食品工业科技

因素	水平
A反应时间（h）	0.5	1	1.5
B反应温度（℃）	60	65	70
C pH	9	10	11

因素	水平
A反应时间（h）	0.5	1	1.5
B反应温度（℃）	60	65	70
C pH	9	10	11

试验号	A	B	C	铁含量（%）
1	0	1	−1	22.40
2	0	0	0	26.56
3	0	0	0	25.82
4	−1	0	−1	19.63
5	0	−1	−1	24.15
6	0	0	0	26.03
7	−1	−1	0	19.84
8	−1	1	0	18.32
9	0	1	1	19.65
10	1	0	1	21.76
11	0	0	0	26.73
12	1	−1	0	23.47
13	0	0	0	27.01
14	1	0	−1	22.53
15	−1	0	1	17.86
16	1	1	0	22.04
17	0	−1	1	20.79

试验号	A	B	C	铁含量（%）
1	0	1	−1	22.40
2	0	0	0	26.56
3	0	0	0	25.82
4	−1	0	−1	19.63
5	0	−1	−1	24.15
6	0	0	0	26.03
7	−1	−1	0	19.84
8	−1	1	0	18.32
9	0	1	1	19.65
10	1	0	1	21.76
11	0	0	0	26.73
12	1	−1	0	23.47
13	0	0	0	27.01
14	1	0	−1	22.53
15	−1	0	1	17.86
16	1	1	0	22.04
17	0	−1	1	20.79

方差来源	平方和	自由度	均方	F值	P值	显著性
注：*表示差异极显著（P<0.01）；表示差异显著（P<0.05）。
模型	145.13	9	16.13	43.30	<0.0001	**
A-时间	25.03	1	25.03	67.21	<0.0001	**
B-温度	4.26	1	4.26	11.45	0.0117	*
C-pH	9.35	1	9.35	25.12	0.0015	**
AB	2.025E-003	1	2.025E-003	5.438E-003	0.9433
AC	0.25	1	0.25	0.67	0.4396
BC	0.093	1	0.093	0.25	0.6325
A²	48.89	1	48.89	131.28	<0.0001	**
B²	18.66	1	18.66	50.10	0.0002	**
C²	27.97	1	27.97	75.12	<0.0001	**
残差	2.61	7	0.37
失拟项	1.63	3	0.54	2.23	0.2270
纯误差	0.98	4	0.24
总差	147.74	16
R²=0.9824	Adjusted R²=0.9597

方差来源	平方和	自由度	均方	F值	P值	显著性
注：*表示差异极显著（P<0.01）；表示差异显著（P<0.05）。
模型	145.13	9	16.13	43.30	<0.0001	**
A-时间	25.03	1	25.03	67.21	<0.0001	**
B-温度	4.26	1	4.26	11.45	0.0117	*
C-pH	9.35	1	9.35	25.12	0.0015	**
AB	2.025E-003	1	2.025E-003	5.438E-003	0.9433
AC	0.25	1	0.25	0.67	0.4396
BC	0.093	1	0.093	0.25	0.6325
A²	48.89	1	48.89	131.28	<0.0001	**
B²	18.66	1	18.66	50.10	0.0002	**
C²	27.97	1	27.97	75.12	<0.0001	**
残差	2.61	7	0.37
失拟项	1.63	3	0.54	2.23	0.2270
纯误差	0.98	4	0.24
总差	147.74	16
R²=0.9824	Adjusted R²=0.9597

磷酸化菊苣多糖铁复合物的制备、表征及体外消化特性

PDF下载

郭玉林 ¹ , 朱建星 ^*^,² , 王红艳 ² , 张万忠 ³

食品工业科技 | 工艺技术 2026,47(9): 240-247

收起

食品工业科技 | 工艺技术 2026, 47(9): 240-247

磷酸化菊苣多糖铁复合物的制备、表征及体外消化特性

全屏

郭玉林¹, 朱建星^*^,², 王红艳², 张万忠³

作者信息

^1．沈阳化工大学化学工程学院，辽宁沈阳 110142

^2．沈阳化工大学环境与安全工程学院，辽宁沈阳 110142

^3．沈阳化工大学图书馆，辽宁沈阳 110142

郭玉林（2000−），男，硕士研究生，研究方向：药学，E-mail：2245494901@qq.com

通讯作者:

