人體鐵吸收及植物鐵蛋白補鐵特性研究進(jìn)展

云少君，王勝男，呂晨艷，張曉榮，楊皓瑜，申姣姣，馮翠萍

（1.山西農(nóng)業(yè)大學(xué)食品科學(xué)與工程學(xué)院，山西太谷 030801） （2.中國農(nóng)業(yè)大學(xué)食品科學(xué)與營養(yǎng)工程學(xué)院，北京 100083）

鐵在生物體生命過程中起著重要的作用[1,2]。在機 體內(nèi)，鐵參與氧的運輸和貯存、細(xì)胞色素和金屬酶的合成、膽固醇分解代謝、膠原代謝以及神經(jīng)遞質(zhì)代謝等代謝活動，并與機體免疫功能密切相關(guān)[3]。

機體鐵營養(yǎng)的維持與其含量密切相關(guān)。鐵過量時會通過Fenton反應(yīng)引起氧化性脅迫[4]，而過量的鐵離子還會造成“鐵濃化”，發(fā)生鐵離子依賴性的非凋亡性細(xì)胞過度氧化壞死-鐵死亡。在神經(jīng)退行性疾病、癌癥及動脈粥樣硬化等許多疾病發(fā)生發(fā)展中，鐵死亡均起著重要的作用，與體內(nèi)活性氧自由基的積累和脂質(zhì)過氧化產(chǎn)物的生成密切相關(guān)[5,6]。另外，鐵與許多疾病本身存在相互作用，例如，鐵過載與糖尿病的發(fā)生互為因果[7]。長期鐵缺乏則會導(dǎo)致機體發(fā)生缺鐵性貧血。據(jù)WHO報道，2011年全球近一半6～59個月齡的兒童以及近1/3的育齡婦女貧血[8]。鐵缺乏嚴(yán)重會引起機體乏力、易倦，精神行為異常，易感染等諸多癥狀，故而全球鐵缺乏和缺鐵性貧血的改善不容忽視。

鐵穩(wěn)態(tài)的維持是鐵發(fā)揮正常生理功能的前提，而機體的鐵水平受到膳食中鐵的存在形式及機體鐵吸收利用度的影響。作為21世紀(jì)新型的補鐵劑，植物鐵蛋白以其獨特的納米空腔結(jié)構(gòu)，在補鐵特性方面具有廣闊的應(yīng)用前景。另外，通過在植物鐵蛋白中包埋各種營養(yǎng)小分子及藥物分子的模式，使得其在營養(yǎng)學(xué)及醫(yī)藥領(lǐng)域也發(fā)揮了一定的作用?；诖耍疚闹饕C述人體對各種來源鐵的吸收途徑以及植物鐵蛋白的補鐵特性，之后對其在納米包埋領(lǐng)域的其他應(yīng)用略作介紹，旨在為深入研究植物鐵蛋白及機體鐵代謝提供一定的理論基礎(chǔ)。

1 機體鐵的吸收

機體鐵吸收與鐵的存在形式密切相關(guān)。血紅素鐵的吸收受膳食中植酸、磷酸等抑制因素的影響較小，而非血紅素鐵則主要以絡(luò)合物形式存在于食物中，故而在吸收前首先要與其結(jié)合的有機物如有機酸、蛋白質(zhì)和氨基酸等分離，再轉(zhuǎn)化為Fe2+后方可被吸收[3]。

1.1 血紅素鐵的吸收

血紅素鐵的吸收較少受到飲食因素的影響，其特定吸收載體為位于腸刷狀緣處的血紅素載體蛋白-1（Haem carrier protein，HCP-1）。一旦內(nèi)化，血紅素鐵受到血紅素氧合酶的作用得以釋放，然后與非血紅素鐵的途徑相似進(jìn)而被吸收[9]。部分完整的分子可通過基底外側(cè)膜上的貓白血病C亞類病毒受體1（Feline leukemia virus subgroup C receptor-1，F(xiàn)LVCR-1）轉(zhuǎn)運進(jìn)入血漿，但是此途徑屬于次要的途徑[10]。

