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铁是人体必需的微量矿物元素之一，主要参与氧的运输和能量代谢。铁缺乏是个世界性营养失调问题，占世界总人口的1／3人群面临着铁缺乏的威胁。稻米是主要粮食作物，为世界上一半人口提供能量和营养的需要，提高稻米铁含量及铁生物有效性可有效改善人体铁营养状况。本研究利用体外消化／Caco-2细胞模型研究了稻米籽粒铁生物有效性差异，以及叶面铁肥、土壤类型、种植地点和年份对稻米铁生物有效性的影响。结果如下：Caco-2细胞接种于Transwell细胞转运培养槽的聚碳酯微孔滤膜上，在37℃和5％二氧化碳浓度培养条件下，培养21d，细胞跨膜电阻值稳定在590 Ohms·cm2；甘露醇透过率低于0.07％·h-1·cm-2；肠腔侧（AP）碱性磷酸酶活性显著高于基底侧（BL）。表明，在本实验室条件下，Caco-2细胞模型能够形成与小肠上皮细胞相似的形态学结构，细胞间已形成紧密连接，并产生极化状态，可作为肠道吸收的体外模型。在不同铁浓度和pH下，研究Caco-2细胞吸收转运模型（模型Ⅰ）和细胞吸收转化模型（模型Ⅱ）对铁的吸收性能。结果表明，两种模型铁吸收均与pH呈负相关，铁吸收随铁浓度增加而增加；当铁浓度25μmol／L以上时，模型Ⅱ铁吸收增加趋势显著低于模型Ⅰ。表明，在高铁浓度时，模型Ⅱ有一定局限性。因此，本研究以下试验均采用模型Ⅰ。对Caco-2细胞铁吸收影响因素表明，草酸盐对二价铁抑制作用大于三价铁，随草酸盐／铁摩尔比，对二价铁抑制逐渐增加，5：1时有最大抑制；仅摩尔比为3：1以上时，草酸盐对三价铁有抑制作用。随硅酸盐／铁摩尔比增加，二价铁生物有效性逐渐降低，摩尔比为3：1时，铁生物有效性最低；硅酸盐对三价铁无影响。植酸对二价铁抑制作用大于三价铁。随着钙和锌水平增加，二价铁生物有效性出现不同程度的降低，最大的抑制分别出现在钙／铁摩尔比为1：1时和锌／铁摩尔比为3：1时。半胱氨酸、胱氨酸和抗坏血酸对细胞铁吸收有促进作用，且随浓度增加而增加。不同铁化合物生物有效性比较表明，柠檬酸亚铁和血红素铁铁生物有效性最高，元素铁粉最低，但减小其粒径可显著提高铁生物有效性，与其他铁化合物相比，元素铁粉受食物因子影响最小。铁对Caco-2细胞毒性研究表明，当铁浓度大于1.5mM时，二价铁对细胞的毒性大于三价铁，细胞的生存能力明显降低。LDH释放量测定表明，二价铁的氧化破坏使细胞膜的稳定性降低。Caco-2细胞SOD和GPx活性均随着铁处理水平增加而增加，且二价铁处理组两种酶活性增加幅度高于三价铁组，提示在高铁水平下，二价铁和三价铁均能诱导细胞抗氧化酶基因表达的作用。利用比色法和ICP-MS技术对“长三角”972个水稻基因型糙米铁含量分析表明，比色法测定铁含量最低值为15.74mg／kg，最高为54.68mg／kg，平均值35.01mg／kg；ICP-MS法测得最低值为5.25mg／kg，最高20.55mg／kg，平均值13.49mg／kg。两种方法显著相关，相关系数达0.7699。最终筛选出的13个水稻基因型，精米铁含量具有较大差异，其中铁含量最低为3.7mg／kg，最高达9.9mg／kg。利用Caco-2细胞模型进行铁生物有效性分析表明，基因型Gpei55、guangN66、HB075、TN7189显著高于其他基因型，而铁含量较高的JiaXingZD、HESQ57和GuangD50基因型，其铁生物有效性并不高，相反，铁含量最低的guangN66基因型却表现出最高的铁生物有效性。水稻精米籽粒铁生物有效性与半胱氨酸（P＜0.01）、硫（P＜0.01）含量呈极显著正相关；与磷（P＜0.05）含量呈显著负相关。添加抗坏血酸能够显著提高稻米铁生物有效性。土壤类型对糙米营养品质影响表明，种植在小粉土和青紫泥的水稻铁富集量高于黄红壤（P＞0.05；P＞0.05）；钙、铜、锌、蛋白质及直链淀粉含量受土壤类型影响不大；植酸（P＜0.05）和总磷（P＞0.05）含量黄红壤低于其他土壤；硫（P＜0.05）含量小粉土显著低于其他土壤，黄红壤最高；半胱氨酸水平黄红壤高于小粉土（P＜0.05）和青紫泥（P＜0.05）；其他16种氨基酸含量青紫泥均显著高于小粉土（P＜0.05）和黄红壤（P＜0.05）。