植物基肉类替代品中铁锌强化对体外生物利用度的影响及其营养学意义

随着植物基饮食的普及，矿物质缺乏风险备受关注。本研究通过体外模拟消化与Caco-2细胞模型，首次系统评估了铁(Fe)、锌(Zn)强化植物基肉糜(PBM)的矿物质生物利用度。结果显示，Fe强化使PBM的植酸:铁摩尔比(PA:Fe)<10，其Fe吸收率与动物肉糜相当，而Zn强化因PA:Zn>14未能提升吸收。该研究为植物基食品的精准营养强化提供了科学依据。

　　

在全球可持续饮食转型的浪潮中，植物基肉类替代品(PBM)的市场规模正以每年15%的速度增长。然而，这类产品中丰富的植酸(PA)会螯合铁(Fe)、锌(Zn)等二价矿物质，导致其生物利用度显著低于动物源性食品。数据显示，全球约17.3%人群存在Zn缺乏，而缺铁性贫血影响着40%的儿童和30%的育龄妇女。当英国20-50%的青少年女性Fe摄入量低于参考下限时，如何通过技术创新解决植物基饮食的"营养悖论"成为关键科学问题。

为此，荷兰Unilever创新中心联合伦敦国王学院的研究团队在《Journal of Food Composition and Analysis》发表研究，首次采用"微波消解-体外胃肠消化-Caco-2细胞吸收"三级评价体系，对比分析了动物肉糜、大豆及四种强化PBM（未强化、Fe强化、Zn强化、Fe+Zn强化）的矿物质代谢特征。研究通过电感耦合等离子体质谱(ICP-MS)定量细胞矿物质摄取，结合PA:矿物质摩尔比评估生物利用度障碍。

主要技术方法
研究采集荷兰四大超市的牛肉糜与商业PBM样本，经标准化烹饪处理后，采用微波消解测定总矿物质含量。体外消化模拟胃（含胃蛋白酶，pH2）肠（胰酶-胆汁提取物，pH7）阶段，收集可溶态矿物质作为生物可及性指标。Caco-2细胞（人结肠癌细胞系）暴露于消化产物24小时后，ICP-MS检测细胞内Fe、Zn、Ca含量。植酸通过高效液相色谱(HPLC)定量，计算PA:Fe/Zn/Ca摩尔比。

研究结果

矿物质组成差异
动物肉糜的Zn含量(38.5±2.1 mg/kg)显著高于所有植物样本，而Fe强化PBM的Fe含量(76.4±5.3 mg/kg)反超牛肉(32.1±1.8 mg/kg)。未强化PBM的PA:Fe比(14.2)经Fe强化后降至7.8，接近动物肉糜(1.2)。

铁生物利用度突破
Caco-2细胞对Fe强化PBM的Fe摄取量(12.3±1.1 ng/mg蛋白)与牛肉(13.5±0.9 ng/mg蛋白)无统计学差异(P>0.05)，较未强化PBM(6.2±0.8 ng/mg蛋白)提升98%。PA:Fe<10时，Fe吸收与动物源相当。

锌强化困境
尽管Zn强化使PBM的Zn含量翻倍(42.6→85.3 mg/kg)，但PA:Zn仍>14，导致细胞Zn吸收量与未强化组无差异(8.7±1.0 vs 7.9±0.7 ng/mg蛋白, P>0.1)。

讨论与展望
该研究证实Fe强化可有效突破植物基食品的Fe吸收屏障，其关键在于将PA:Fe控制在<10的阈值。而Zn吸收受PA抑制的机制更为复杂，可能需要协同使用植酸酶处理或添加吸收促进剂（如组氨酸）。值得注意的是，强化PBM的Ca生物利用度意外提升21%，提示矿物质间可能存在协同吸收效应。

作为首份系统评估PBM强化策略的实证研究，其创新价值在于：

1. 建立体外-in vitro-in vivo相关性(IVIVC)评价体系
2. 提出PA:矿物质摩尔比可作为植物基食品强化的关键质控指标
3. 为食品工业开发"营养等价"的可持续蛋白产品提供数据支撑

未来研究需探索多营养素协同强化方案，并开展人体试验验证。正如通讯作者Paul A. Sharp指出："当全球饮食结构向植物基转型时，精准营养强化将是保障公众健康不可或缺的技术路径。"这项研究不仅为行业标准制定提供科学依据，更对预防隐性饥饿具有重要公共卫生意义。