酚酸诱导大豆铁蛋白铁还原释放机理及其产生的生物学效应研究

Iron is an essential element for human being, so iron supplementation is imperative. Due to high iron storage and less interference by other food factors, soybean seed ferritin has been considered as a novel iron supplement in 21st century. Phenolic acids are an important kind of plant polyphenols and widely distributed in various foods from plant resources. According to our previous studies, phenol acids induced iron release from soybean seed ferritin through their binding to protein, and such release is closely related to the structure of these phenol acids. This property has a negative effect on application of soybean seed ferritin as iron supplement. On the other hand, the binding of phenol acids to soybean seed ferritin could improve protein digestive stability, and thus improving its bioavailability. In this project, to elucidate the mechanism of iron release from soybean seed ferritin induced by phenolic acids, we will analyze various factors involved in the iron release, follow by studying on both thermodynamics and kinetics of phenol acids binding to soybean seed ferritin. At the same time, the biological effect of the interaction between phenol acid and soybean seed ferritin will be evaluated in order to find certain phenol acids that exhibit the lower activity of the iron release from soybean seed ferritin, while having the stronger ability to improve protein digestive stability. These studies will be beneficial for application of soybean seed ferritin as a novel class of iron supplements.

铁是人体必须的微量元素，因此铁的补充势在必行。与传统补铁制剂相比，豆科类铁蛋白如大豆铁蛋白具有高储铁量及不易受食物组分干扰等特性，被认为是21世纪新型补铁因子。酚酸是植物多酚的重要组成部分，其广泛存在于植物源食品中。我们前期的研究发现：酚酸可以与大豆铁蛋白结合从而诱导大豆铁蛋白储藏铁的还原释放，且这种释放与其结构密切相关，该释放不利于铁蛋白作为补铁功能因子的应用，但到目前为止有关铁还原释放的机理不清楚；另一方面，酚酸与铁蛋白结合可能提高铁蛋白的消化稳定性，进而增加其生物利用率。因此，本项目将对酚酸诱导大豆铁蛋白铁还原释放的因素进行分析，并进一步研究酚酸与铁蛋白结合的热力学和动力学，从而阐明酚酸诱导铁蛋白铁还原释放的机理；同时评价酚酸与铁蛋白结合产生的生物学效应，以期从典型酚酸中找到具有诱导铁释放还原能力低但可以提高其消化稳定性的化合物，为把大豆铁蛋白开发成新型补铁功能因子提供理论指导。

具有高储铁量的豆科类铁蛋白如大豆铁蛋白被认为是21世纪新型补铁因子。我们前期的研究发现：广泛存在于植物源食品中的酚酸类化合物可以与大豆铁蛋白结合从而诱导大豆铁蛋白储藏铁的还原释放，该释放不利于铁蛋白作为补铁功能因子的应用；另一方面，酚酸与铁蛋白结合可能提高铁蛋白的消化稳定性，进而增加其生物利用率。因此，本课题紧紧围绕“酚酸诱导大豆铁蛋白铁还原释放机理及其产生的生物学效应研究”进行，到目前为止执行四年，基金全部到位，课题圆满完成，取得了预期的成果。对于没食子酸系列化合物，我们研究发现：没食子酸（GA）和没食子酸甲酯（MEGA）可以与大豆铁蛋白结合形成复合物并可以抑制肠胃蛋白酶对铁蛋白的降解，从而起到保护铁蛋白的功能。而五种肉桂酸系列化合物引起大豆铁蛋白（SSF）铁释放的初始速率的顺序为：咖啡酸（CA）> 绿原酸（ChA）> 阿魏酸（FA）> 香豆酸（p-CA）> 肉桂酸（T-CA），CA 和 ChA 可以清除由 Fe2+诱发 Fenton 反应所产生的羟基自由基，起到保护铁蛋白结构的作用。最后，我们发现表儿茶素（EC）、表儿茶素没食子酸酯（ECG）、表没食子儿茶素（EGC）、表没食子儿茶素没食子酸酯（EGCG）四种儿茶素系列化合物同样能够和大豆铁蛋白发生作用，并且能够抑制消化酶对其降解。该课题期间参加学术交流活动2次，培养研究生6人次，到目前为止发表 SCI 论文9 篇，其中10 以上影响因子两篇，分别发表在国际著名期刊Nature Communications和ACS Nano。总之，我们已圆满并高质量完成研究任务。