1.2 非血紅素鐵的吸收

1.2.1 二價鐵的吸收

可溶性的Fe2+通過二價金屬轉(zhuǎn)運體（Divalent metal transporter 1，DMT-1）進(jìn)入腸上皮細(xì)胞。DMT-1是一種質(zhì)子共轉(zhuǎn)運體，需要低pH值才能有效地進(jìn)行金屬運輸，有利于Zn2+、Fe2+、Mn2+、Co2+、Cd2+、Cu2+、Ni2+和Pb2+的運輸，因而其具有廣泛的底物結(jié)合特異性[11]。

1.2.2 三價鐵的吸收

大多數(shù)非血紅素鐵從食物成分中釋放出來后以Fe3+的形式存在，而Fe3+具有很低的溶解性和生物利用度。食物成分可影響此類鐵的吸收，如抗壞血酸、氨基酸等成分可將Fe3+還原為Fe2+促進(jìn)其吸收。位于腸上皮細(xì)胞表面的十二指腸細(xì)胞色素b還原酶（Duodenal cytochrome b reductase，Dcytb）在還原Fe3+這一過程中起著主要的作用[4]。

另外，有研究表明腸腔中的Fe3+通過與粘蛋白的相互作用，進(jìn)而和β3整合素-mobilferrin發(fā)生作用，首先穿過腸腔膜進(jìn)而內(nèi)化；然后這個Fe3+-蛋白復(fù)合物結(jié)合黃素單加氧酶（Flavin-monooxygenase，F(xiàn)lavin-MO）和β2-微球蛋白形成類鐵蛋白（paraferritin），使Fe3+還原為Fe2+，最終通過DMT-1輸出到胞質(zhì)中[3]。

1.2.3 鐵蛋白的吸收

鐵蛋白分子因其獨特的籠形結(jié)構(gòu)（圖1），最多可以有4500個鐵原子以無機的礦物質(zhì)形式儲存于蛋白質(zhì)外殼中，因此鐵蛋白也是一個很好的鐵來源。體內(nèi)研究表明鐵蛋白具有很好的生物利用度、穩(wěn)定性和不同于Fe2+吸收的途徑[12-14]，因而其如何被機體吸收也成為目前研究的熱點。

有關(guān)鐵蛋白的吸收目前提出了三種機制：鐵蛋白被腸腔膜上的特定受體吸收、鐵核被內(nèi)吞的機制以及鐵蛋白在被蛋白酶水解后提供Fe3+進(jìn)而被吸收[3,15]。首先，鐵蛋白未被蛋白酶降解，其完整分子可以通過細(xì)胞膜表面受體的作用進(jìn)入細(xì)胞被吸收。目前大豆鐵蛋白已被證實能夠通過組裝肽-2（Assembly peptide-2，AP-2）受體進(jìn)行吸收[16]。另外現(xiàn)在也發(fā)現(xiàn)T細(xì)胞免疫球蛋白黏蛋白分子-2受體（T cell immunoglobulin- domain and mucin-domain-2，Tim-2）、轉(zhuǎn)鐵蛋白受體-1（Transferrin receptor-1，TfR-1）對H型鐵蛋白是特異性的[17-19]。植物鐵蛋白的H型亞基與動物鐵蛋白相比具有40%的序列相似性，因此，H型鐵蛋白的特異性受體可能同樣影響植物鐵蛋白的吸收。其次，如果鐵蛋白的蛋白質(zhì)外殼通過酶解或變性使得蛋白質(zhì)外殼打開后，鐵核中的鐵有兩個途徑被吸收：一方面鐵蛋白的蛋白質(zhì)外殼在消化道中被酶解或變性釋放出鐵核，然后鐵核被還原劑（如：維生素C）還原成Fe2+，F(xiàn)e2+被二價金屬轉(zhuǎn)運體-1（Divalent metal transporter-1，DMT-1）轉(zhuǎn)運到小腸上皮細(xì)胞中；此外，鐵蛋白的蛋白質(zhì)外殼在腸道中被酶解或通過變性釋放出鐵核，之后整個鐵核通過內(nèi)吞作用直接被吸收。最后，鐵蛋白結(jié)構(gòu)在極酸的環(huán)境下會不穩(wěn)定，而在pH值升高時會重新組裝。因此，鐵蛋白的自組裝特性使得鐵蛋白可能會在胃內(nèi)變性后釋放鐵，而在小腸中會重新折疊，繼續(xù)捕捉鐵核之后再被吸收。在鐵蛋白吸收過程中，這幾個機制有可能共同發(fā)生作用[3,15,20]。

