缺鐵性貧血是體內(nèi)鐵儲存不能滿足正常紅細(xì)胞的生成需要而發(fā)生的貧血。隨著經(jīng)濟發(fā)展和營養(yǎng)衛(wèi)生狀況的改善，缺鐵性貧血的患病率已逐年降低，但仍為全球性人類普遍存在的健康問題，發(fā)展中國家尤為突出。減少缺鐵性貧血最有效的方法是食用含鐵量高的食物或是鐵強化食品。這些食品中加入生物可利用的水溶性鐵化合物，如硫酸亞鐵和鐵鈉乙二胺四乙酸，作為鐵強化劑提高鐵含量。

含鐵量高的食物。圖片來源：Nutrentsreview

但鐵強化劑的加入往往也會引起食物感官性質(zhì)的變化，“賣相”、“味道”或者“口感”變差。另外一些難溶的鐵強化劑，如焦磷酸鐵和富馬酸鐵，其生物利用度太低，還容易在液體食物中產(chǎn)生聚集體。鐵納米顆粒，因其較高的生物利用度和較低的反應(yīng)活性，且不易影響食物的感官性質(zhì)，已被開發(fā)作為一種新的鐵強化劑。但其在溶液中易氧化及易聚集的性質(zhì)，嚴(yán)重限制了它的應(yīng)用。

日前，來自瑞士蘇黎世聯(lián)邦理工學(xué)院（ETH Zürich）的Raffaele Mezzenga教授和Michael Zimmermann教授利用廉價易得、具有天然還原性的β-乳球蛋白（β-lactoglobulin，BLG，可從牛奶中獲得）制成可降解的淀粉樣蛋白纖維，作為鐵納米顆粒的抗氧化納米載體和膠體穩(wěn)定劑。所形成穩(wěn)定的蛋白質(zhì)-鐵膠體，不僅在體內(nèi)鐵生物利用度高，而且生物安全性高，同時極大降低了對食品感官性質(zhì)的影響。相關(guān)成果已發(fā)表于Nature Nanotechnology 雜志上。

Raffaele Mezzenga教授和Michael Zimmermann教授。圖片來源：ETH Zürich

受啟發(fā)于β-乳球蛋白（BLG）淀粉樣蛋白纖維可作為綠色還原劑制備納米金的研究，研究人員猜想BLG納米纖維是否同樣可以還原鐵，使Fe處于二價狀態(tài)，這樣可以更加有利于鐵的生物利用。實驗結(jié)果表明，加入到FeCl3中的BLG纖維越多，檢測到的二價鐵越多。BLG中的半胱氨酸、酪氨酸和色氨酸都被發(fā)現(xiàn)具有還原作用，其中半胱氨酸占據(jù)著主要作用。

接著，研究人員在BLG纖維表面原位生長鐵納米顆粒，這不僅能保證鐵處于二價狀態(tài)，還能防止納米顆粒產(chǎn)生聚集。形成的Fe-BLG纖維復(fù)合體（Fe-FibBLG）溶液呈透明狀，且很穩(wěn)定，不會沉降。相比而言，沒有經(jīng)過蛋白還原的鐵納米顆粒（Fe-Nano）穩(wěn)定性差，會迅速形成沉淀。此外，往Fe-FibBLG溶液中加入鹽可以將其轉(zhuǎn)化為凝膠，進(jìn)一步凍干成粉末，可簡化與食品的混合以及運輸。

BLG纖維作為鐵納米顆粒的載體。圖片來源：Nature Nanotech.

接著，研究人員模擬胃腸道的環(huán)境，對Fe-FibBLG的體外消化進(jìn)行了研究。他們發(fā)現(xiàn)，F(xiàn)e-FibBLG上的納米顆粒在酸性環(huán)境中能快速地被溶解，而蛋白纖維的酶解速度則相對略慢一點。

Fe-FibBLG在胃腸道模擬環(huán)境中的活性。圖片來源：Nature Nanotech.

最后，研究人員通過大鼠的血紅蛋白補充實驗對Fe-FibBLG在生物體內(nèi)的鐵利用度進(jìn)行了測試，并采用FeSO4以及Fe-Nano作為比較。研究結(jié)果表明，相比于FeSO4，F(xiàn)e-FibBLG和Fe-Nano的生物利用度分別為90%和95%，相差不大。但是Fe-FibBLG作為添加劑對于食品感官性質(zhì)的影響卻極小。相比于FeSO4，F(xiàn)e-FibBLG對于食物顏色變化以及渾濁度的影響都少得多。

對大鼠血紅蛋白補充實驗。圖片來源：Nature Nanotech.

該研究成功地將納米級有機和無機材料結(jié)合在一起，首次證實了具有還原性的BLG纖維可以用做鐵納米顆粒的載體。這種雜化材料在溶液中穩(wěn)定性好，鐵的生物利用度高，成本低，且對食品的感官性質(zhì)影響很小，有希望成為高效地新型補鐵強化劑。