（食品科学专业论文）猪血红蛋白多肽螯合铁的性质研究.pdf

摘要 猪血红蛋白多肽螯合铁的性质研究 食品科学专业硕士研究生王利 指导教师阚建全教授 汪学荣- 1 副w 4 教授 - 一丁 j ，a 1 摘要 缺铁性贫血( i r o nd e f i c i e n ta n i m i a ，i d a ) 是世界范同内严重影响人类健康的士要原冈 之一，尤其以植物性食物为主食的国家中该病发病率很高。目前，缺铁性贫血的防治士要通 过服h 3 补铁剂米实现，常见的补铁剂有硫酸弧铁、氯化弧铁、葡萄糖酸弧铁、乳酸弧铁等， 但他们在体内的生物利用率较低，并且存在明显的毒副作用。多肽螫合铁是蛋白质水解生成 的多肽与二价铁离子螯合而成的生物态铁，具有稳定性好、吸收率高、毒性小等优点，是一 种理想的补铁剂。我围猪血资源丰富，猪血营养价值很高，但冈其色泽筹，血腥味重，适口性 差，且血红蛋白不易消化吸收，冈而术被很好利心。以猪l f 为主要原料制备的猪血红蛋白多肽 螫合铁作为一种新犁的铁营养强化剂，将具有良好的戍，f j 开发前景。 本论文主要研究“猪血红蛋白多肽螯合铁”( p i gh a e m o g l o b i np o l y p e p t i d ec h e l a t e i r o n ) 的理化性质和功能性质，获得了以- 卜研究结果： 1 对猪血红蛋白多肽螯合铁的理化性质研究结果农明：( 1 ) 纯化斤的产品中术发现游 离f e2 、f e 孙，总铁含鼙1 1 1 8 ，多肽含鼍为7 0 3 6 ，水分为2 1 5 ，其他( 主要为盐和 抗氧化剂) 1 6 3 1 ；( 2 ) 猪血红蛋白多肽螯合铁易溶丁- 水，并随着水r j 酸性或碱性的增强溶 解度增人，中性条件，卜溶解度最小，随温度变化不人，雉溶丁：有机溶剂；( 3 ) 在州体和水溶 液状态，猪血红蛋白多肽螯合铁均比硫酸铁稳定； ( 4 ) 猪阻红蛋白多肽与铁螯合前后的 紫外和红外光谱都有明显的变化，说明形成了新物质。 2 猪血红蛋白多肽螯合铁的抗氧化作j j 研究结果表明：( 1 ) 猪血红蛋白多肽、猪血红 蛋自多肽螫合铁和维生素c 对碱性邻苯= 酚体系产生的超氧阴离子( o n 一) 均具有一定的清 除作川，其清除能力依次为：维生索c 猪血红蛋白多肽螫合铁 猪衄红蛋白多肽；( 2 ) 当猪血红蛋白多肽螯合铁浓度较低时，对i t ：0 ：清除率顺序为：维生索c 猪血红蛋白多肽螯合 铁 猪血红蛋白多肽；当浓度高丁0 5 0 5m g m i 。时，猪m 红蛋门多肽螫合铁组对过氧化氢清 除率共至高丁维生素c ，说明猪血红蛋白多肽螯合铁清除h ：0 ：的能力较强，是一种较好的抗氧 化剂。 3 猪皿红蛋白多肤螯合铁的抗贫血功能试验研究结果表明：( 1 ) 初断乳s d 人鼠通过喂 i 两南人学硕十学位论文 养低铁饲料和饮用去离子水，辅以每周尾静脉放血，四周后成功建立了缺铁性贫血人鼠模型； ( 2 ) 猪血红蛋白多肽螯合铁抗贫血效果明显优丁氯化铁、葡糖糖酸弧铁，与氯化高铁血 红素相当。因此，猪血红蛋白多肽螯合铁可作为种比较理想的补铁剂，片j 来改善缺铁性贫 血症状。 关键词：猪血红蛋白多肽螫合铁；理化性质；抗氧化作用；抗贫血功能 a b s t r a c t s t u d y s o np v 7 l r o n h y s i c a l 、c h e m i c a la n d f u n c t i o n a l o f h a e m o g l o b i np o l y p e p t i d e c a n d i d a t e ：w a n gl i a d v i s e r ：p r o f e s s o rk a n j i a n q u a n a s s o c i a t ea d v i s e r ：w a n gx u e r o n g a b s t r a c t i r o n d e f i c i e n c ya n e m i ai so n eo ft h el e a d i n gc a u s e s t h a th a v en e g a t i v ee f f e c t so nh u m a n b e i n g sh e a l t h p a r t i c u l a r l yi np l a n tf o o d - e a t i n gc o u n t r i e s a tp r e s e n t ，i ti sp r i m a r i l yb yt a k i n gi r o n d o s e st op r e v e n to rt ot r e a tt h ed e s e a s e ，a n dt h ec o m m o ni r o na g e n t sa r ef e l l r o u ss u l f a t e ，f e r r o u s c h l o r i d e ，f e r r o u sg l u c o n a t e ，f e r r o u sl a c t a t e ，e t c ，b u