bar，空气压力调节系统能够产生 5-6.6L/min的流量。使用减压阀设定所需的流量。使用连接到内喷嘴的精密注射泵供应内相 (天然蛋白，未热处理或蔗糖)，以9-17.3L/min的流量供应内相。因此天然材料(待包封；密封剂)即酪蛋白和/或蔗糖被掺入内芯中。它们可以以单一的蛋白来源或二糖源递送-或者它们可以混合成混合物。将具有确定振幅的设定振动频率应用于由热处理蛋白(豌豆或奶)材料外层和内芯组成的共挤出的液体射流，获得球形微胶囊，内芯由天然酪蛋白和/或蔗糖组成。
内部和外部喷嘴中的材料都被加热到35℃，以便在商业操作中允许更好的流动性。所得同心喷射分解成微胶囊，其落入喷嘴下方20cm的磁力搅拌凝胶浴中。凝胶浴由36g/L柠檬酸、 10mM MOPS组成，pH为4.0。
加入吐温-80(0.1-0.2％(v/v))以降低凝胶溶液的表面张力。为了防止喷射分解期间和/ 或当进入胶凝浴时微胶囊聚结，使用静电电压系统在其表面引起高的负电荷，静电电压系统直接位于喷嘴下方，在喷嘴和电极之间施加0-2.15kV的电位。当微胶囊通过电极落下时，它们从垂直位置偏转，导致它们的冲击发生在凝胶溶液更大的区域。使微胶囊硬化至少45分钟以确保完全凝胶，然后洗涤并使用多孔网过滤以除去任何未反应的组分。
实验B：微胶囊的表征以及在体外、离体和体内测试
实验方法
光学显微镜-也使用BX51光学显微镜(Olympus，埃塞克斯，英国)进行明场光学显微镜测量。样品沉积在载玻片上并在同一天进行分析。
原子力显微镜(AFM)-使用Asylum Research MFP-3D-AFM(Asylum Research UKLtd.牛津，英国)在AC模式下获得原子力显微镜(AFM)图像。在成像之前，将所有样品在MilliQ 水中稀释(×50，×100)并将10μL等份试样沉积到新鲜切割的云母表面，随后在干燥器中干燥。使用具有四面体尖端(AC 240)的铝反射涂层悬臂空气干燥样品，弹性常数为1.8N/m (Olympus Optical Co.Ltd，东京日本)，工作频率为50-90kHz，扫描速率为1Hz。四面体尖端的曲率半径为10(±3)nm。
共聚焦扫描激光显微镜(CSLM)-使用Leica TCS SP5共聚焦扫描激光显微镜(CSLM) (Leica Microsystems，韦茨勒，德国)进行荧光显微镜成像。微胶囊用固绿或噻唑橙(TO) 染料染色使蛋白质微胶囊产生荧光。采用具有数值孔径1.4的63放大倍数的物镜进行分析。通过氩激光器(488nm激光激发)提供共聚焦照明，并使用2.0倍的倍率获得512×512像素的红-绿-蓝图像(24位)，最终像素分辨率为0.2μm/像素。
机械强度-使用纹理分析仪(TA-XT2i，Stable Micro Systems，哥达明，英国)检查微胶囊的机械强度，作为胃孵育时间(0-180分钟)的函数。简而言之，将具体的力施加于微胶囊单层，将微胶囊的破裂量作为机械稳定性的量度。开发了一种测量空载和装载宏量营养素的微胶囊的机械强度和物理完整性的方法，其具有从制造商获得的必要的压缩条件。在压缩模式下，使用20mm直径的圆柱形铝探针以0.3mm/s的移动速度进行强度测定。施加95％的破裂距离，并记录由探针施加在微胶囊单层上的峰值力(以克力表示)，作为压缩距离的函数，得到力与孵育时间关系。对每个批次的15个单层样品进行分析，并在每个时间点分析总共 10个重复批次，以获得统计学上相关的数据。