朱建星（1976−），男，硕士，副教授，研究方向：天然药物化学，E-mail：zjx_0516@163.com。

Preparation, Characterization, and in Vitro Digestive Properties of Phosphorylated Chicory Polysaccharide-Iron Complexes

Yulin GUO¹, Jianxing ZHU^*^,², Hongyan WANG², Wanzhong ZHANG³

Affiliations

^1.College of Chemical Engineering, Shenyang Chemical University, Shenyang 110142, China

^2.College of Environmental and Safety Engineering, Shenyang Chemical University, Shenyang 110142, China

^3.Shenyang Chemical University Library, Shenyang 110142, China

出版时间: 2026-05-01 doi: 10.13386/j.issn1002-0306.2025040398

文章导航

摘要

收起

本研究采用响应面法优化磷酸化菊苣多糖铁的制备工艺，并通过红外光谱（FT-IR）、X射线光电子能谱（XPS）及扫描电镜（SEM）对复合物结构进行表征，再通过模拟人工胃肠液消化实验、蔗糖酶水解实验及黏蛋白结合能力测定，系统分析了磷酸化菊苣多糖铁的体外消化特性。结果表明，最佳反应条件为反应时间1.1 h，反应温度64 ℃，pH10，此条件下制备的磷酸化菊苣多糖铁的铁含量达到26.97%±0.25%。磷酸化菊苣多糖铁红外光谱显示磷酸化菊苣多糖中O-H和C=O基团与Fe³⁺发生配位，XPS证实铁以三价态（Fe³⁺）引入磷酸化多糖，SEM观察到复合物形貌为致密片层结构。体外胃肠道消化结果表明，在胃液中24 h铁保留率>97%，而在含黏蛋白及蔗糖酶的模拟肠道末端环境中，释放7 h达59%，24 h累计释放率74.5%±0.5%。本研究为菊苣多糖资源高值化利用及多糖铁补铁剂开发提供了理论依据。

关键词

菊苣多糖 / 磷酸化菊苣多糖铁 / 响应面 / 结构表征 / 体外消化特性

Abstract

收起

This study employed response surface methodology to optimize the preparation process of phosphorylated chicory polysaccharide iron. It characterized the structure of the composite using Fourier transform infrared spectroscopy (FT-IR), X-ray photoelectron spectroscopy (XPS), and scanning electron microscopy (SEM). Through simulated artificial gastrointestinal fluid digestion experiments, sucrase hydrolysis experiments, and mucin-binding capacity assays, the in vitro digestive characteristics of phosphorylated chicory polysaccharide iron were systematically analyzed. The results indicated that the optimal reaction conditions were a reaction time of 1.1 h, a reaction temperature of 64 ℃, and a pH of 10. Under these conditions, the iron content of the prepared phosphorylated chicory polysaccharide iron reached 26.97%±0.25%. Infrared spectroscopy of phosphorized chicory polysaccharide iron showed that the O-H and C=O groups in the phosphorized chicory polysaccharide coordinate with Fe³⁺. XPS confirmed that iron was introduced into the phosphorized polysaccharide in the trivalent state (Fe³⁺). SEM observation revealed that the composite morphology was a dense layered structure. In vitro gastrointestinal digestion results showed that the iron retention rate in gastric fluid was >97% after 24 hours, while in the simulated intestinal environment containing mucin and sucrase, 59% was released after 7 hours, with a cumulative release rate of 74.5%±0.5% after 24 hours. This study provides a theoretical basis for the high-value utilization of chicory polysaccharide resources and the development of polysaccharide iron supplements.