tt h e ya r er e l a t i v e l yl o wb i o a v a i l a b i l i t yi nt h e b o d y ，a n dh a v es i g n i f i c a n ts i d ee f f e c t s p o l y p e p t i d ec h e l a t e d i r o ni s p r o d u c e db yp e p t i d e s h y d r o l y s i so fp r o t e i n sc h e l a t i o no fd i v a l e n ti r o ni o n sa n df o r m e dt h eb i o l o g i c a ls t a t eo fi r o n ，a n d h a sg o o ds t a b i l i t y , a b s o r p t i o nr a t e ，t o x i c i t y , e t c ，i sa ni d e a li r o nf o ri r o n d e f i c i e n c ya n e m i a p i g b l o o di sa b u n d e n tr e s o u r c e si no u rc o u n t r y a n dp i g sb l o o di so fh i g hn u t r i t i o n a lv a l u e ，b u tb e c a u s e o ft h e i rp o o rc o l o ra n dt h eb l o o ds m e l la n dd o e sn o td i g e s te a s i l y , t h e r e f o r ei th a sn o tb e e nt og o o d u s e a st h em a i nr a wm a t e r i a lf o rp r e p a r a t i o no fp o r c i n eh e m o g l o b i np e p t i d e sc h e l a t i n gi r o nw h i c h w a san e wt y p eo fi r o nn u t r i t i o ne n h a n c e r , h a sag o o db i o l o g i c a la c t i v i t y i nt h i sp a p e r ，b ys t u d y i n gt h ep h y s i c a la n dc h e m i c a ln a t u r ea n df u n c t i o n a lp r o p e r t i e s ”p i g h e m o g l o b i nd i g e s t i o np e p t i d ec h e l a t ei r o n ”m a i n l yt oo b t a i nt h ef o l l o w i n gr e s u l t s ： 1 p o r c i n eh e m o g l o b i nd i g e s t i o np e p t i d ec h e l a t ei r o nc o n t e n ta n a l y s i s ，s o l u b i l i t y ，s t a b i l i t y t e s t i n ga n ds p e c t r u ma n a l y s i sa n do t h e rp h y s i c a la n dc h e m i c a lp r o p e r t i e s ，t h er e s u l t ss h o wt h a t ：( 1 ) a f t e rp u r i f i c a t i o n ，f r e ef e “，f e nw a sn o tf o u n di nt h ep r o d u c t ；f r e s hp o r c i n eh e m o g l o b i np e p t i d e s c h e l a t ei r o nc h e m i c a lc o m p o s i t i o na n a l y s i sr e s u l t sa sf o l l o w s ：t o t a li t o nc o n t e n ti so f1 1 1 8 ： p e p t i d ec o n t e n t7 0 3 6 ：w a t e rc o n t e n t2 1 5 a n do t h e rm a i n l ys a l ta n da n t i - o x i d a n t s ( 2 ) p o r c i n e h e m o g l o b i np e p t i d ec h e l a t ei r o ni ss o l u b l ei nw a t e