HPLC分析-在配有Superose 12 10/300GL柱(GE Healthcare Bio-Sciences，乌普萨拉，瑞典)的FPLC系统(AKTA净化器，GE Healthcare)进行尺寸排阻色谱。将豌豆和奶蛋白分离物(100mg)溶于1ml硼酸盐缓冲液(0.1M硼酸钠、0.2M氯化钠，pH8.3)中。蛋白质以0.4ml/min的流速洗脱。将上述缓冲液用作流动相/洗脱液。在280nm连续监测洗脱液。用凝胶过滤色谱的分子量标准试剂盒(Sigma Aldrich，圣路易斯，密苏里州，美国)校准。
胶囊表面疏水性(SH)-使用Kato等人1984(Kato,A.,Matsuda,T.,Matsudomi,N.,&Kobayashi,K.(1984).Determination of protein hydrophobicity using sodiumdodecyl sulfate binding.Journal of Agricultural and Food Chemistry,32,284-288)概述的SDS结合方法并特别调整奶和/或豌豆蛋白曲线，测乳清微胶囊的SH。将蛋白微胶囊悬浮于磷酸二氢钠二水合物缓冲液(0.02M，pH6.0)中，同时分别在新鲜的缓冲溶液中制备SDS试剂(w/v＝40.37mg L-1) 和亚甲基蓝(w/v＝24.0mg L-1)。将单一微胶囊批次与SDS试剂(1:2比例)混合，在20℃轻微搅拌下孵育30分钟，然后在20℃下用磷酸盐缓冲液(v/v，比例1:25)透析24小时。将 0.5mL透析液、2.5mL亚甲基蓝和10mL氯仿的混合物在2500×g离心5分钟。在λ＝655nm 的波长评估氯仿相的消光系数(ε)(根据Hiller和Lorenzen，2000)(Hiller,B.,&Lorenzen,P. C.(2008)，Surface hydrophobicity of physicochemicallyand enzymatically treated milk proteins in relation to techno functionalproperties,Journal of Agriculture and Food Chemistry,56(2)， 461-468)。一组进行三次测量，相对于获得的批次评估新鲜微胶囊批次的SH，作为胃和肠内孵育时间的函数。天然和热处理的奶和豌豆蛋白分别代表阳性和阴性对照，并且所有处理含有相等的蛋白浓度。
SDS-PAGE-根据Laemmli，1970(Laemmli,U.K.,1970，Cleavage of structuralproteins during the assembly of the head of bacteriophage T4.Nature,227(5259)，680-685)描述的方法，在还原条件下，通过SDS-PAGE估计在肠介质中微胶囊消化期间获得的肽的平均分子量 (AMW)。将处理的样品装载到堆积凝胶12％丙烯酰胺和4％堆积凝胶上，两者都含有0.1％ SDS。使用的运行缓冲液不含β-巯基乙醇，由于其对蛋白质的解离作用。这通过还原分子内和分子间二硫键导致蛋白聚集体分解。在迷你Protean II系统(Bio-Rad Alpha Technologies，都柏林，爱尔兰)中以180V的恒定电压进行电泳，并将凝胶在0.5％考马斯亮蓝R-250、25％异丙醇、10％乙酸溶液中染色。通过比较其相对于那些标准蛋白(Precision Plus ProteinTM Standards，Bio-Rad Alpha Technologies)的移动性，评估电泳分离的基质组分的蛋白质条带的 AMW。
尺寸分布分析-使用激光衍射仪(Mastersizer 2000，Stable Micro Systems，萨里，英国) 在0.2-2000μm范围测定微胶囊的平均尺寸分布和D(v，0.9)(累积体积达总体积的90％的尺寸)。对于颗粒尺寸分析，将多批微胶囊重新悬浮于Milli-Q水中，并根据散射光的光强度分布数据计算尺寸分布。在25℃测定微胶囊的尺寸，对于每个重复批次进行三次运行。除了 GI样品分析之外，测定微胶囊直径和尺寸分布作为孵育时间、乙酸盐浓度和pH的函数。