吸收入小腸細(xì)胞的鐵根據(jù)機體的狀態(tài)有不同的去向。若體內(nèi)鐵儲存量充足，大量新吸收的鐵將會儲存于腸細(xì)胞中的鐵蛋白中。若人體對鐵的需求量很高，小腸細(xì)胞基底側(cè)的膜鐵運出蛋白（Ferroportin）會將大部分腸上皮細(xì)胞中的鐵轉(zhuǎn)運到細(xì)胞外，并被輔助蛋白hephaestin氧化為Fe3+后，再與轉(zhuǎn)鐵蛋白結(jié)合進(jìn)入血液中[21,22]。小腸粘膜的鐵吸收機制見圖2。

1.3 影響鐵吸收的因素

鐵的生物利用度是指經(jīng)腸道吸收鐵，并通過正常的新陳代謝利用或存儲的比例，其與鐵的釋放及吸收緊密相關(guān)。鐵的生物利用受到飲食中鐵的存在形式及宿主因素的影響。血紅素鐵的吸收受其它食物成分的影響較小，但由于其只占總膳食鐵的10%～15%，且其攝入過多與結(jié)腸癌等疾病有關(guān)[23]，因此，非血紅素鐵是主要的鐵的來源。影響鐵吸收的因素主要有以下幾方面：

（1）膳食因素

食物之間相互作用是影響鐵吸收的重要因素之一。非血紅素鐵大多需轉(zhuǎn)變?yōu)镕e2+才能被機體吸收，因而食物組分對非血紅素鐵的吸收具有不同的作用。有機酸、動物組織（肉類等）、維生素A、維生素C、維生素B2、β-胡蘿卜素及某些單糖、脂類為此類鐵吸收的促進(jìn)劑，如：食物中的維生素C在胃腸環(huán)境下，可以將Fe3+還原后再進(jìn)行螯合，形成低分子復(fù)合物使鐵更容易通過上皮細(xì)胞，從而促進(jìn)鐵的吸收。食物中的植酸或者單寧等成分能夠絡(luò)合鐵從而導(dǎo)致鐵的生物利用度降低，因而鐵吸收的抑制劑主要有植酸、肌醇-磷酸鹽、多酚類化合物、鈣及其他二價金屬等[3]。

機體吸收鐵蛋白分子有多種途徑，因而膳食因素對鐵蛋白中鐵吸收的影響亦體現(xiàn)出不同的效應(yīng)。Caco-2細(xì)胞實驗表明，Ca、植酸對于鐵蛋白中鐵吸收均無明顯作用，而單寧酸卻對此過程具有促進(jìn)作用[24]。而在體外模擬胃腸道消化的條件下，當(dāng)pH為2時，植酸、單寧酸和鈣均對鐵蛋白中的鐵吸收具有很強的抑制作用，而維生素C卻具有促進(jìn)作用。但是在pH為4（相當(dāng)于嬰幼兒胃液）時，這些因素的抑制作用是有限的[24,25]。另外，體外研究表明原花青素可以與鐵蛋白結(jié)合進(jìn)而阻止其被胃蛋白酶降解，并提高其在腸液中的穩(wěn)定性，誘導(dǎo)鐵蛋白發(fā)生不可逆的聚合，推測原花青素可提高植物鐵蛋白在胃腸道中的利用度[26]。而我們隨后的動物實驗卻發(fā)現(xiàn)，原花青素對于鐵蛋白鐵吸收有抑制作用，如實驗進(jìn)行8周時，原花青素的存在使得大豆鐵蛋白粗提物恢復(fù)大鼠血紅蛋白的能力降低14%，血清鐵降低52%。另外，在飼喂缺鐵飲食的第8周，原花青素組大鼠全部死亡，而缺鐵性貧血對照組大鼠全部存活，提示原花青素對于患有缺鐵性貧血的動物有一定的負(fù)面影響[27]。因此，研究膳食中不同組分對鐵蛋白中鐵吸收的影響及其機制對于提高鐵蛋白中鐵的生物利用率具有重要的意義。

