燕麦蛋白纳米纤维-铁杂合体：一种稳定高吸收的铁强化平台为解决全球缺铁性贫血提供新策略

《Nature Food》：Oat protein nanofibril–iron hybrids offer a stable, high-absorption iron delivery platform for iron fortification

本研究针对当前铁强化剂生物利用度低、感官性能差的技术瓶颈，开发了基于燕麦蛋白纳米纤维(OatNF)负载超小铁纳米颗粒的新型铁递送系统。通过前瞻性交叉同位素吸收试验证实，抗坏血酸钠还原制备的OatNF-SA-Fe杂合体在水和多酚食物中分别展现1.76倍和1.65倍于硫酸亚铁(FeSO4)的吸收率，且感官性能优异。该植物基平台为全球缺铁性贫血防治提供了突破性解决方案。

　　

全球有近20亿人受缺铁性贫血影响，其中育龄妇女患病率高达30%。虽然世界卫生组织推荐使用硫酸亚铁(FeSO₄)进行食物强化，但其在实际应用中面临两大挑战：在富含多酚等抑制剂的食品基质中吸收率显著降低，且易引发食物色泽和风味劣变。开发兼具高生物利用度和良好感官特性的铁强化技术已成为营养强化领域的迫切需求。

为突破这一技术瓶颈，苏黎世联邦理工学院Raffaele Mezzenga教授与迈克尔·齐默尔曼教授团队创新性地利用燕麦蛋白纳米纤维(OatNF)作为铁纳米颗粒的载体，构建了新型铁递送平台。该研究通过严谨的临床试验证实，这种植物基杂合体不仅显著提升铁吸收效率，更在感官性能上媲美商业优质铁剂。相关成果发表于《Nature Food》期刊。

研究团队主要采用以下关键技术：通过酸解和热处理制备燕麦蛋白纳米纤维；利用冷冻透射电镜(cryo-TEM)和高角环形暗场扫描透射电镜(HAADF-STEM)表征纳米结构；采用X射线光电子能谱(XPS)和电子能量损失谱(EELS)分析铁价态；通过标准化INFOGEST体外消化模型评估安全性；在52名泰国缺铁女性中开展前瞻性交叉同位素吸收试验验证生物利用度。

OatNF-SA-Fe杂合体的制备与表征

研究首先从燕麦粉中提取燕麦球蛋白(OG)，在pH2条件下90℃加热18小时形成纳米纤维。当加入抗坏血酸钠(SA)与三氯化铁(FeCl₃)时，SA与铁形成螯合物，在OatNF表面自组装成小于1纳米的超小颗粒。冷冻电镜图像清晰显示这些颗粒沿纤维表面呈项链状排列，元素映射证实铁元素均匀分布在纤维表面。

铁价态与稳定性分析

XPS分析揭示OatNF-SA-Fe杂合体中91±5%的铁以生物可利用的Fe(II)形式存在，且无Fe-O键特征峰，表明铁主要以非氧化物形式存在。EELS谱显示仅有11.7%的铁为Fe(III)状态。比色法测定显示SA与铁摩尔比为2:1时，Fe(II)/Fe(III)比例达5.6:1(85%为Fe(II))。更重要的是，冻干样品在空气中暴露1个月后仍保持高Fe(II)含量，证明其卓越的稳定性。

感官性能评价

在饮用水、苹果汁和酸奶中添加2.5mg铁/100g基质，OatNF-NaOH-Fe杂合体在三种基质中均表现最佳感官性能，颜色变化最小。在掩盖颜色差异的红光条件下，训练有素的品评小组采用R-Index法评估显示，OatNF杂合体在苹果汁和酸奶中与参照样品无显著差异，显著优于硫酸亚铁和富马酸亚铁。

临床铁吸收研究

52名血清铁蛋白<50μg/L的泰国缺铁女性参与前瞻性交叉试验。每位受试者依次接受⁵⁷Fe标记的OatNF-SA-Fe、⁵⁸Fe标记的OatNF-NaOH-Fe和⁵⁴Fe标记的FeSO₄(各提供4mg元素铁)，分别在水和多酚丰富的阿萨伊果泥中服用。通过红细胞同位素掺入法测定铁吸收率。

结果显示，在水条件下，OatNF-SA-Fe的几何平均吸收率达46.2%(95%CI:38.9-55.0%)，显著高于FeSO₄的26.3%(21.4-32.4%)，相对生物利用度为176%。即使在多酚抑制条件下，OatNF-SA-Fe吸收率仍达13.4%(9.8-18.3%)，为FeSO₄的165%。OatNF-NaOH-Fe也表现出中等偏高吸收率(水条件20.3%，相对生物利用度77%)。

讨论与意义

本研究首次在人体中证实蛋白纳米纤维-铁杂合体的卓越铁递送效能。OatNF通过表面丰富的天冬氨酸和谷氨酸提供铁结合位点，酪氨酸等氨基酸发挥还原作用，而SA主要促进初始Fe(II)生成。超小纳米尺寸赋予颗粒巨大比表面积，促进其在胃酸中快速溶解，通过二价金属转运蛋白(DMT1)途径高效吸收。

与传统铁剂相比，OatNF杂合体具有多重优势：植物来源适合素食人群；高溶解度适用于多种食品基质；抗氧化肽类有效稳定Fe(II)；感官特性优异。特别是OatNF-SA-Fe在抑制性食物中仍保持高吸收率，突破了过去铁强化技术的核心限制。

该技术为全球缺铁性贫血防治提供了创新解决方案，尤其对铁吸收受膳食抑制因素影响严重的发展中国家人群具有重要意义。未来在规模化生产和成本控制方面的突破将推动这一技术向实际应用转化，助力实现世卫组织2030年降低育龄妇女贫血患病率50%的全球营养目标。