r ，a n da c i do ra l k a l i n ee n h a n c e dw a t e rs o l u b i l i t y s o l u b i l i t y u n d e rn e u t r a lc o n d i t i o n si st h es m a l l e s t p i gh e m o g l o b i np e p t i d e sc h e l a t e di r o ni s i n s o l u b l ei no r g a n i cs o l v e n t s ( 3 ) t h es t a b i l i t yt e s t ss h o wt h a tt h es o l i da n ds o l u t i o ns t a t e ，p i g h e m o g l o b i nh y d r o l y s i sp e p t i d ec h e l a t ei r o ni sm o r es t a b l et h a nt h a to ff e r r o u ss u l f a t e ( 4 ) t h eu v a n d i rs p e c t r aa r es i g n i f i c a n tc h a n g e db e t w e e np o r c i n eh e m o g l o b i np e p t i d ec h e l a t ei r o na n d p o r c i n eh e m o g l o b i np e p t i d e ，w h i c hi n d i c a t e dt h ef o r m a t i o no fn e ws u b s t a n c e s 刖e昨砒t1 0 e譬 两南人。硕十。何论文 2 p o r c i n eh e m o g l o b i np e p t i d e sc h e l a t ei r o n sa n t i o x i d a t i o n ：( 1 ) p o r c i n eh e m o g l o b i np e p t i d e s ， p o r c i n eh e m o g l o b i np e p t i d ec h e l a t e di r o na n dv i t a m i nco nt h ea l k a l i n ep y r o g a l l o ls y s t e m ，a l lh a v e ac e r t a i nd e g r e eo fs u p e r o x i d eg e n e r a t e db ya n i o n ( 0 2 一) s c a v e n g i n ge f f e c t ，t h e i rr e m o v i n ga b i l i t y a r e ：v i t a m i nc p o r c i n eh e m o g l o b i np e p t i d e sc h e l a t ei r o n ”p i gh e m o g l o b i np o l y p e p t i d e ；( 2 ) w h e n t h ec o n c e n t r a t i o ni sl o w ，t h ec l e a r a n c er a t eo fh 2 0 2o r d e r ：v i t a m i nc p o r c i n eh e m o g l o b i n d i g e s t i o np e p t i d ec h e l a t ei r o n ”p i gh e m o g l o b i nd i g e s t i o np e p t i d e ；w h e nt h ec o n c e n t r a t i o ni sh i g h e r t h a n0 5 0 5m g m lc l e a r a n c eo fp o r c i n eh e m o g l o b i np e p t i d ec h e l a t ei r o ng r o u po nh y d r o g e n p e r o x i d ec l e a r a n c er a t ew a se v e nh i g h e rt h a nv i t a m i nc ，p o r c i n eh e m o g l o b i np e p t i d ec h e l a t ei r o ni s ag o o da n t i - o x i d a n t 3 p o r c i n eh e m o g l o b i np e p t i d ec h e l a t ei r o n a n t i a n i m i ae x p e r i m e n t a ls t u d i e s ：s dr a t sw e r e f