微胶囊消化-通过邻苯二甲醛(OPA)分光光度法定量切割的肽键，直接研究微胶囊的水解程度(DH)，其中涉及使用N-乙酰基-l-半胱氨酸(NAC)作为硫醇试剂。为了测定蛋白水解，将100μl的每个GI样品加入到等体积的24％(w/v)三氯乙酸(TCA)中。对于获得的每个微胶囊批次，每个进行三次分析。Adler-Nissen，1979(Determination of the degree ofhydrolysis of food protein hydrolysates by trinitrobenzenesulfonic acid,Adler-Nissen，J.,Journal of Agricultural.Food Chemistry,1979,27(6)，1256-1262)。
游离氨基酸分析-通过将样品与等体积的24％(w/v)TCA混合并使其静置10分钟，然后在14400×g离心10分钟(Microcentaur，MSE，伦敦，英国)，使消化研究中获得的样品脱蛋白。除去上清液并用0.2M柠檬酸钠缓冲液(pH2.2)稀释，得到最终浓度为125nM/ml。使用配有Jeol Na+高效阳离子交换柱的Jeol JLC-500/V氨基酸分析仪(Jeol(UK)Ltd.，Gardencity，赫特福德郡，英国)定量氨基酸。对所有GI样品进行一式三份的氨基酸分析。
细胞培养-在37℃5％CO2/空气湿度下，STC-1细胞维持在含有10％胎牛血清(Sigma)、 100单位/mL青霉素和100mg/mL链霉素作为附加补充物的Dulbecco’s改良Eagles培养基 (Sigma)中。所有研究均以传代次数30-35的细胞进行。
消化/递送测试
体外研究
进行体外消化模拟以解释稳定性和在随后的肠道转运期间微胶囊的可消化性。该方法包括将(包封和对照)处理进行两阶段消化过程：胃孵育和肠孵育。在体外分析期间，将各个因素，如消化酶、胆汁盐、pH等整合，以模拟沿胃肠道(即USP制剂)的包封系统的转运和消化。在胃阶段，将微胶囊酸化并在搅拌下加入猪胃蛋白酶悬浮液。在肠阶段，中和pH，并在肠酶如胰蛋白酶和糜蛋白酶存在下以及受控的温度和搅拌条件下，在37℃孵育混合物，Minekus等人，2014(A standardized static in vitro digestion method suitable forfood–an international consensus,Minekus,A et al.,Food Function,2014,5,1113)。
离体研究
在屠宰2小时内收集和合并来自猪的胃肠物。饥饿的动物(屠宰前12小时)在收集之前 /在收集时没有配任何含药饲料，离心和过滤胃和肠液，并在脑心输注琼脂(OxoidLtd.)上检查最终悬浮液的无菌性。初步测试证实胃内物质中没有原来的肠道菌群，并对肠内物质进行了相关背景微生物筛选。进行标准酶测定以验证酶活性和作用。
体内研究(猪)
