水稻籽粒中鋅生物有效性與調(diào)控機(jī)制.pdf

1、鋅是人體必需的微量元素之一，據(jù)報(bào)道世界上超過20億人口存在不同程度缺鋅問題。稻米是世界上50％人群的主糧，因此，研究稻米鋅營養(yǎng)強(qiáng)化對人體健康具有重要意義。目前的稻米鋅營養(yǎng)強(qiáng)化的研究大多數(shù)只報(bào)道了稻米鋅含量，對于稻米鋅生物有效性的報(bào)道較少。為了全面衡量稻米的鋅營養(yǎng)價(jià)值，本研究建立了體外消化/Caco-2細(xì)胞模型應(yīng)用于稻米鋅生物有效性的評價(jià)。采用該模型評價(jià)了基因型、施肥措施（葉面噴施不同形態(tài)鋅肥、磷鋅互作、硫鋅互作）、加工工藝（發(fā)芽和鋅強(qiáng)化

2、）對稻米籽粒鋅生物有效性的影響。結(jié)果如下:
　　 1.對本試驗(yàn)條件下建立的Caco-2模型的生長狀態(tài)和模型性能進(jìn)行監(jiān)測，并采用該模型研究膳食成分對鋅吸收的影響。結(jié)果表明，在本試驗(yàn)條件下Caco-2細(xì)胞跨膜電阻值穩(wěn)定在630Ωcm2;Caco-2頂膜堿性磷酸酶活性顯著高于基底側(cè)，表明本實(shí)驗(yàn)室條件下構(gòu)建的Caco-2模型已形成類似小腸上皮細(xì)胞的形態(tài)學(xué)結(jié)構(gòu)，細(xì)胞已形成緊密連接并產(chǎn)生良好極性，可作為腸道營養(yǎng)物質(zhì)吸收的體外模型。分析不同濃

3、度鋅（0-50μmol/L）在Caco-2模型中的吸收結(jié)果表明，鋅吸收量在5-50μmol/L濃度范圍隨著濃度增加直線上升。膳食成分對鋅吸收率的影響表明，隨著植酸/鋅摩爾比值的增加鋅吸收率明顯下降。當(dāng)鐵/鋅摩爾比值為為10∶1時(shí)，鐵對鋅有一定的抑制效果。鈣對鋅吸收無影響。維生素C對鋅吸收無影響。半胱氨酸和蛋氨酸對鋅吸收量具有一定促進(jìn)作用。
　　 2.對大田條件下統(tǒng)一種植收獲的15個供試水稻品種的鋅含量、營養(yǎng)品質(zhì)組分、鋅生物有效性

4、、生物可利用鋅總量進(jìn)行研究。結(jié)果表明，供試水稻品種精米鋅含量和鋅生物有效性存在顯著基因型差異。對稻米營養(yǎng)品質(zhì)組分與鋅生物有效性的相關(guān)性分析，結(jié)果表明，稻米鋅生物有效性與鋅含量呈現(xiàn)無相關(guān)，與植酸呈負(fù)相關(guān)，與硫含量和半胱氨酸含量成顯著正相關(guān)。稻米生物可利用鋅含量也存在顯著基因型差異。稻米生物可利用鋅含量與鋅含量呈正比，與硫含量呈正比，與半胱氨酸和蛋氨酸成正比。植酸呈弱的負(fù)相關(guān)。因此，在生產(chǎn)實(shí)踐中可以通過提高稻米鋅含量，減低稻米植酸含量，增加

5、含硫氨基酸含量來實(shí)現(xiàn)稻米生物可利用鋅總量的增加。本試驗(yàn)中，IR68144和Bing91185都表現(xiàn)較高的稻米生物可利用鋅總量，可作為今后水稻鋅營養(yǎng)強(qiáng)化的研究材料。
　　 3.研究大田條件下，葉面噴施不同形態(tài)鋅肥（氨基酸鋅肥、硫酸鋅、檸檬酸鋅、EDTA螯合鋅）對稻米鋅生物有效性的影響。結(jié)果表明，葉面噴施鋅肥對水稻產(chǎn)量無影響，但是顯著提高了三個品種的糙米和精米鋅含量。糙米和精米鋅含量存在顯著性正相關(guān)，說明葉面噴施鋅肥對精米鋅含量的提

6、高來自于糙米部分提高的鋅。四種形態(tài)鋅肥的稻米鋅富集效果分析表明，氨基酸鋅肥和硫酸鋅優(yōu)于檸檬酸鋅和EDTA螯合鋅。分析原因是可能與氨基酸鋅肥和硫酸鋅分子量小有利于葉面供應(yīng)的鋅滲透進(jìn)入水稻體內(nèi)發(fā)揮作用有關(guān)。葉面噴施鋅肥對水稻精米營養(yǎng)品質(zhì)分析表明，葉面噴施鋅肥顯著降低了水稻精米植酸含量;對精米蛋白質(zhì)含量、鈣和鐵含量無影響。精米鋅生物有效性和生物可利用鋅總量分析表明，葉面噴施鋅肥提高了精米鋅生物有效性（增幅4.8-35.3％）和生物可利用鋅總量

