蚕豆植酸降解提高铁锌元素生物有效性研究

Phytic acid (myoinositol 1, 2, 3, 4, 5, 6 hexakidishydrogen phosphate) is rich in faba beans. A nutritional concern about the presence of phytic acid in faba beans arises from the fact that phytic acid decreases the bioavailability of iron and zinc due to phytate-iron and phytate-zinc complexes. Our previous studies showed that soaking and germination can decrease phytic acid contents in different fractions of faba bean and improve iron and zinc in vitro bioavailability. However, whether iron and zinc in vivo bioavailability will be improved or not need to be further investigated. At the same time, the effects of different degradated products of phytic acid on iron and zinc bioavailability should also be studied. In this project, we will investigate iron and zinc in vivo bioavailability mechanism by using Caco-2 cell model and animal experiment in soaking and germination treatments. The smooth implementation of project has importance to improve essential minerals utilization in faba beans, and will provide a new theory foundation and technical support in beans further processing.

蚕豆含有大量植酸，植酸可与铁、锌形成植酸-铁、植酸-锌等难溶复合物，降低了这两种元素在人体内的生物有效性。我们前期研究工作表明发芽和浸泡处理可有效降解蚕豆不同部位植酸，并提高蚕豆铁、锌元素体外生物有效性，但能否提高体内生物有效性尚需进一步研究；此外，植酸不同降解产物对铁、锌生物有效性的影响也需进一步探讨。本项目拟利用Caco-2细胞系模型和动物体内实验来研究发芽和浸泡处理对提高蚕豆铁、锌元素体内生物有效性的作用机理。项目的顺利实施对提高蚕豆矿质元素营养价值有重要意义，同时也将为蚕豆深加工提供新的理论基础和技术支持。

项目背景.我们前期研究结果表明：发芽和浸泡处理可以减少蚕豆中植酸含量并且提高铁、锌离子体外生物有效性，并认为发芽和浸泡处理提高蚕豆中铁、锌离子体外生物有效性主要与植酸降解和植酸酶合成有关。同时推测植酸降解的系列中间产物能和铁、锌离子结合降低这两种离子的体外生物有效性。但铁、锌离子体外生物有效性的提高并不能反映这两种离子在人体内的实际利用情况，必须通过更加先进的技术手段和方法来研究铁、锌离子在人体内的消化、运转和吸收规律，以提高其营养利用价值。.主要研究内容.（1）对发芽和浸泡过程中植酸降解中间产物利用HPLC进行定量分析，揭示植酸等因子降低铁锌元素生物有效性的机理。.（2）建立Caco-2细胞系模型研究发芽和浸泡处理对铁、锌离子生物有效性的影响，同时预测铁、锌离子在人体内的生物有效性。.（3）利用大鼠进行动物体内试验，将发芽和浸泡处理过的蚕豆粉对大鼠进行喂饲，然后分析粪便、心、肝、肾等内脏器官中铁、锌离子的含量，进一步研究和预测铁、锌离子在人体内的生物有效性。.重要结果与关键数据.1、在发芽过程中不同光照对蚕豆进行处理，不论胚根、子叶还是胚芽，黑暗处理植酸酶活性高于光照处理。核酸抑制剂放线菌素(Act-D)和蛋白质抑制剂环已酰胺(CHM)对发芽蚕豆胚根、子叶和胚芽中的植酸酶活性有一定影响，其中以CHM的抑制效果最为明显。.2、蚕豆发芽过程中，我们发现植酸降解的中间产物—五磷酸肌醇(IP5)、四磷酸肌醇(IP4)、三磷酸肌醇(IP3)、二磷酸肌醇(IP2)和磷酸肌醇(IP)含量有较为显著的增加。同时磷酸酯酶的活性增加较快。.3、动物实验中发现，植酸被外加植酸酶降解后，可溶性铁锌的含量都增加显著，并且血清中可溶性铁锌的含量可以用来预测人体内铁锌元素的生物有效性。.4、和蛋氨酸是含硫化合物，含硫化合物与提高铁锌元素生物有效性存在一定正相关性，食物中含硫化合物可促进人体对铁锌元素的吸收。主要科学依据在于所含的硫元素。硫元素在促进铁锌元素的吸收过程中起到重要作用。.科学意义.蚕豆粉植酸降解可以提高铁锌元素的生物有效性，体内和体外实验都证明了这一现象。蚕豆植酸的降解中间产物还可以作为功能食品营养成分加以利用。