铁生物有效性结果表明，糙米可透析铁量和细胞铁蛋白形成量黄红壤显著高于小粉土（P＜0.05）和青紫泥（P＜0.05），小粉土和青紫泥间变化不大；细胞转运铁量黄红壤显著的低于小粉土（P＜0.05）和青紫泥（P＜0.05），青紫泥细胞转运铁量最高。基因型间比较表明，IR64可透析铁量（P＜0.05）和细胞铁蛋白形成量（P＜0.05）最低，基因型TN7189和IR68144最高；细胞转运铁量IR64和TN7189低于其他两品种（P＜0.05，P＜0.05），以基因型IR68144细胞转运铁量最高。铁蛋白形成量与可透析铁（P＜0.05）呈显著正相关；与植酸（P＜0.05）和总磷含量（P＜0.05）呈显著负相关；与总铁含量没有相关（P＞0.05）。4个来自国际水稻所（IRRI）的水稻基因型在我国杭州、东辉和海宁种植2年表明，精米铁和钙含量明显受基因型（P＜0.01；P＜0.01）和基因型—环境效应（P＜0.01；P＜0.01）的影响；铜和锰受基因型（P＜0.05；P＜0.01）和环境（P＜0.05；P＜0.01）影响较大；锌主要受基因型影响。水稻籽粒蛋白质含量杭州高于东辉和海宁；直链淀粉含量受种植地点影响不大；植酸和磷含量均是东辉最高，而硫含量最低。水稻籽粒17种氨基酸水平均表现为杭州高于东辉和海宁。稻米铁生物有效性分析表明，基因型IR68144最高，IR72最低。铁生物有效性与植酸（P＜0.05）和磷（P＜0.01）含量呈显著负相关，与半胱氨酸（P＜0.01）和硫（P＜0.01）呈极显著正相关，与铁含量无明显相关性。第二年水稻籽粒铁生物有效性显著高于第一年（P＜0.05）。基因型和基因型-环境互作效应对铁生物有效性具有显著影响（P＜0.01；P＜0.01）。叶面铁肥对水稻基因型籽粒中营养品质及铁生物有效性的影响表明，叶面铁肥均不同程度的提高了两个水稻基因型精米中铁含量。叶面铁肥FeSO4（P＜0.05）和EDTAFeNa（P＜0.05）显著提高了基因型HB075籽粒中半胱氨酸水平，而对基因型TN7189籽粒中半胱氨酸水平影响不显著。几种铁肥均显著降低了基因型HB075籽粒中植酸含量（P＜0.05），除HEDTAFe（P＞0.05）外，其他铁肥均显著降低了基因型TN7189籽粒中植酸含量（P＜0.05）；几种铁肥也不同程度的降低了两种水稻基因型籽粒中磷的水平；铁肥显著提高了基因型HB075籽粒中硫的含量（P＜0.05），但对基因型TN7189的影响不大（P＞0.05）；铁肥DTPAFe（P＜0.05）显著提高了基因型HB075籽粒中钙含量。HEDTAFe则显著提高了基因型TN7189籽粒中钙含量；铁肥处理不同程度的提高了基因型HB075籽粒中铜和锌含量，尤其以DTPAFe对铜和锌的提高效果最好（P＜0.05；P＜0.05）。而，HEDTAFe铁肥显著提高了基因型TN7189籽粒铜含量（P＜0.05），EDTAFeNa则显著降低了其籽粒中锌含量（P＜0.05）。其他铁肥对基因型TN7189籽粒中铜和锌有一定促进作用，但均未达显著水平（P＞0.05）。水稻籽粒铁生物有效性存在显著的基因型差异，基因型HB075铁生物有效性显著高于TN7189（P＜0.05）。叶面铁肥对两品种铁生物有效性影响表明，喷施本实验中几种铁不能显著提高两种水稻籽粒铁可透析量；但铁肥处理却不同程度的提高了基因型HB075细胞铁蛋白形成量，而对基因型TN7189影响不大；叶面铁肥FeSO4（P＜0.05）和DTPAFe（P＜0.05）显著提高了基因型HB075籽粒细胞转运铁量，FeSO4（P＞0.05）、EDTAFe（P＜0.05）和HEDTAFe（P＞0.05）则提高了基因型TN7189籽粒细胞转运铁量。以上结果表明，水稻籽粒铁生物有效性主要受基因型控制，喷施不同种类的铁肥对其有一定促进作用，且与水稻基因型存在密切关系。