7、(增幅13.9-68.4％)。效果最佳的是氨基酸鋅肥和硫酸鋅。分析認(rèn)為葉面噴施鋅肥對稻米鋅含量的提高，同時(shí)降低了植酸含量是造成稻米生物可利用鋅總量提高的主要原因。
　　 4.研究盆栽條件下，不同施磷水平、葉面噴施鋅肥對水稻籽粒鋅生物有效性的影響。結(jié)果表明，隨著土壤施磷量的增加，水稻產(chǎn)量呈現(xiàn)明顯上升趨勢，鋅肥對水稻產(chǎn)量的影響較小。在0-100mg/kg土施磷量范圍內(nèi)，稻米鋅含量隨著磷的增加而增加，在150-200mg/kg土施磷量

8、范圍內(nèi)，稻米鋅含量隨之磷的增加而降低。磷肥施用結(jié)合鋅肥能促進(jìn)稻米鋅含量提高。磷肥施用明顯提高了植酸含量。噴鋅能降低稻米植酸含量。土壤施用磷肥和噴鋅肥對稻米鋅生物有效性影響表明，不施磷和高磷肥（磷施用量超過＞150mg/kg）的鋅生物有效性與稻米可吸收鋅總量均有低于其他磷施用量（50mg/kg土、100mg/kg土），特別是在200mg/kg土施磷量時(shí)對稻米鋅生物有效性和稻米可吸收鋅總量抑制效果最明顯。而施用磷時(shí)，結(jié)合葉面噴施鋅肥對精米鋅

9、生物有效性和稻米生物可利用鋅含量均具有促進(jìn)作用。以上結(jié)果說明，合理的施用磷肥，輔以葉面鋅肥有利于稻米鋅生物有效性的提高。
　　 5.研究盆栽條件下，不同水平硫肥和鋅肥施用對稻米鋅生物有效性的影響。結(jié)果表明，硫肥對水稻產(chǎn)量具有增加效果，鋅肥對水稻產(chǎn)量無影響。硫肥的施用提高了對水稻籽粒鋅含量，且輔以鋅肥后，水稻籽粒鋅含量隨著硫肥施用量的增加而增加。對稻米營養(yǎng)品質(zhì)分析表明，施硫肥對水稻精米植酸含量無影響，對水稻硫含量有顯著提高，對半胱

10、氨酸有顯著提高。鋅肥降低了植酸含量，對蛋白質(zhì)含量、硫含量、半胱氨酸含量無顯著影響。精米鋅生物有效性和生物可利用鋅總量分析表明，單獨(dú)施硫肥和鋅肥對鋅生物有效性和生物可利用鋅總量影響較小。但硫肥和鋅肥配合施用后，精米鋅生物有效性和生物可利用鋅總量獲得明顯提高，30mg/kg土硫肥和5mg/kg土鋅肥組合時(shí)效果最佳。本研究表明，硫肥和鋅肥配合施用降低了稻米植酸含量，增加了含硫氨基酸含量，來提高稻米鋅生物有效性，同時(shí)也增加了稻米鋅含量，從而促進(jìn)

11、了稻米生物可利用鋅總量的積累。
　　 6.研究發(fā)芽和硫酸鋅強(qiáng)化對三個供試品種（兩優(yōu)培九、Bing91185、秀水110）糙米鋅生物有效性的影響，試驗(yàn)結(jié)果表明，發(fā)芽糙米鋅含量隨著鋅強(qiáng)化濃度(25-250mg/L)增加而增加，在＜150mg/L硫酸鋅強(qiáng)化濃度處理對糙米的發(fā)芽率無顯著影響，發(fā)芽和鋅發(fā)芽過程對植酸含量影響分析表明，發(fā)芽和鋅強(qiáng)化處理都能顯著降低了糙米植酸含量，但兩者之間無顯著性差異。但是鋅發(fā)芽糙米鋅強(qiáng)化的植酸/鋅摩爾比值顯

12、著低于發(fā)芽糙米。糙米鋅生物有效性和生物可利用鋅總量的影響分析表明，發(fā)芽處理對糙米鋅生物有效性和生物可利用鋅總量無影響，而鋅強(qiáng)化處理提高了糙米糙米鋅生物有效性和生物可利用鋅總量。本研究表明，發(fā)芽雖然一定程度降低了植酸含量，但是殘留的植酸仍能干擾鋅在腸道的吸收。而鋅強(qiáng)化過程，降低了植酸含量，使植酸/鋅摩爾比值大幅度下降，通過提高了鋅含量，提高了稻米生物可利用鋅總量。因此，僅僅靠發(fā)芽加工工藝對糙米鋅生物有效性無影響，需要結(jié)合鋅強(qiáng)化過程能明顯提