e e d i n gl o w - i r o nf e e da n dd r i n k i n gd e i o n i z e dw a t e r ，s u p p l e m e n t e db y w e e k l yt a i lv e i nb l e e d i n g ， s u c c e s s f u le s t a b l i s h e di r o n d e f i c i e n c ya n e m i ai nr a t sa f t e rf o u rw e e k s m o d e lu s e dt os t u d yp o r c i n e h e m o g l o b i np e p t i d e sc h e l a t e di r o n e f f e c to fi m p r o v i n gi r o nd e f i c i e n c ya n e m i ai nr a t s ，c o m p a r e d w i t ht h ef e r r o u sc h l o r i d e ，p o r t u g u e s es u g a ra c i df e r r o u sc h l o r i d e ，h e m i n t h es t u d yf o u n dt h a t p o r c i n eh e m o g l o b i np e p t i d ei r o nc h e l a t i o na n t i a n e m i ce f f e c t i s s u p e r i o rt of e r r o u sc h l o r i d e ， p o r t u g u e s es u g a ra c i df e r r o u sc h l o r i d ea n dm a d ee v e nw i t hh e m i n t h e r e f o r e ，p o r c i n eh e m o g l o b i n p e p t i d ec h e l a t ei r o nc a nb eu s e da sak i n do fi d e a li r o na g e n tt oi m p r o v et h ei r o nd e f i c i e n c ya n e m i a k e yw o r d s ：i r o n - d e f i c i e n c ya n e m i a ； i r o n ；p h y s i c a la n dc h e m i c a lp r o p e r t i e s ； p i gh e a m o g l o b i np o l y p e p t i d e sc h e l a t e a n t i o x i d a n t ；a n t i - a n e m i af u n c t i o n ； 独创性声明 学位论文题目：猹鱼红蛋自垒肽鳌佥迭鲍性厦珏窒 本人提交的学位论文是在导师指导下进行的研究工作及取得的 研究成果。论文中引用他人已经发表或出版过的研究成果，文中已加 了标注。 学位论文作者： 元i 1 签字日期： d7 年l 月舌日 学位论文版权使用授权书 本学位论文作者完全了解西南大学有关保留、使用学位论文的规 定，有权保留并向国家有关部门或机构送交论文的复印件和磁盘，允 许论文被查阅和借阅。本人授权西南大学研究生部可以将学位论文的 全部或部分内容编入有关数据库进行检索，可以采用影印、缩印或扫 描等复制手段保存、汇编学位论文。 ( 保密的学位论文在解密后适用本授权书，本论文：口不保密， 口保密期限至年月止) 。 学位论文作者签名：矽 签字日期：。9 年阴日 导师签名： 料蝴：巧 朋日 i 第1 章文献综述 第1 章文献综述 1 1 微量元素铁的研究进展 1 1 1 微量元素铁的分布、含量及生理功能 铁( i r o n ) ，原子序数2 6 ，在地球表面主要的稳定氧化数为+ 2 禾1 1 + 3 ，在地壳中丰度居 第4 位。铁在动物体内分布广泛，几乎所有组织都含有铁，且人部分以蛋白质复合物的形式存 在，并以多种形式参与生命活动中的物质代谢和能量代谢。正常人体内铁的含鼙为3 5 6 0 m g k g ，其中6 5 7 0 存在于循环红细胞的血红蛋白中，2 5 3 0 为贮存铁，以铁蛋白 及含铁血红素的形式存在丁网状内皮系统( 肝、脾、骨髓等) 中，约5 存在于肌红蛋白及 各种含铁的酶( 过氧化氢酶、过氧化物酶、细胞色素等) 中。在血浆中转运的铁仅l t , - 0 1 左右【1 1 。铁有多种功能，主要表现在：铁以血红蛋白的形式存在于红细胞中，以肌红蛋白形 式存在于肌肉中，担负体内运输氧和二氧化碳的作朋；以运铁蛋白和铁蛋白的形式存在丁血 清中，以子宫转铁蛋白形式存在丁胎盘中，以乳铁蛋白形式存在丁哺乳动物乳汁、胰液、泪 液及白细胞胞浆中；以铁蛋白和黄素铁蛋白的形式存在丁月f ：脾中；在禽卵和爬行类卵蛋白中 存在的是卵转铁蛋白；并且铁还是构成机体内许多代澍酶的活性成分，如铁硫蛋白、细胞色 素、细胞色素氧化酶、过氧化物酶等；铁与某些酶的活性有密切的关系，如乙酰辅酶a ，琥 珀酸脱氢酶、黄嘌呤氧化酶，细胞色素还原酶，在细胞生物氧化过稗中发扦着重要的作用。 