（2）其他因素

機體總的攝入鐵的量對其吸收起著重要的作用，一般情況下，機體攝入的鐵量增加，其吸收量也增加，雖然大量攝入時吸收的百分率很低，但吸收的絕對量仍然增加。其中，二價鐵比三價鐵更易吸收[3]。另外，機體本身的狀況亦能夠影響鐵吸收。首先，胃腸因素對鐵吸收產(chǎn)生影響，其中酸性胃液有利于保持鐵的可溶性和還原性，因此體內(nèi)缺乏胃酸或服用抗酸藥可影響鐵的吸收。其次，機體造血和鐵貯存狀況對鐵吸收的影響亦極為重要。許多研究證明，鐵的吸收與體內(nèi)鐵的需要量和貯存量有關(guān)。一般貯存量多時其吸收率較低，反之，貯存量低或需要量增加時則吸收率增高。鐵調(diào)素（Hepcidin）是一種在肝內(nèi)表達(dá)分泌的多肽類激素，在維持機體鐵穩(wěn)態(tài)方面起著重要的作用。Hepcidin是機體鐵攝取的負(fù)調(diào)控蛋白，通過與膜鐵運出蛋白（Ferroportin）結(jié)合，促進(jìn)其內(nèi)化降解，防止十二指腸過多的將鐵攝取進(jìn)入血液循環(huán)、從紅細(xì)胞中將血紅素鐵回收利用或?qū)㈣F從儲存組織中釋放，因此在鐵代謝中具有關(guān)鍵作用[28,29]。再者，生長發(fā)育與年齡因素亦可影響機體鐵吸收。研究表明，鐵吸收率隨嬰兒體內(nèi)鐵貯存減少而明顯增加，但進(jìn)入中老年階段后隨著年齡增加，機體對鐵的吸收率則逐漸降低[30]。

因此，膳食因素及宿主本身對于鐵的生物利用起著重要的影響，機體內(nèi)在因素與膳食等外在因素的協(xié)調(diào)作用才能夠進(jìn)一步有助于鐵生物利用度的提高。

2 新型補鐵劑-植物鐵蛋白

鐵蛋白以非常保守的球形結(jié)構(gòu)存在于幾乎所有生物體中（酵母菌除外）。研究發(fā)現(xiàn)，許多植物中都含有鐵蛋白，目前已經(jīng)從玉米、豌豆、大豆、紅小豆、蠶豆、鷹嘴豆以及紫花苜蓿等中提取得到鐵蛋白[31-35]，并有研究表明只有豆科類植物是將其大約90%的鐵儲藏于種子的鐵蛋白中，豆科類植物鐵蛋白含量大約為50～70 mg/kg，每分子鐵蛋白可容納約1800個鐵原子[1]，因而豆科類種子鐵蛋白的開發(fā)利用對于人類鐵營養(yǎng)具有重要的意義。

在高等植物和動物中，鐵蛋白的一級結(jié)構(gòu)是相對保守的。鐵蛋白由24個亞基組成蛋白質(zhì)外殼，通過動態(tài)的儲存、釋放鐵，可將體內(nèi)的鐵維持在可溶、無毒且生物可利用的形式[1]，其內(nèi)徑通常為7～8 nm，外徑約為12～13 nm，厚度為2～2.5 nm[36]（圖3a、4a）。鐵蛋白分子的亞基之間形成了12個二重軸通道、8個三重軸通道和6個四重軸通道，其負(fù)責(zé)鐵蛋白與外部環(huán)境之間的物質(zhì)交換[36,37]。

植物鐵蛋白單個亞基外形呈空心的圓柱狀（長約5 nm，直徑約2.5 nm），且由兩兩成反向平行的α螺旋簇（A、B和C、D）、C末端的較短α螺旋（E）以及N末端的伸展肽段（EP）構(gòu)成，B、C螺旋之間由BC-環(huán)（18個氨基酸構(gòu)成）連接，E螺旋位于4α螺旋簇的尾端并與之成60 °夾角（圖3b）[38]。動物鐵蛋白亞基只包括A～E 5個α螺旋，并且螺旋之間由BC環(huán)及AB、CD、DE轉(zhuǎn)角相連接。在每個亞基的末端，都有一段短的非螺旋肽段的延伸，另外，A～D四個反向平行的螺旋構(gòu)成螺旋束，E螺旋指向螺旋束并且同樣與之成60 °夾角（圖4b）[39,40]。

