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嗜铁素是一种微生物分泌的小分子量铁螫合剂,其主要生物功能是特异性地结合三价铁以帮助微生物从环境中获取这种限制营养元素,是微生物对抗自然界中广泛存在的铁限制环境的重要策略。由于嗜铁素在微生物生理活动中的作用是溶解三价铁并将其转运进细胞质,因此有潜力成为一种天然铁营养强化剂,且在植物营养领域已经得到部分验证。聚球藻7002所产嗜铁素属于海洋嗜铁素的一类,为具有长度不等的疏水性尾部和相同极性头部的一个系列。本论文以聚球藻7002为载体发酵生产制备嗜铁素,以此为原料分别研究嗜铁素粗提物的铁螫合物SFE-Fe和SCE-Fe在Caco-2肠皮细胞模型中的促铁吸收机制及在大鼠缺铁性贫血模型中的铁吸收干预效果。主要研究结果如下：1.光生物反应器发酵聚球藻7002产嗜铁素条件的优化设计了专用于在铁限制条件下培养聚球藻7002的10L全封闭鼓泡柱式光生物反应器,并以此为基础研究了光照强度、温度、CO2浓度、通气量和接种比五个单因素对铁限制条件下聚球藻7002产嗜铁素的影响,确定产嗜铁素的最佳条件为：光照强度140μmol/(m2·s)、温度30℃、CO2浓度0.5%、通气量1.5 L/min、接种比1:25,优化后每次培养3 d即可采收,嗜铁素含量SU终值可达92.35±1.36%。基本解决了聚球藻7002在铁限制条件下嗜铁素产量低的问题。2.利用Caco-2细胞模型研究SFE-Fe的肠皮吸收机理在胶原覆盖的24孔板上培养Caco-2细胞,分化12 d后得到体外肠皮细胞模型,利用钙黄绿素荧光标记细胞内铁池LIP来反应铁吸收状况,并通过红菲绕啉二磺酸钠阻断亚铁离子途径的吸收来验证SFE-Fe在肠道中的吸收方式。结果表明,三价铁被SFE-Fe螯合后在偏酸性肠道环境中有较强的吸收,同时兼有分子整体直接吸收和被十二指肠细胞色素B还原后通过亚铁离子途径吸收两种吸收方式,以直接吸收为主。亚铁途径虽居次要地位,SFE-Fe在肠道中却具有相对其他螫合物质较高的可还原性,可能与特殊的柠檬酸基团-铁复合结构有关。另外,SFE-Fe在肠道中的吸收受抗铁吸收成分植酸钠的影响较小,并且其吸收是受肠皮细胞内铁代谢平衡调节的。3.利用大鼠缺铁性贫血模型验证SCE-Fe的贫血干预效果通过饲喂低铁饲料建立Wistar大鼠缺铁性贫血模型,以添加SCE-Fe作为外源铁的饲料饲喂16 d以验证其贫血干预效果,结果表明,补铁恢复期后大鼠各项实验指标都有明显的改善,摄食量、体重增量、血红蛋白浓度、红细胞比容和血清铁浓度均不低于硫酸亚铁组,显著高于柠檬酸铁组(P<0.01)。SFE-Fe的相对生物利用率(133.58%±15.42%)显著高于硫酸亚铁(100%±14.84%)和柠檬酸铁(66.34%±8.7]%)。总之,SFE-Fe和SCE-Fe能够显著提升三价铁的生物有效性,说明嗜铁素提取物具有成为铁营养强化剂的可行性。