现代医学研究证明，铁与能鼙代谢密切相关，冈为二羧循环中有一半以上的酶和闪f 含铁或 者只有铁存在时才能发扦其生化作用，完成生理功能i 2 1 。 铁的存在形式不同，它们的特性 和作川也不同，但无论何种形式的铁都足动物所必需的，是人和动物体所必需的微量元素之 o 当机体缺铁或铁的利川不良，上述这些成分的形成和活性即受到严重的影响，从而导致 体内氧的运输、贮存、二氧化碳的运输及释放、电子的传递、过氧化物的氧化还原过程等发 生紊乱，出现病变，了f ：且发生各种疾病。此外，铁还影响动物体内的蛋白质合成和免疫机能 【引，在临床上可发生胃肠道，体液循环、神经等系统的功能障碍，另外贫血导致携氧不足更 使功能障碍加重。 1 1 2 不同形式铁的吸收特点 机体对不同食物中铁的吸收率是不同的，午f f 物性食物中的铁一般为无机铁，吸收率较低， 多在1 0 以卜，如人米中铁的吸收率约为l ，玉米和黑豆约为3 ，莴一约为4 ，小麦约为5 ； 肉、禽、鱼等动物性食物的铁吸收率一般较高，如鱼约为1 5 ，肝脏约为2 2 。那些肉类在饮 食中所l l 比例较小的圜家，即使饮食中的总铁含量不低，其铁缺乏发病率仍然很高【4 l 。那是 冈为铁的吸收1 铁的存在状态有关，首先只有溶解状态的铁才可被吸收，二价铁离子比三价 铁离子溶解度人，含j 价铁的化合物其牛物利川率极低，所以二价铁离子更易吸收。植物性 两南人学硕f ：学何论文 食物中的铁多以三价的胶态氢氧化铁和铁盐形式存在【5 】，溶解性很差。口服碱性药物可降低 铁的溶解度，冈此也妨碍了铁的吸收。无机铁盐中的铁在人体胃肠道中会与某些成分如植酸、 碳酸、磷酸、草酸、鞣酸等分子形成不易被动物吸收的难溶性化合物，易同二价金属离子产 生拮抗，影响其在小肠的吸收和机体的利用率【6 】。研究表明，植酸等盐的存在会减少f e s 0 4 来源的铁在小肠的吸收，主要是冈为形成了不溶的铁复合物，而维生素c 、| ，胱氨酸、谷胱 甘肽等还原物质，它们能将二价铁离子还原为二价铁离子，保持铁在偏碱性的十- 二指肠中的 溶解性，具有明显的促进离子铁吸收作用。s i e g e n b e r g 等f 7 j 另有研究指出，抗坏血酸、t - 胱 氨酸等还原剂能促进铁的吸收，它除了能使铁保持还原态以外，还可能与铁形成小分子螫合 物，而这种螯合物很容易被小肠上皮细胞吸收。冈此，既是抗氧化剂义能作为螯俞剂，发挥 双重作j j i 剐。 m i l l s 【9 l 推断铜既能以离子铜也能以完整的复合形式透过小肠粘膜细胞，对r j ：铁也有类 似的发现，血红蛋向铁或者含铁的部分如氧化血红素铁可能是完整地被吸收的【1 0 】。h a l l b e r g ， s o l v e l l $ 1 1 t u r n b a l l 等人发现血红素铁的吸收不受食品中植酸盐的阻锝作j j ，也不受维生素c 的促进作川，说明其吸收机理和离子铁不同。m a r t i n e z t o m e s 春l l l a y r i s s e 通过研究认为，蛋 白质的降解产物对丁来自血红蛋白或肌红蛋白的【f i 红素铁的吸收是必要的( j ，这些降解产 物中主要是肽类。而金属元素与蛋白质、糖类等或其降解物形成的螯合物能使铁任小肠碱性 环境中保持溶解状态【1 2 j ，较无机盐化学稳定性高，在消化道中人人降低了元索间( 如c a 、 c u 、f e 、z n 、m n 等二价离子) 的拈抗作用，同时也减少了1 0 植酸、草酸等结合生成沉淀的 机会，有利丁- 金属元素的吸收。此外，可以减少铁离r 对食物中维生素的破助i ，而0 符种营 养物质、抗生素相释性极佳，具有协同作j j ，并爿能减少对消化道的不良刺激。 1 1 3 铁的吸收代谢及调控机制 铁的吸收机理较为复杂，与人体对其它营养素的吸收类似，铁吸收的主要部位在十二指 肠和空肠的上端粘膜，胃和小肠的其余部分也有少量吸收。体内缺氧、贫血、红细胞生成加 速等缺铁发生时，均促进铁的吸收；而体内铁过多时，铁的吸收能力臼动减弱。由衰老红细胞 破坏后释放的血红蛋白及其他铁蛋白分解代谢释放出米的铁义可彳r 效地川丁重新合成血红 蛋白和铁化合物。 1 1 3 1 离子铁的吸收机制 对铁的吸收机制，一直以来有过很多争议，随着分子生物学技术的1 i 断发展，以及铁代 谢研究的不断深入，j l ；p , p 新的铁代谢分子相继被发现，使我们对肠道铁吸收和体内铁稳态的 调控机制渐渐有了较为清楚的认识。目前关丁小肠铁吸收转运的机理，得剑较多认同的观点 是e a s t h a n 等提出的1 卜受体介导的铁吸收转运学说( 图1 一1 ) ( 1 ) 刷状缘处的摄取 2 第1 章文献综述 肠道离子铁的吸收机制：铁穿过小肠细胞面向肠腔的微绒毛膜，是小肠铁吸收的限速步 骤，当机体缺铁时，发生在该处的铁吸收增加，反之则减少。