在猪体内研究期间研究了微胶囊沿猪GI道的转运时间。喂食研究符合欧盟理事会指令 (European Union Council Directive)91/630/EEC(概述了保护猪的最低标准)和欧盟理事会指令98/58/EC(涉及保护养殖目的的动物)。断奶两周后，9只雄性猪(大白猪×长白猪)按体重(平均体重15.2±0.45kg)分开，并单独安置在圈中，该圈设计为提供合理的空间以进行自由移动和正常活动，从而确保正常的GI蠕动。所有圈配有单个进料器和奶嘴饮水器，位于光控(0600至1730h)室内，温度保持在28-30℃，整个试验使用恒温控制的空间加热器。第-7天至第0天表示适应期，在此期间，用不添加药物的市售饲料(不含抗菌剂、性能增强剂和甜味剂)在0730和1530h(350克/份)每天喂食动物两次，动物随意获取淡水。将猪随机分配成三组(n＝3)，所有这些组在在胶囊施用微胶囊之前禁食16小时，使用无蛋白奶渗透物(MP；Kerry Ingredients，Co.Kerry，爱尔兰)作为递送介质。喂送错开15分钟，并且替代其早餐。动物变动保持在最低水平，因为1)喂食与猪胃排空之间的关系受许多因素的影响， 2)排空率可以与身体的代谢需求有关。猪之前的标记转运研究显示，大多数摄入的饲料将在 2小时内转入小肠；然而由于递送系统的性质，微胶囊相继的肠回收可能超过这些预期。因此，给予微胶囊后1h(n＝3)、2h(n＝3)和3h(n＝3)后进行取样。摄入胶囊后，猪随后通过紧固螺栓致晕(captive-bolt stunning)进行处死，然后放血，按照喂食的顺序。分析猪胃和肠(粘膜、十二指肠、空肠、回肠、结肠液和组织)的部分，以证实微胶囊不存在/存在。
体内研究(人)
设计了人体研究，其中四名参与者插入145厘米的鼻十二指肠导管。将导管引入胃中，并在放射指导和验证下将尖端置于肠内。禁食过夜后，要求参与者在5分钟内消耗包封的原型(40mL体积+约120mL水)。180-220分钟后，取出鼻十二指肠导管，允许受试者随意饮食。导管的位置如表1所示。
结果
包封效率
根据上述的方法，使用同心喷嘴进行天然宏量营养素即酪蛋白、天然豌豆蛋白、蔗糖的包封，以产生限定的芯和外膜来保护包封的GLP-1刺激成分。图1示出了使用本发明产生的多批微胶囊的均匀单核性质。
尺寸分布和干燥效果
根据光学显微镜，微珠的直径约为200μm，具有窄范围尺寸分布(±1.2μm)，如图2所示。激光衍射也被纳入并证实了微胶囊的D(v，0.9)值，在干燥前后分别显示出201.7±0.90μm 和183.42±0.90μm的直径。图2B还将干燥后膜薄化的效果可视化。由于干燥的作用，微胶囊的强度显著增加。
微胶囊的胃孵育和强度
分析微珠的强度作为体内胃孵育时间的函数(pH 1.2-1.4；37℃)。胃孵育后微珠强度报告为无差异，且酶激活的胃条件没有明显(p，0.001)弱化微珠强度。微胶囊的拉伸强度保持不变，没有报道包封的酪蛋白、豌豆蛋白或蔗糖渗漏或损失。180分钟胃孵育后，包封的酪蛋白、豌豆蛋白和蔗糖微胶囊分别保持52.03±1.27nN、60.31±0.27nN和58.23±0.12nN的高拉伸强度。因此，微胶囊能够在胃转运中存活以实现肠输送。
光学显微镜(图4)证实在180分钟胃孵育后稳定的微珠完整性，并且在180分钟后未显示出微珠边缘的收缩膜；仅在消化激活胶囊中才能识别出渗透作用。色谱(SEC)证实了180分钟后胃介质中不存在肽，而微胶囊表达了忽略不计DH；因此，在酶激活胃孵育期间避免了蛋白水解。表1和图3示出了体内酶作用的鉴定和表征。
表1：体内酶作用的鉴定和表征
肠孵育
随后在体内转运试验期间测试微胶囊的肠输送。图5说明口服摄入微胶囊35分钟后，微胶囊在十二指肠维持完整性而降解不明显。
回肠降解
微胶囊按照期望在肠道条件(体内)降解，因为蛋白质基质对pH和酶蛋白水解表现出相互敏感性，这是回肠生理载体介质的必要条件。图6说明微胶囊的降解是回肠温育时间的函数。随着时间的推移，胶囊膜逐渐降解以释放单核芯材。
释放芯材
使用诸如色谱法(图8)、Bradford检测、表面等离子体共振(图9)和具有脉冲电流检测的高pH阴离子交换色谱(HPAEC-PAD)以测量蔗糖和蛋白质，来鉴定芯、GLP-1刺激材料的释放。