Key words

chicory polysaccharides / phosphorated chicory polysaccharide iron / response surface / structural characterization / in vitro digestive properties

引用本文

郭玉林, 朱建星, 王红艳, 张万忠. 磷酸化菊苣多糖铁复合物的制备、表征及体外消化特性. 食品工业科技, 2026 , 47 (9) : 240 -247 . DOI: 10.13386/j.issn1002-0306.2025040398

Yulin GUO, Jianxing ZHU, Hongyan WANG, Wanzhong ZHANG. Preparation, Characterization, and in Vitro Digestive Properties of Phosphorylated Chicory Polysaccharide-Iron Complexes[J]. Science and Technology of Food Industry, 2026 , 47 (9) : 240 -247 . DOI: 10.13386/j.issn1002-0306.2025040398

正文

收起

缺铁性贫血（IDA）是全球范围内最常见的营养缺乏性疾病之一，尤其在发展中国家，5~14岁儿童和孕妇群体中，缺铁性贫血的患病率分别高达46%和48%^[1−4]。尽管口服补铁是治疗IDA的常用方法，但传统亚铁盐类补铁剂常伴随上腹痛、腹泻、便秘等胃肠道副作用，且长期使用安全性存疑^[5−6]。这些不良反应不仅影响患者依从性，还限制了口服补铁的临床应用效果。近年来，开发无毒副作用的、具有优良生物利用度的多糖铁补铁剂已成为当前营养学和药剂学领域的研究热点。

多糖类化合物因其独特的理化性质，在微量元素载体开发中展现出巨大潜力^[7−10]。多糖分子中含有丰富的羟基、羧基等活性基团，这些基团可与金属离子形成稳定的配位键，从而显著改善铁等金属离子的理化性质和生物活性^[11−13]。研究表明，多糖直接与三价铁反应制备的多糖铁复合物的铁含量普遍较低，多糖铁配合物中铁含量因多糖来源及制备工艺的不同存在显著差异。崔洁芬等^[14]制备的浒苔多糖铁的铁含量可达19.6%，任广明等^[15]制备的香菇多糖铁的铁含量可达11.69%，Qi等^[16]制备大蒜多糖铁复合物中铁含量为9.7%，Lu等^[17]制备的黄芪多糖铁复合物中铁含量为19.32%，在模拟胃肠消化环境中连续消化5 h后累计释放率达75.3%，呈现胃肠液快速释放特征。然而，在人工胃肠液中快速释放会引发游离铁蓄积进而加剧胃黏膜氧化应激，而某些植物来源多糖的黏性特质可能引起肠道渗透压失衡，导致腹胀或腹泻^[18−20]。这些局限性促使研究者进一步开发兼具高载铁效率与低胃肠刺激性的新型多糖铁补铁剂。

菊粉（菊苣多糖）作为一种天然益生元，具有独特的生理功能和应用价值^[21−23]。菊粉在肠道菌群发酵过程中产生短链有机酸，可降低肠道pH，从而促进非血红素铁的溶解和吸收，这些特性使其成为铁补充剂开发的理想候选材料^[24−26]。考虑到磷酸基团相较于糖单元上的羟基具有更强的金属配位能力，通过磷酸化改性后可以显著提高多糖的金属配位能力，本文创新性地采用化学修饰手段对菊苣多糖进行磷酸化改性，在其分子结构中引入磷酸基团以显著提升铁离子螯合率，以期制备出一种结构新颖的多糖铁配合物。通过系统的结构表征和体外消化性能评价，有望开发为临床应用的新型多功能铁补充剂。

1　材料与方法

收起

1.1　材料与仪器

菊苣多糖　本实验室自制^[27]；三聚磷酸钠（分析纯）、蔗糖酶（200 U/mg）　上海麦克林生化科技有限公司；三氯化铁　分析纯，天津市大茂化学试剂有限公司；胃蛋白酶（10000 U/g）、猪胃Ⅱ型黏蛋白（生化级）　上海源叶生物科技有限公司；胰蛋白酶（4000 U/g）　北京索莱宝科技有限公司；胆盐　生化级，上海阿拉丁生化科技股份有限公司；其它试剂均为分析纯。