食物中的无机铁绝人部分是以 f e 形式存在的，肠道铁吸收的第一步首先是在位于小肠细胞微绒毛膜上的细胞色素b 高铁还 原酶l ( c y t o c h r o m ebf e r r i cr e d u c t a s e1c y b r d1 ) 的作用下，将f e 3 + 还原成f e 2 + ，再经小 肠细胞面向肠腔的微绒毛膜面上的二价金属转运体( d i v a l e n t m e t a lt r a n s h o r t e rl ，d m t 一1 ) 将f e 3 + 转入胞内。d m t l 作为一二价金属离子载体，不仅可以转运铁，还可以转运z n “、m n “、c u “、 c o “、n i 2 + 和有毒金属离子p b 2 + 和c d “。 脯艘 铀嵌细匏 敷赦 图卜1 铁的吸收机制 f i g 1 1d i a g r a mo fm e c h a n is mo fi r o na b s o r p ti o n 注：m u c i n ：粘篮 j ；a s c o r b a t e ：抗上1 ；j i l l 酸；h e m 0 9 1 0 b i n ：血红蛋白；m y o g l o b i n ：肌红蛋 j ；h e i n e ：j f i l 红素：； g l o b i n ：球蛋 j 降解产物：m ：m o b i l f e r r i n 变异铁蛋 j ；p ：p a r a f e r r i t i n 类钦蛋 j ； t ：转钬蟹【，j ； i i ： 金属卟啉铁；f e r r i t i n ：铁蛋 j ；h e p h a e s t i n ：血浆铜蓝蛋白i f d 系物；d c t - 1 ：二价阿 离f 转运蛋 j ( 2 ) 铁在小肠细胞内的转移 当铁跨过肠腔微绒毛膜进入小肠细胞后，在粘膜细胞巾，铁不可能以离子的形式通过细 胞，冈为这样会导致门由基的生成，从而破坏膜结构，进而导致组钐l 损伤。冈此，铁从刷状 缘向基底膜的转运以及在细胞内的暂时储存必须要有细胞内蛋白的参与。目i j 研究最清楚的 细胞内结合铁的胞浆蛋白是玄铁铁蛋白( a p o f e r r i t i n ，a p o f n ) ，肠腔内的_ 二价铁离子进入 小肠粘膜上皮细胞后，在a p o f n 表面被氧化成三价铁，然后进入中空体内，以铁蛋门的形式成 为储存铁，暂存在肠粘膜上皮细胞的l 临时贮存场所一铁池( i r o np 0 0 1 ) ( 3 ) 铁穿过基底膜的转移 通常认为铁被粘膜细胞摄取后仃两种代谢途径：转运过基底膜进入血液或与特异的胞浆蛋 白结合成为储存铁或功能性铁，通过哪条途径代谢是由机体对铁的需求决定的。 3 两南人学硕十学何论丈 当机体对铁需求高时，如体内缺氧、贫血、红细胞生成加速等缺铁时，铁从铁蛋白中游离 出来，由负责基底膜面铁转运的载体将f e 2 + 氧化成f e 3 + ，使f e 3 + 从肠细胞中进入入血液；此时， 人部分的铁由f - j 静脉进入肝脏，并很快刺激肝脏细胞合成去铁铁蛋白，义促使肠粘膜上皮细胞 对肠腔内铁的吸收；有少量的铁出现在淋巴管内，其生理代谢意义还不清楚，这部分铁通常会 重新被血液同收；其余的铁则进入需铁组织，从而完成铁的吸收和运转过程。 机体内铁过多时，与特异的胞浆蛋白结合而滞留在肠细胞内，一部分可根据身体对铁的需 要情况，重新动刚并转入血并与转铁蛋白结合，另一部分则可能随肠细胞的衰老脱落而返同 肠腔而被排泄【”1 。c r o s b y 等研究发现人鼠吸收铁的最终调1 ，冈素足小肠前段粘膜细胞中铁的 浓度。铁缺乏的人鼠，肠粘膜细胞内铁浓度_ 卜降，大多数已吸收的铁i 叮直接进入血液；而体 内铁贮备丰寓的人鼠，肠粘膜可停i ：吸收铁【1 4 1 。 1 1 - 3 2 螯合物模式的铁吸收模式 螯合物模式的铁摄取与离子铁不同。1 9 5 5 年以前，普遍认为只有无机铁才能够被吸收。 后米w a l s h 等【1 5 j 发现肉中有人量的铁被吸收。随斤c a l l e n d e r 臀f 1 6 j 表明抗朗：血酸并不能增加血 红蛋白铁的吸收，h a l l b e r g ，s o l v e l l n i t u r n b a l l 等人发现血红素铁的吸收不受食品中植酸盐 的阻僻作， ，并指出血红素铁以血红素或血红蛋臼铁络合物的形式进入小肠上皮细胞的。说 明其吸收机理和离子铁不同f 1 7 】。m a r t i n e z t o m e s 和l a y r i s s e 通过研究认为，蛋白质的降解产 物对丁米白血红蛋白或肌红蛋白的血红素铁的吸收足必要的，这些降解产：物中包括多肽1 1 8 l 。 目前认为螯合物吸收模式：( 1 ) 二二价金属离子和肽形成低分，螯合物，j f 经稳定化：( 2 ) 多肽螯合物与特殊的载体肤( 可能是谷胱甘肽) 结合：( 3 ) 主动转运透过料膜细胞的刷状缘：( 4 ) 吸收进入粘膜历：a 完全或部分水解为氨基酸和离子，离r 住细胞内与赁门绵合储存或山离f 途径进入血液。b 完整的螯合物不经水解而转运到底膜，在底膜完全或部分水解，离f 利膜 上的完整蛋白结合进入血液。c 以原始的肽类似物结合底膜上的谷胱甘肽进入血液i l9 1 。 