【摘要】： 鐵是人體必需的微量礦物元素之一，主要參與氧的運(yùn)輸和能量代謝。鐵缺乏是個(gè)世界性營(yíng)養(yǎng)失調(diào)問(wèn)題，占世界總?cè)丝诘?／3人群面臨著鐵缺乏的威脅。稻米是主要糧食作物，為世界上一半人口提供能量和營(yíng)養(yǎng)的需要，提高稻米鐵含量及鐵生物有效性可有效改善人體鐵營(yíng)養(yǎng)狀況。本研究利用體外消化／Caco-2細(xì)胞模型研究了稻米籽粒鐵生物有效性差異，以及葉面鐵肥、土壤類型、種植地點(diǎn)和年份對(duì)稻米鐵生物有效性的影響。結(jié)果如下： Caco-2細(xì)胞接種于Transwell細(xì)胞轉(zhuǎn)運(yùn)培養(yǎng)槽的聚碳酯微孔濾膜上，在37℃和5％二氧化碳濃度培養(yǎng)條件下，培養(yǎng)21d，細(xì)胞跨膜電阻值穩(wěn)定在590 Ohms·cm~2；甘露醇透過(guò)率低于0.07％·h~(-1)·cm~(-2)；腸腔側(cè)(AP)堿性磷酸酶活性顯著高于基底側(cè)(BL)。表明，在本實(shí)驗(yàn)室條件下，Caco-2細(xì)胞模型能夠形成與小腸上皮細(xì)胞相似的形態(tài)學(xué)結(jié)構(gòu)，細(xì)胞間已形成緊密連接，并產(chǎn)生極化狀態(tài)，可作為腸道吸收的體外模型。 在不同鐵濃度和pH下，研究Caco-2細(xì)胞吸收轉(zhuǎn)運(yùn)模型(模型Ⅰ)和細(xì)胞吸收轉(zhuǎn)化模型(模型Ⅱ)對(duì)鐵的吸收性能。結(jié)果表明，兩種模型鐵吸收均與pH呈負(fù)相關(guān)，鐵吸收隨鐵濃度增加而增加；當(dāng)鐵濃度25μmol／L以上時(shí)，，模型Ⅱ鐵吸收增加趨勢(shì)顯著低于模型Ⅰ。表明，在高鐵濃度時(shí)，模型Ⅱ有一定局限性。因此，本研究以下試驗(yàn)均采用模型Ⅰ。 對(duì)Caco-2細(xì)胞鐵吸收影響因素表明，草酸鹽對(duì)二價(jià)鐵抑制作用大于三價(jià)鐵，隨草酸鹽／鐵摩爾比，對(duì)二價(jià)鐵抑制逐漸增加，5：1時(shí)有最大抑制；僅摩爾比為3：1以上時(shí)，草酸鹽對(duì)三價(jià)鐵有抑制作用。隨硅酸鹽／鐵摩爾比增加，二價(jià)鐵生物有效性逐漸降低，摩爾比為3：1時(shí)，鐵生物有效性最低；硅酸鹽對(duì)三價(jià)鐵無(wú)影響。植酸對(duì)二價(jià)鐵抑制作用大于三價(jià)鐵。隨著鈣和鋅水平增加，二價(jià)鐵生物有效性出現(xiàn)不同程度的降低，最大的抑制分別出現(xiàn)在鈣／鐵摩爾比為1：1時(shí)和鋅／鐵摩爾比為3：1時(shí)。半胱氨酸、胱氨酸和抗壞血酸對(duì)細(xì)胞鐵吸收有促進(jìn)作用，且隨濃度增加而增加。不同鐵化合物生物有效性比較表明，檸檬酸亞鐵和血紅素鐵鐵生物有效性最高，元素鐵粉最低，但減小其粒徑可顯著提高鐵生物有效性，與其他鐵化合物相比，元素鐵粉受食物因子影響最小。 鐵對(duì)Caco-2細(xì)胞毒性研究表明，當(dāng)鐵濃度大于1.5mM時(shí)，二價(jià)鐵對(duì)細(xì)胞的毒性大于三價(jià)鐵，細(xì)胞的生存能力明顯降低。LDH釋放量測(cè)定表明，二價(jià)鐵的氧化破壞使細(xì)胞膜的穩(wěn)定性降低。Caco-2細(xì)胞SOD和GPx活性均隨著鐵處理水平增加而增加，且二價(jià)鐵處理組兩種酶活性增加幅度高于三價(jià)鐵組，提示在高鐵水平下，二價(jià)鐵和三價(jià)鐵均能誘導(dǎo)細(xì)胞抗氧化酶基因表達(dá)的作用。 利用比色法和ICP-MS技術(shù)對(duì)“長(zhǎng)三角”972個(gè)水稻基因型糙米鐵含量分析表明，比色法測(cè)定鐵含量最低值為15.74mg／kg，最高為54.68mg／kg，平均值35.01mg／kg；ICP-MS法測(cè)得最低值為5.25mg／kg，最高20.55mg／kg，平均值13.49mg／kg。