透析袋(MW500)　北京博奥拓达科技有限公司；SHA-C型水浴振荡器　常州翔天实验仪器厂；MS-H280-Pro型磁力搅拌器　北京大龙兴创实验仪器有限公司；RE-3000A型旋转蒸发器　上海亚荣生化仪器厂；GR22GⅢ型冷冻离心机　日本日立工机株式会社；GT2型冷冻干机　德国SRK系统技术有限公司；NP-1187B微波消解仪　美国CEM公司；IRTracer-100型傅里叶红外光谱仪、Model axis supra⁺型X射线光电子能谱仪　日本岛津制作所；JSM-IT800型场发射扫描电镜　日本电子株式会社。

1.2　实验方法

1.2.1　磷酸化菊苣多糖的制备

参考文献[28]的方法，略有改进，取1 g菊苣多糖配成5%浓度的水溶液，加入250 mg硫酸钠，然后添加浓度为0.1 g/mL的三聚磷酸钠溶液，使n（三聚磷酸钠）:n（果糖单元）的比例达到7.5:1，调节pH至7，80 ℃恒温振荡反应3 h，再经透析袋（MW 500）透析2 d、40 ℃浓缩、冷冻干燥后得到磷酸化菊苣多糖（备用）。

1.2.2　磷含量的测定

有关磷含量测定参考《水质总磷的测定钼酸铵分光光度法》（GB\T 11893-1989）中的方法来进行，使用微波消解仪代替高压灭菌锅。磷含量标准曲线为：y=0.00907x−0.00958，R²=0.99804。

1.2.3　磷酸化菊苣多糖铁的制备

将2.0 g磷酸化菊苣多糖溶于去离子水配成5%溶液，加入25 mL 0.14 mol/L柠檬酸钠，磁力搅拌下逐滴加入2 mol/L FeCl₃溶液，以10%NaOH维持反应液pH9~10，至红棕色沉淀生成，停止滴加FeCl₃，继续在65 ℃下反应1 h，5000 r/min离心15 min，取上清液。上清液中加入两倍体积无水乙醇，暗处醇沉过夜，加少量水溶解沉淀，透析袋（MW 500）透析24 h然后冷冻干燥，得磷酸化菊苣多糖铁复合物。

1.2.4　磷酸化菊苣多糖铁制备的单因素实验

1.2.4.1　pH对铁含量的影响

在反应时间为1 h，反应温度为70 ℃条件下，考察pH（7、8、9、10、11）对铁含量的影响。

1.2.4.2　反应温度对铁含量的影响

在反应时间为1 h，反应pH10条件下，考察反应温度（50、60、65、70、80 ℃）对铁含量的影响。

1.2.4.3　反应时间对铁含量的影响

在反应温度为65 ℃，反应pH10条件下，考察反应时间（0.5、1、1.5、2、2.5 h）对铁含量的影响。

1.2.5　响应面试验的设计

试验设计采用Design Expert软件进行。在单因素实验基础上，采用三因素三水平Box-Behnken设计来评价三个自变量（A，反应时间；B，反应温度；C，pH）对磷酸化菊苣多糖铁的铁含量的影响。试验设计因素与水平见表1。

1.2.6　铁含量的测定

1.2.6.1　标准曲线的绘制

参照GB/T 5009.90-2016配制铁标准溶液（0、1、2、3、4、5 mg/L）并采用邻菲咯啉紫外分光光度计法测定其浓度，以铁含量为横坐标，吸光度为纵坐标，绘制标准曲线，得标准曲线回归方程y=0.2035x−0.0037，R²=0.9999。

1.2.6.2　样品铁含量的测定

称取10 mg 磷酸化菊苣多糖铁，加入15 mL 1:10盐酸，溶解后加入少量去离子水，煮沸5 min待冷却后定容至100 mL。取10 mL样品液，加入1 mL 10%盐酸羟胺，随后加入2.5 mL邻菲咯啉显色液和5 mL 1 mol/L乙酸钠，定容至25 mL，摇匀，室温放置5 min后测定吸光度（510 nm）。