从这个吸收模式可以推知，矿物元素多肽螯合物要优丁- 有机酸矿物盐和无机盐，多肽整 合物的金属离子通过多肽的吸收途径进入肠细胞。而无机盐金属离子走离子吸收途径，有机 酸矿物盐能部分改善金属盐的溶解性，也可能减少无机盐常遇剑的杂质离子十扰，f 日它们的 晟终吸收途径都是走离子吸收途径，吸收速度和效率低j ：多肽螯含物。 1 1 3 3 铁在体内转运和利用的机制 由上皮细胞进入剑血液中的铁人部分与血浆中的转铁蛋f 相结合，并由转铁蛋白将之转运 到各组织，只有少鲑的铁朱与转铁蛋白结合。一般的体细胞与小肠上皮吸收细胞住吸收血浆 铁时是相似的。血浆中与转铁蛋白结合的铁通过经典的高亲和力、低效率笼形赞广 内吞路径 ( c l a s s i c a lh i g h a f f i n i t y ，l o w c a p a c i t yc l a t h r i n c o a t e de n d o c y t i cp a t h w a y ) 进入细胞 【2 0 】。真核细胞原生质膜上存在转铁蛋白受体，结合铁的铁转铁货向i j 细胞膜上的转铁蛋白受 体结合，通过细胞内吞作h j 进入细胞形成核内体。核内体分泌一种酸性物质，在这种酸性环 境卜铁从转铁蛋向中释放出米，释放5 的铁心丁合成血红蛋白和其他化合物，或储存在铁蟹 4 笫1 章文献综述 白( f e r r i t i n ) 中。然后转铁蛋白受体( t f r ) 和去铁转铁蛋白( ( a p o t f ) 被转运剑原生质膜上， a p o - t f 暑i l t f r 分离进入再循环。铁摄入量高的组织，如红细胞前体、肝、胎盘等含有人量的转 铁蛋白受体。受体含量随细胞铁需求量的变化而变化，细胞铁需求鼙的增人会导致转铁蛋白 受体数量的增加1 2 1 1 。 血浆中1 卜转铁蛋白结合铁通过另一种称之为低亲和力、高效率非转铁蛋白受体依赖路径 ( 1 0 w a f f i n i t y h i g h c a p a c i t yt r a n s f e r r i t i nr e c e p t o ri n d e p e n d e n tp a t h w a y ) 进入细胞 【2 2 1 ，此途径还没有完全被定义。大部分存在于血浆中的_ = 1 仁转铁蛋白结合铁以柠檬酸铁( f e 3 + ) 的 形式存在【2 3 1 。转铁蛋白结合铁摄入到细胞中的速度较慢，可以限制自由基的形成：而1 卜转铁蛋 白结合铁摄入速度较快，可能会促进自由基的形成而对细胞造成损害f 2 4 1 。 1 1 3 4 铁的排泄 甲在1 9 3 7 年，m cc a n c e 和w i d d o w s o n 就指出，机体排泄铁的能力相当有限，以后，许多研 究者的研究结果都证实了这一点。铁- t t l f f l l f 是有限的而且较雉调仉冈此机体不是通过j t t f f t t t 而 是依靠吸收米调1 ，铁的平衡的【2 5 】。由粪中排出的铁，绝人部分是朱能消化吸收的饲料铁，仅 有极少数是由丁消化道上皮细胞的脱落而来的。肾脏是铁的主要排泄器官。除通过粪、尿排 泄铁外，动物和人还能通过排汗、脱毛( 发) 损火部分铁。还有一点席注意，机体也从片目汁分 泌一些铁，但随j j 日汁进入肠腔的铁，儿乎都能被肠道重吸收。同时，止常动物体内的铁还保 持一个相当恒定的水平。研究表明，动物体主要是通过调1 y 肠道铁的吸收而保持铁的稳衡的。 1 1 4 缺铁性贫血的危害及其检查 缺铁性贫血的危害：缺铁性贫血( i r o nd e f i c i e n ta n e m i a ，i d a ) 是遍及伞球的营养性疾病， 是最常见的微量元素营养素缺乏病之一【2 6 l 。世界卫生组织( w h o ) 凋查，成年男性发病率为1 0 ， 女性2 0 ，孕妇4 0 ，儿童高达5 0 【2 7 】。其发病率较高，波及人群较广，至今仍是世界各国节午遍 而重要的健康问题，尤其是在以植物性食物为主食的国家，发病率很高，甚拿仃的高达5 0 以 上。我国的流行病学调奇结果表明，妇女、婴儿和儿童足高危人群。i d a 不仅影响贫阻，而且 由于机体含铁酶和铁依赖酶活性降低，引起i f ! 血液系统农现，对人体钾力、体格发育、免疫 系统、消化吸收功能、劳动能力等均有较人影响【2 2 , 2 8 l ，i d a 可增加分娩时女性死亡率和婴儿夭 折率，减缓儿童智力发育，降低：作效率，降低对感染的抵抗力。由丁铁经胎龠转给晕较少， 刚此胎儿的肝脏、脾脏铁储量低。而母乳不能有效供给婴幼儿与幼备铁的需要。冈此，供给 有效的铁对预防人群和幼备铁缺乏是必须的。 5 两南人学硕十学何沦文 缺铁性贫血的检查：缺铁性贫血( i r o nd e f i c i e n ta n e m i a ，i d a ) 是指由r 铁摄入、吸收不 足，或需求量增加，或丢失过多等原冈导致体内储存铁缺乏，影响血红素的合成所引起的贫 血。 缺铁性贫血的临床表现主要有以下几个方面，即组织缺铁的表现，贫血的表现，发生缺 铁的原发病表现。贫血表现：贫血发生缓慢，患者逐渐适应，早期可无症状或症状轻微，常见 的有头晕、头痛、面色苍白、周身乏力、易疲倦、活动后心悸、气促、眼花、耳鸣等。