杏鑫注册开户_正磷酸盐对非血红素铁生物可利用性的影响机制之磷酸氢氧化铁纳米颗粒的形成与递送

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责任编辑:食品科学

中国海洋大学食品科学与工程学院的曾名湧、吴浩浩等人在Food Chemistry上在线发表了文章《Orthophosphate affects iron(III) bioavailability via a mechanism involving stabilization and delivery of ferric hydroxide-phosphate nanoparticles》,该研究探讨了正磷酸盐对三价铁溶解性、化学形态和生物可利用性的影响。该文将于Food Chemistry 2021年6月15日刊出。曾名湧教授、吴浩浩副教授为本文共同通信作者。

研究亮点:

  • 正磷酸盐能够抑制三价铁水解沉淀,形成了磷酸氢氧化铁纳米颗粒而有助于三价铁溶解
  • 小肠环境酸性pH和平衡盐会造成磷酸氢氧化铁纳米颗粒的聚集,从而不利于三价铁在小肠内溶解
  • 动物蛋白消化产物能够阻止磷酸氢氧化铁纳米颗粒的聚集,进而促进三价铁在小肠中溶解
  • 磷酸氢氧化铁纳米颗粒可被肠上皮细胞以内吞作用和铁还原解离两种途径吸收

铁是人体生长发育过程中必需的矿质元素之一,参与了人体一系列重要的生化反应。非血红素铁是膳食铁的主要组成部分,通常以三价铁的形态存在,在胃肠消化过程中极易形成氢氧化铁沉淀而不易被人体吸收。正磷酸盐广泛存在于水、食物以及胃肠消化液中。早期动物及人体实验表明,正磷酸盐的摄入会对膳食中非血红素铁的吸收产生一定的影响,但研究结论并不一致,内在机制尚不清楚。因此,中国海洋大学食品科学与工程学院的曾名湧教授团队探讨了正磷酸盐对三价铁溶解性、化学形态和生物可利用性的影响。

在中性磷酸盐缓冲体系中,通过原子吸收测定上清液的铁含量发现,随着溶液中初始磷铁摩尔比([P/Fe]init)升高,三价铁溶解性逐渐增加,当[P/Fe]init≥0.6时,三价铁完全溶解。激光动态光散射结果表明,随着[P/Fe]init升高,上清液中颗粒计数率先升高后降低,而颗粒的平均粒径则逐渐下降至趋于稳定。水合粒径分布和透射电镜观察表明,上清液中的颗粒是由直径约4 nm的单体聚合而成的纳米聚集体,[P/Fe]init越高,单体的聚集程度越低。紫外全波长扫描发现,随着[P/Fe]init升高,上清液中的颗粒在Fe(III)-PO4特征吸收272nm处吸光度逐渐增加,在Fe-OH特征吸收区间300~500 nm的吸光度逐渐下降,表明在此过程中,上清液颗粒中Fe(III)-PO4键逐渐形成,并取代了Fe(III)-OH键。X-射线能谱分析发现,当[P/Fe]init ≤ 2时,上清液颗粒中磷铁比呈线性增加,而[P/Fe]init > 2时,上清液颗粒中磷铁比逐渐趋于稳定至接近1。以上结果表明,正磷酸盐能够抑制三价铁水解并形成磷酸氢氧化铁纳米颗粒(Fe(OH)P-NPs),从而有助于三价铁的溶解。

本研究还考察了小肠环境pH、平衡盐及动物蛋白消化产物对正磷酸盐溶解三价铁能力的影响,结果表明,小肠酸性pH和平衡盐会造成Fe(OH)P-NPs的聚集,从而阻碍三价铁在小肠内溶解;动物蛋白消化产物能够阻止Fe(OH)P-NPs的聚集,进而有助于三价铁在小肠中溶解。另外,在单层分化的Caco-2肠上皮细胞模型中,通过钙黄绿素荧光淬灭动力学,利用亚铁络合剂红菲绕啉二磺酸钠来区分铁还原解离和纳米颗粒内吞作用两种途径,研究了动物蛋白消化产物对三价铁生物可利用性的影响,结果发现,动物蛋白消化产物能显著促进三价铁的肠道吸收,此过程涉及Fe(OH)P-NPs的内吞吸收和铁还原解离吸收两种机理。

本研究阐释了正磷酸盐对非血红素铁溶解性和生物可利用性的影响及其内在机理,可为铁营养素的生物可利用度评估及稳态递送体系开发提供一定的理论和技术指导。

作者简介

曾名湧(通讯作者),中国海洋大学食品科学与工程学院教授,博士生导师,中国海洋大学三亚研究生院院长,省级教学名师。曾名湧教授主要从事水产品保鲜与高值化利用方面的教学、科研和推广工作。教学方面,担任《食品保藏探秘》国家精品在线开放课程团队负责人,主持国家虚拟仿真实验教学项目《鱼糜及其制品工业生产全流程仿真》,主编出版了《食品保藏原理与技术》(国家级精品教材)、《食品工艺学导论》、《天然食品添加剂》和《Marine Protein and Peptide-Biological Activities and Applications》(参编)等教材和著作10余部。科研方面,先后主持或参与完成了20余项国家级和省部级科研项目,发表SCI、EI收录论文100多篇,授权国家发明专利10余项。

吴浩浩(第一作者),中国海洋大学食品科学与工程学院副教授,硕士生导师,中国食品工业协会理事,曾公派赴美国马里兰大学和美国食品药品监管局联合培养。研究方向:1. 海洋食品(鱼虾贝藻)稳态化递送矿物质营养素;2. 海洋微藻营养功能与加工。承担了国家和省部级科研项目5项;在国内外知名期刊发表学术论文30余篇,他引次数达300余次;授权国家发明专利2项。

(该文章《Orthophosphate affects iron(III) bioavailability via a mechanism involving stabilization and delivery of ferric hydroxide-phosphate nanoparticles》在线发表于Food Chemistry。)

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