植物鐵蛋白相比于動物鐵蛋白，結(jié)構(gòu)上具有一定的特殊性。主要表現(xiàn)為：

（1）哺乳動物鐵蛋白由H（重鏈，分子量約為21 ku）和L（輕鏈，分子量約為19.5 ku）亞基組成[15]，其組成比例具有組織特異性[37,41]。此兩類亞基氨基酸序列同源性達(dá)55%，H型亞基具有亞鐵氧化中心（Ferroxidase site），負(fù)責(zé)Fe2+的快速氧化，1個亞鐵氧化中心可同時結(jié)合2個Fe2+離子[1,42]；L型亞基則具有成核中心（Nucleation site），負(fù)責(zé)Fe2+的慢速氧化以及礦化核的形成。除紅小豆鐵蛋白外[32]，目前已知的植物鐵蛋白大都是由不同基因編碼的H-1（26.5 ku）和H-2（28.0 ku）兩種亞基組成[1,43,44]，二者比例取決于植物鐵蛋白的來源，且會影響整個鐵蛋白分子的穩(wěn)定性。在H型亞基氨基酸組成上，植物鐵蛋白與動物鐵蛋白具有約40%的相似度[43]。植物鐵蛋白H-1、H-2亞基的功能與動物鐵蛋白的H亞基（含有亞鐵氧化中心）和L亞基（負(fù)責(zé)緩慢氧化及成核）的功能也極為相似，類似于H/L雜合的蛋白，H-1與H-2亞基在鐵氧化沉淀中同樣具有協(xié)同作用[1]。植物鐵蛋白隨著Fe2+含量的不同，其亞基所介導(dǎo)的氧化沉淀途徑也不盡相同[45]。

（2）植物鐵蛋白前體蛋白的N端包含其特有的結(jié)構(gòu)域-TP（Transit peptide）和EP（Extension peptide）。TP負(fù)責(zé)將前體蛋白轉(zhuǎn)運到質(zhì)體中，之后被切除掉，主要由40～50個氨基酸組成。亞基在質(zhì)體中進(jìn)一步組裝為成熟的鐵蛋白分子[20]。EP與鐵蛋白的穩(wěn)定性有關(guān)，被認(rèn)為是成熟植物鐵蛋白亞基N端特有的重要組成部分，此外，EP肽段還負(fù)責(zé)Fe2+的表面氧化（>48 iron/protein）[46]。而大豆鐵蛋白的EP所具有的絲氨酸蛋白酶活性可以導(dǎo)致自身降解[47]，參與鐵的釋放。

植物鐵蛋白與動物鐵蛋白結(jié)構(gòu)上的不同導(dǎo)致了其功能的差異。植物鐵蛋白是一種重要的脅迫反應(yīng)蛋白，可以在種子形成、葉片衰老或環(huán)境鐵過量時吸收積累鐵，而在種子萌發(fā)或質(zhì)體綠化等過程中還原釋放鐵，從而調(diào)節(jié)植物鐵代謝，其儲藏的鐵多用于非血紅素鐵的合成，因而更有利于一些素食者等缺乏肉類攝入的人群的鐵補充[48,49]。另外，相比于動物鐵蛋白，EP肽段作為植物鐵蛋白N端的特殊結(jié)構(gòu)，以交互的方式結(jié)合在相鄰亞基的表面，EP肽段的水解會降低鐵蛋白的穩(wěn)定性[50,51]。最近的研究同樣表明，大豆鐵蛋白（Soybean seed H-2 ferritin，SSFH-2）相較于人重鏈鐵蛋白（Human H-chain ferritin，HuHF），其Tm值約高24 ℃，體現(xiàn)了更高的熱穩(wěn)定性[52]，因而其可作為優(yōu)良的天然物理屏障應(yīng)用于納米包埋領(lǐng)域。