兩種方法顯著相關(guān)，相關(guān)系數(shù)達(dá)0.7699。最終篩選出的13個(gè)水稻基因型，精米鐵含量具有較大差異，其中鐵含量最低為3.7mg／kg，最高達(dá)9.9mg／kg。利用Caco-2細(xì)胞模型進(jìn)行鐵生物有效性分析表明，基因型Gpei55、guangN66、HB075、TN7189顯著高于其他基因型，而鐵含量較高的JiaXingZD、HESQ57和GuangD50基因型，其鐵生物有效性并不高，相反，鐵含量最低的guangN66基因型卻表現(xiàn)出最高的鐵生物有效性。水稻精米籽粒鐵生物有效性與半胱氨酸(P＜0.01)、硫(P＜0.01)含量呈極顯著正相關(guān)；與磷(P＜0.05)含量呈顯著負(fù)相關(guān)。添加抗壞血酸能夠顯著提高稻米鐵生物有效性。 土壤類型對(duì)糙米營(yíng)養(yǎng)品質(zhì)影響表明，種植在小粉土和青紫泥的水稻鐵富集量高于黃紅壤(P＞0.05；P＞0.05)；鈣、銅、鋅、蛋白質(zhì)及直鏈淀粉含量受土壤類型影響不大；植酸(P＜0.05)和總磷(P＞0.05)含量黃紅壤低于其他土壤；硫(P＜0.05)含量小粉土顯著低于其他土壤，黃紅壤最高；半胱氨酸水平黃紅壤高于小粉土(P＜0.05)和青紫泥(P＜0.05)；其他16種氨基酸含量青紫泥均顯著高于小粉土(P＜0.05)和黃紅壤(P＜0.05)。鐵生物有效性結(jié)果表明，糙米可透析鐵量和細(xì)胞鐵蛋白形成量黃紅壤顯著高于小粉土(P＜0.05)和青紫泥(P＜0.05)，小粉土和青紫泥間變化不大；細(xì)胞轉(zhuǎn)運(yùn)鐵量黃紅壤顯著的低于小粉土(P＜0.05)和青紫泥(P＜0.05)，青紫泥細(xì)胞轉(zhuǎn)運(yùn)鐵量最高�；蛐烷g比較表明，IR64可透析鐵量(P＜0.05)和細(xì)胞鐵蛋白形成量(P＜0.05)最低，基因型TN7189和IR68144最高；細(xì)胞轉(zhuǎn)運(yùn)鐵量IR64和TN7189低于其他兩品種(P＜0.05，P＜0.05)，以基因型IR68144細(xì)胞轉(zhuǎn)運(yùn)鐵量最高。鐵蛋白形成量與可透析鐵(P＜0.05)呈顯著正相關(guān)；與植酸(P＜0.05)和總磷含量(P＜0.05)呈顯著負(fù)相關(guān)；與總鐵含量沒(méi)有相關(guān)(P＞0.05)。 4個(gè)來(lái)自國(guó)際水稻所(IRRI)的水稻基因型在我國(guó)杭州、東輝和海寧種植2年表明，精米鐵和鈣含量明顯受基因型(P＜0.01；P＜0.01)和基因型—環(huán)境效應(yīng)(P＜0.01；P＜0.01)的影響；銅和錳受基因型(P＜0.05；P＜0.01)和環(huán)境(P＜0.05；P＜0.01)影響較大；鋅主要受基因型影響。水稻籽粒蛋白質(zhì)含量杭州高于東輝和海寧；直鏈淀粉含量受種植地點(diǎn)影響不大；植酸和磷含量均是東輝最高，而硫含量最低。水稻籽粒17種氨基酸水平均表現(xiàn)為杭州高于東輝和海寧。稻米鐵生物有效性分析表明，基因型IR68144最高，IR72最低。鐵生物有效性與植酸(P＜0.05)和磷(P＜0.01)含量呈顯著負(fù)相關(guān)，與半胱氨酸(P＜0.01)和硫(P＜0.01)呈極顯著正相關(guān)，與鐵含量無(wú)明顯相關(guān)性。第二年水稻籽粒鐵生物有效性顯著高于第一年(P＜0.05)�；蛐秃突蛐�-環(huán)境互作效應(yīng)對(duì)鐵生物有效性具有顯著影響(P＜0.01；P＜0.01)。 葉面鐵肥對(duì)水稻基因型籽粒中營(yíng)養(yǎng)品質(zhì)及鐵生物有效性的影響表明，葉面鐵肥均不同程度的提高了兩個(gè)水稻基因型精米中鐵含量。葉面鐵肥FeSO_4(P＜0.05)和EDTAFeNa(P＜0.05)顯著提高了基因型HB075籽粒中半胱氨酸水平，而對(duì)基因型TN7189籽粒中半胱氨酸水平影響不顯著。