体征： 除皮肤、勃膜苍白外，毛发干燥、无光泽，指甲扁平、薄、脆，易碎裂，部分患者有反甲或 脾轻度肿人。骨髓象：骨髓涂片警现增生活跃，幼红细胞数鼙增多，早幼红和中幼红细胞比例 增高，染色质颗粒致密，胞浆少，粒系统和巨核细胞系统止常，铁染色：细胞外铁减少或缺欠， 铁粒幼细胞极少或消火【2 9 l 。红细胞运输氧刷二氧化碳的功能是由它所含的血红蛋白米完成 的，如果红细胞数少丁4 1 0 1 2 几，应疑为体内铁营养不良，如少7 - 3 0 0 万m m 3 ，则应确诊为贫血； 转铁蛋门作为动物运铁的载体，在动物体内的铁代谢过程中起着极为关键的作j j ，转铁蛋白饱 和度降低， 1 5 则可能发生了贫血。血清铁蛋白的含鼙可以确定动物体铁的营养状态，能够较 真实地反应肝脏及体内的铁总量，已成为检测缺铁、缺铁性贫血及铁负荷过多的仃效指标；缺 铁时血清铁蛋白降低， 4 5 g l i b ) 表示血红素的合成订障碍。 1 1 5 缺铁性贫血的防治 对丁缺铁性贫血的防治，根本就是维持体内铁的平衡，首先每人的膳食均衡，红色肉类、 人乳、动物血、肝脏等含有丰富的铁，且肉类食物中肌红蛋白、血红蛋白经蛋门酶消化后， 游离出的血红素铁可以直接进入肠粘膜细胞，吸收率高，且不受膳食中其它冈子的影响。肉 类中存在的一些冈子还可促进离f 铁的吸收。蛋白质分解后的氨丛酸、酞胺及按类均叮与铁 形成易丁溶解的弧铁鳌合物，可带动铁的吸收率增高。 如果以植物性食物为主，还原剂如维生素c 、枸橼酸、乳酸、丙酸及琥珀酸等均可使二价 铁还原成铁，以利丁吸收。 人群调查表明，膳食铁的生物吸收率过低是i d a 发病率高的重要i 火l 素之一。另外，当机体 需铁餐增加，如妊娠妇女和婴幼儿等容易忠i d a 。对丁它的治疗，可通过增加膳食铁含餐和提 高铁生物利川率来预防。对丁某些疾病造成的i d a ，如胃酸缺乏性疾病、消化性溃疡、钩虫病 等则应先治好疾病。目前，国内外对预防缺铁性贫血的研究上要侧重丁在食物中进行铁的添 加强化以提高铁的摄入量，通过各种铁强化食。u 1 - ) 2 满足机体对铁的需要，但实践表明传统的 铁强化食晶中铁的吸收率仍较低，有的冈存放时i 兀j 较久，易被氧化或与食 中其他成分发生 反应而影响食物的感官性状和营养。冈此，研制j 有生物利j j 率高，适口性好的符合人众化 6 第2 章猪血红蛋向多肽螫合铁的理化性质研究 需要的补铁食品是目前营养学和食品生产领域研究的热点。 1 1 6 多肽螯合铁盐作为铁添加剂的理论依据 自1 7 世纪初，化学界发现并制备出螯合物以来，螫合物的研究和麻朋在很多行业都得剑 了很人的发展。2 0 世纪7 0 年代，微量元素螯合物的研究推动了螯合物在人类营养和动物营养 中的应用。国内外众多学者通过j 1 泛研究，发现多数矿物质元素的吸收均以蛋白质为载体， 如钙的吸收需要肠粘膜上的钙转运蛋白，铁的吸收需要铁转运蛋白。并且多种矿物元素住体 内也是以种与蛋白质结合的形式存在或发挥作用。 氨基酸和肽与钙、锌、铜、铁等矿物离子形成的螯合物，可增加金属离子在肠腔中的溶 解度，或者氨基酸或肽类起着金属离子载体的作j j ，从而促进了机体对这些离子的吸收1 3 0 l 。 l a y r i s s e 3 1 l 首次发现某些肉类能够促进机体对离子铁的吸收，后米众多研究者认为，肉类中 促进铁吸收的物质实际上是肉类蛋白质在胃肠道中消化产生的某些肽或氮基酸。h o p p i n g 研究 认为铁是以螫合物形式被吸收的。s a l t m a n 等通过一系列研究，提出了铁的吸收转运机制，他 们认为住动物的肠腔内，不论是f e 3 + 还是f e “，都必须j 内源或外源配他体结合形成络合物， 再以此形式吸收并进一步转运。f o u a d 指出，位于无元或人元环络合物中心的金属离子可通过 小肠绒毛刷状缘，以小肽形式吸收。以后，v a nc a m p e n 、l i n d e r t l l g l a h n 等许多研究者【3 2 , 3 3 , 3 4 】 研究了氨基酸及肽对铁吸收的影响。从另一角度讲，细胞膜是由蛋白质和类脂组成，它趋细 胞内外环境的天然屏障。铁离子要穿过细胞膜，需要一种载体分子将之包被起来，形成一种 有机的脂溶性表而，才能穿过细胞膜。s u t t l e 等人研究发现，饲料中某些矿物元素，如铜、 锌、锰等通过吸收结合位点的竞争，影响铁的吸收1 3 5 】。 由于无机盐类铁添力n n f i i 化吸收率低，稳定性著，游离铁离子还会催化人多数维生素使 之火活。过多的铁离子还会引发人体的白由基反应，从而导致细胞老化e l l s ) p _ 亡【3 6 j 。如果以螫 合物的形式添加则可避免这些副作川。 氨毖酸螯合铁作为第二代补铁剂，生物利用率普遍反映效果较高。矿物质与氨基酸或肽 螯合以后就由氨基酸或肽的通道被吸收，而不必再走离子通道，人人提高了吸收效率。小肽 的吸收理论j i 泛被人们所接受，研究表明，肽与游离氨基酸( f a a ) n ：动物体内具有相且独立的 吸收机制，且与氨基酸运输体系相比，肽吸收具有吸收快、能牦低、效率高、载体小易饱 和等优点f 3 7 , 3 8 l