包封技术的选择
图10说明了关于具有单核芯的微胶囊的新颖性，其可以控制芯在回肠释放。相反，微珠 (图10右图)代表了用于天然宏量营养素的弱递送载体，这是由于在包封结构中的天然成分缺乏隔离和区室化。然而，图10左图说明具有限定的单核芯的胶囊能够保护天然的宏量营养素。

Claims (20)

1.单核微胶囊，包含包封在耐胃、回肠敏感的聚合变性蛋白质膜壳中的芯材，其中所述芯材包含基本为溶解形式的GLP-1释放刺激剂，所述GLP-1释放刺激剂选自天然乳蛋白、天然植物蛋白、天然蛋类蛋白、二糖或其混合物。
2.根据权利要求1所述的单核微胶囊，其中所述GLP-1释放刺激剂是天然豌豆蛋白。
3.根据前述权利要求中任一项所述的单核微胶囊，其中所述芯材具有浓度为6-8％(w/v)的GLP-1释放刺激剂。
4.根据前述权利要求中任一项所述的单核微胶囊，其中所述膜壳的蛋白选自乳清蛋白分离物、乳清蛋白浓缩物、奶蛋白浓缩物或豌豆蛋白分离物。
5.根据前述权利要求中任一项所述的单核微胶囊，其中所述芯材形成所述微胶囊的至少50％(v/w)。
6.根据前述权利要求中任一项所述的单核微胶囊，其中所述芯材形成所述微胶囊的70-95％(v/w)。
7.根据前述权利要求中任一项所述的单核微胶囊，其中所述芯材包含表面活性剂。
8.根据前述权利要求中任一项所述的单核微胶囊，其中所述芯材包含7-9％的天然蛋白(w/v)。
9.根据前述权利要求中任一项所述的单核微胶囊，其中所述芯材包含二糖。
10.适于哺乳动物口服给药的组合物，所述组合物包含多种根据权利要求1-9中任一项所述的单核微胶囊。
11.根据权利要求10所述的组合物，其是食物产品、饮料、食物成分、营养补充剂或口服剂型药物的形式。
12.一种在哺乳动物中诱导饱腹感的非治疗方法，所述方法包括向哺乳动物口服施用权利要求1-9中任一项所述的单核微胶囊或权利要求10或11中任一项所述的组合物的步骤。
13.一种在哺乳动物中诱导或促进体重减轻的非治疗方法，所述方法包括向哺乳动物口服施用权利要求1-9中任一项所述的单核微胶囊或权利要求10或11中任一项所述的组合物的步骤。
14.根据权利要求1-9中任一项所述的单核微胶囊或权利要求10或11中任一项所述的组合物，用于在哺乳动物中进行血糖管理、促进胰岛素分泌或治疗或预防肥胖的方法中，其中所述微单核胶囊或组合物口服施用。
15.一种制备微胶囊的方法，所述微胶囊具有包封在耐胃聚合变性蛋白质膜壳中的单一液芯，所述方法采用双喷嘴挤出机，所述双喷嘴挤出机包括围绕内喷嘴同心形成的外喷嘴，所述方法包括以下步骤：
共挤出通过双喷嘴挤出机的内喷嘴的包含GLP-1释放刺激剂的芯形成溶液以及通过双喷嘴挤出机的外喷嘴的变性蛋白溶液，以形成微滴；
以及，在酸性凝胶浴中固化所述微滴。
16.根据权利要求15所述的方法，其中所述芯形成溶液包含基本为溶解形式的GLP-1释放刺激剂，所述GLP-1释放刺激剂选自天然乳蛋白、天然植物蛋白、二糖或其任何混合物。
17.根据权利要求16所述的方法，其中所述天然植物蛋白是天然豌豆蛋白。
18.根据权利要求15、16或17所述的方法，其中所述变性蛋白溶液选自浓度为10-12％(w/v)的乳清蛋白分离物或乳清蛋白浓缩物、浓度为4-6％(w/v)的奶蛋白浓缩物或浓度为7-9％(w/v)的豌豆蛋白分离物。
19.根据权利要求15-18中任一项所述的方法，其中所述变性蛋白溶液是热变性的，并且在热变性后立即快速冷却以防止溶液凝胶化。
20.根据权利要求15-19中任一项所述的方法，其中加热所述芯形成溶液和变性蛋白溶液。
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