3 植物鐵蛋白作為補鐵劑的研究現(xiàn)狀

目前，鐵缺乏及缺鐵性貧血仍具有較高的發(fā)生率。如何改善鐵營養(yǎng)狀況，尤其針對特殊人群的鐵營養(yǎng)，是極具現(xiàn)實意義的問題之一。市場上以Fe2+的無機鹽為代表的常用補鐵劑，服用過多會刺激胃腸道，并誘發(fā)Fenton反應(yīng)產(chǎn)生自由基[4]；而Fe2+的吸收也易受到食品中其他組分的影響，導(dǎo)致其吸收利用率不高[3,53]。因而，新型補鐵劑亟需克服上述缺點，能夠具有安全天然、生物利用率高、穩(wěn)定性好等優(yōu)點。

植物鐵蛋白具有存儲、釋放大量生物可利用鐵的作用，且其來源廣泛，故而以大豆種子鐵蛋白為代表的植物鐵蛋白被認(rèn)為是21世紀(jì)新型的、天然的功能性補鐵因子[15,20]。鐵蛋白來源的鐵吸收在早期的研究中存在很大的爭議，可能與鐵蛋白的來源以及標(biāo)記方法不同有關(guān)。Lynch等[54]（1984年）通過外標(biāo)法研究，發(fā)現(xiàn)豆科類鐵蛋白中鐵的利用度很低。之后Beard等[12]以馬脾臟鐵蛋白、大豆餐、硫酸亞鐵以及大豆餐+鐵蛋白為鐵源喂飼缺鐵老鼠，28 d后發(fā)現(xiàn)上述處理組大鼠的貧血狀態(tài)全部恢復(fù)，由于大豆種子中的鐵主要以鐵蛋白的形式存在，該實驗充分說明大豆種子鐵蛋白與馬脾鐵蛋白、硫酸亞鐵對于鐵缺乏機體補充鐵同樣有效。之后大豆種子中鐵的生物利用度又利用兩種類型的膳食（湯和松餅）采用內(nèi)標(biāo)法進(jìn)行了評價，其中添加含有55Fe的大豆并且以標(biāo)記的硫酸亞鐵為參考進(jìn)行評價，在14和28 d后分別測定紅細(xì)胞的放射性強度，表明兩種膳食方式中55Fe的吸收均與對照相似，進(jìn)一步說明了大豆可以作為很好的植物鐵源[55]。隨后的一些Caco-2細(xì)胞實驗、動物實驗和臨床研究同樣表明大豆鐵蛋白中的鐵與FeSO4一樣具有高的生物利用率[20]，人體實驗中，大豆鐵蛋白和硫酸亞鐵來源的鐵可分別將血紅蛋白提升30%和34%[56]。我們先前的研究也表明，來源于大豆種子中的鐵蛋白粗提物同硫酸亞鐵一樣，能夠恢復(fù)缺鐵性貧血大鼠的缺鐵狀態(tài)[27]。因此，植物鐵蛋白可以作為一種可利用的新型補鐵制劑。

此外，Theil等[14]研究表明，膳食中FeSO4中的Fe含量即使達(dá)到鐵蛋白中Fe含量的9倍高，仍然不影響機體吸收鐵蛋白中的鐵，進(jìn)一步揭示了鐵蛋白的吸收具有不同的機制。Li等[57]的研究同樣表明，Caco-2細(xì)胞可以通過TfR-1吸收裝載有鈣核的植物鐵蛋白，并且該途徑鈣的吸收率相較于游離Ca2+明顯增高。這一結(jié)果提示H型鐵蛋白的特異性受體，如TfR-1，可能同樣影響植物鐵蛋白中鐵的吸收。Lv等[49]探討了植物鐵蛋白和動物鐵蛋白的鐵生物利用度，結(jié)果顯示二者均可通過腸胃屏障抵達(dá)小腸，且以受體介導(dǎo)的方式進(jìn)入Caco-2細(xì)胞，相較于馬脾鐵蛋白及其他亞基組成不同的重組植物鐵蛋白，重組H-1:H-2=1:1的植物鐵蛋白（相當(dāng)于大豆鐵蛋白）具有更高的鐵生物利用度，且植物鐵蛋白的鐵生物利用度與鐵蛋白種類及亞基組成密切相關(guān)。