幾種鐵肥均顯著降低了基因型HB075籽粒中植酸含量(P＜0.05)，除HEDTAFe(P＞0.05)外，其他鐵肥均顯著降低了基因型TN7189籽粒中植酸含量(P＜0.05)；幾種鐵肥也不同程度的降低了兩種水稻基因型籽粒中磷的水平；鐵肥顯著提高了基因型HB075籽粒中硫的含量(P＜0.05)，但對(duì)基因型TN7189的影響不大(P＞0.05)；鐵肥DTPAFe(P＜0.05)顯著提高了基因型HB075籽粒中鈣含量。HEDTAFe則顯著提高了基因型TN7189籽粒中鈣含量；鐵肥處理不同程度的提高了基因型HB075籽粒中銅和鋅含量，尤其以DTPAFe對(duì)銅和鋅的提高效果最好(P＜0.05；P＜0.05)。而，HEDTAFe鐵肥顯著提高了基因型TN7189籽粒銅含量(P＜0.05)，EDTAFeNa則顯著降低了其籽粒中鋅含量(P＜0.05)。其他鐵肥對(duì)基因型TN7189籽粒中銅和鋅有一定促進(jìn)作用，但均未達(dá)顯著水平(P＞0.05)。水稻籽粒鐵生物有效性存在顯著的基因型差異，基因型HB075鐵生物有效性顯著高于TN7189(P＜0.05)。葉面鐵肥對(duì)兩品種鐵生物有效性影響表明，噴施本實(shí)驗(yàn)中幾種鐵不能顯著提高兩種水稻籽粒鐵可透析量；但鐵肥處理卻不同程度的提高了基因型HB075細(xì)胞鐵蛋白形成量，而對(duì)基因型TN7189影響不大；葉面鐵肥FeSO_4(P＜0.05)和DTPAFe(P＜0.05)顯著提高了基因型HB075籽粒細(xì)胞轉(zhuǎn)運(yùn)鐵量，F(xiàn)eSO_4(P＞0.05)、EDTAFe(P＜0.05)和HEDTAFe(P＞0.05)則提高了基因型TN7189籽粒細(xì)胞轉(zhuǎn)運(yùn)鐵量。以上結(jié)果表明，水稻籽粒鐵生物有效性主要受基因型控制，噴施不同種類的鐵肥對(duì)其有一定促進(jìn)作用，且與水稻基因型存在密切關(guān)系。
【圖文】：

進(jìn)入腸上皮細(xì)胞內(nèi)的鐵一部分轉(zhuǎn)運(yùn)到細(xì)胞內(nèi)的鐵貯池，一部分與細(xì)胞內(nèi)的鐵蛋白互換，并保持動(dòng)態(tài)平衡，還有部分鐵通過(guò)細(xì)胞基底側(cè)的鐵轉(zhuǎn)運(yùn)蛋白協(xié)助下進(jìn)入血液循環(huán)。與非血紅素鐵吸收相關(guān)的腸上皮細(xì)胞蛋白及吸收機(jī)制分別見(jiàn)表1一1和圖1一1。表1一1，與鐵吸收有關(guān)的腸道上皮細(xì)胞蛋白Tablel一 1ProteinsInvolvedinIntestinalIronAbsorptionExnressionProtelnDMT一1funetloflvillusCryPt+++++FerroPortinDeytbHePaestinFerrltlnHFEHePeidin*TfRITIRZTransferrlnIRPIIRPZFeZ+transPorterFeZ+tranSPorterferrireduet璐eferroxldase IronstorageregulatorRegulator Transferrinendoeytosis Transferrinendoeytosis IrontransPortRegulatorRegulator Othereells+(many)++十十?+?++(many)+Liver+(many)LiverLIVCr+(many)十(many)E月乞 etofriondePletionIncreaseInereaseIncrease NochangeDeerease NoehangeDeerease?Increase NoehangeIflere韶eInereaseInCrease #Hepeidin15a20一 25aminoaeidpeptide *IronoverloadusuallyProdueestheoPPositeeffeettoirondePletion.資料引自 EvanHetal(2002)。

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本文編號(hào)：2590677