另外，如前所述，食品組分之間的互作對于鐵蛋白中鐵的吸收利用具有重要的影響，如原花青素的存在明顯抑制了大豆鐵蛋白中的鐵吸收[27]。因而，食物組分如何影響植物鐵蛋白的鐵吸收以及植物鐵蛋白吸收時和受體互作機制的研究將進(jìn)一步有助于植物鐵蛋白補鐵性能的提升。

4 植物鐵蛋白的其他應(yīng)用

和動物鐵蛋白類似，植物鐵蛋白除了以上所述的補鐵功能外，其籠形的蛋白質(zhì)外殼和特殊的中空結(jié)構(gòu)使得其在納米包埋領(lǐng)域同樣具有重要的作用。目前可用其裝載其它可供利用的金屬離子來制備新型生物納米運載體系[57]。以鐵蛋白用作載體可以克服金屬離子溶解性低、易受胃腸道環(huán)境影響的缺點，從而大大提高礦質(zhì)元素的生物利用率[58]。

除此以外，植物鐵蛋白還被用來包埋一些天然生物小分子物質(zhì)[59]。利用鐵蛋白在酸性或堿性條件下（pH≤2.0或pH≥11.0）解聚，而在中性條件下（pH 6.5～8.0）鐵蛋白又能夠自組裝的特性[59,60]，植物鐵蛋白獨特的籠形結(jié)構(gòu)能夠包埋很多具有生物活性的小分子和藥物，因而在營養(yǎng)學(xué)及醫(yī)學(xué)領(lǐng)域具有重要的應(yīng)用價值。目前在食品科學(xué)及營養(yǎng)學(xué)領(lǐng)域已經(jīng)利用植物鐵蛋白的籠形外殼包埋了花青素、原花青素、蘆丁、葉黃素以及ECGG等生物小分子[61-65]，通過包封，這些被捕獲的小分子的水溶性、熱穩(wěn)定性、光穩(wěn)定性和細(xì)胞攝取活性都比單獨的小分子明顯提高[66]。植物鐵蛋白的外殼雖然能防止這些分子受到食品中其他成分的干擾，但是植物鐵蛋白仍然要經(jīng)過胃腸道的消化，因此，為了有效的運送和吸收所包埋的小分子，目前在植物鐵蛋白外殼可以利用殼聚糖等其他分子進(jìn)行修飾，從而保護(hù)植物鐵蛋白免于被胃腸道消化酶快速消化，維持生物活性分子的釋放[65]。除了上述的利用植物鐵蛋白自組裝的特性進(jìn)行包埋以外，尿素、鹽酸胍等離液劑的應(yīng)用和熱處理也可以作為新的方法進(jìn)行生物小分子的包封[67-69]。因此，利用植物鐵蛋白籠形外殼制備成的生物納米材料將有更廣泛的應(yīng)用。

5 結(jié)語

由于缺鐵性貧血對人類健康，特別是對于兒童、月經(jīng)期和懷孕的婦女造成危害，所以很早以前，人們就認(rèn)識到鐵對健康的重要性。作為飲食鐵來源中非血紅素鐵族的一員，以大豆鐵蛋白為代表的植物鐵蛋白已被證實能夠有效防止缺鐵性貧血的發(fā)生。但是，鐵蛋白釋放鐵后被DMT-1吸收或通過胞吞吸收，或者其整個分子被受體吸收，是否還存在其他的機制？故而鐵蛋白的吸收利用機制及其受體的研究仍需深入探討。除此之外，許多生物小分子通過鐵蛋白包埋以后，能夠改善其水溶性和穩(wěn)定性，大大提高其細(xì)胞吸收特性，但是在鐵蛋白作為載體進(jìn)行補鐵或補充生物活性成分時，如何提高其生物利用率亦是需要解決的問題。目前可以通過對鐵蛋白外殼進(jìn)行修飾，從而增強鐵蛋白的穩(wěn)定性，有效的運送和吸收包埋物，而人體對于營養(yǎng)素的吸收是一個復(fù)雜的過程，食品組分之間的相互作用對于營養(yǎng)素的吸收具有重要的影響，因而其他營養(yǎng)素如何影響鐵蛋白的吸收亦是有待進(jìn)一步解決的問題?？傊?，植物鐵蛋白代表了一種新型的補鐵制劑，如何提高它的生物利用率還有待我們進(jìn)一步研究。