$\rm 铁含量(\text{%})=\frac{C}{M}\times 100 $

式中：C-从标准曲线中查得消化液的铁含量（mg）；M-磷酸化菊苣多糖铁的质量（mg）。

1.2.7　磷酸化菊苣多糖铁的表征

1.2.7.1　红外光谱分析

称取100 mg的菊苣多糖、磷酸化菊苣多糖、磷酸化菊苣多糖铁粉末，分别与KBr粉末研磨并压制，在4000~500 cm⁻¹波数范围内进行红外光谱分析。

1.2.7.2　XPS分析

X射线光电子能谱（XPS）测定通过使用Al-Ka辐射源进行分析。全谱扫描参数：通能（Pass Energy）80 eV，步长1 eV，扫描范围0~1200 eV。使用污染物碳C1 s峰（284.8 eV）作为参考校准所有结合能。

1.2.7.3　扫描电镜分析

利用双面胶带，将磷酸化菊苣多糖铁固定在黄铜短柱上，并在真空中通过溅射涂布机用金涂布（涂布条件为电压15 kV，电流20 mA）后进行观察。

1.2.8　体外模拟胃肠道消化

根据文献[4]的方法进行模拟胃肠道消化的研究。

1.2.8.1　人工胃液消化实验

将磷酸化菊苣多糖铁（5 mg/mL）与人工胃液（含2.0 g/L NaCl、3.2 g/L胃蛋白酶，pH2）等体积混合，37 ℃水浴摇床中孵育0.5、1、2、3、4、5 h，沸水灭酶后4 ℃、10000 r/min离心20 min取上清液，邻菲咯啉法测铁含量，计算铁保留率。

$ \rm 铁释放率(\text{%})=\frac{S}{C}\times 100 $

式中：S-上清液中铁含量（mg）；C-样品中铁含量（mg）。

$ \rm 铁保留率(\text{%})=100-铁释放率 $

1.2.8.2　人工肠液消化实验

将磷酸化菊苣多糖铁（5 mg/mL）与人工胃液消化1 h后，调节pH至5.0，加入人工肠液（含6.8 g/L KH₂PO₄、0.9 g/L NaCl、60 g胆盐、10 g胰酶，pH7.6），37 ℃孵育0.5~5 h，沸水灭酶离心后取上清液测定铁含量，计算铁保留率。

1.2.8.3　模拟结肠部位消化实验

取0.1%（w/v）黏蛋白分散液（以pH6.8 Tris缓冲液配制），依次加入10 mg磷酸化菊苣多糖铁及蔗糖酶（终浓度10 U/mL），反应1、3、7或24 h后，在4 ℃ 10000 r/min下将样品离心20 min，从沉淀中分离上清液，测定上清液中铁含量，计算铁释放率。

1.2.9　磷酸化菊苣多糖铁与黏蛋白的相互作用

通过紫外分光光度计测定透射率（T）来研究磷酸化菊苣多糖铁与黏蛋白的相互作用，将10 mg黏蛋白分散在10 mL PBS（pH6.8，0.1%，w/v）中，使该分散体在37 ℃孵育24 h。然后，将10 mg菊苣多糖、磷酸化菊苣多糖铁分散在黏蛋白分散体中，并在2、8、18和24 h后在650 nm处测定样品透射率。

1.3　数据处理

所有数据均为三次实验的平均值，结果表示为平均值±标准偏差。使用Origin 2021软件通过Student t检验进行统计分析。以P<0.05视为差异显著。

2　结果与分析

收起

2.1　单因素实验结果与分析

2.1.1　pH对铁含量的影响

如图1，铁含量随pH升高呈先增后降趋势，于pH10时达峰值。当pH<10时，H⁺浓度升高引发磷酸化菊苣多糖分子质子化，阻碍其与Fe³⁺的配位结合，导致铁含量较低；当pH10时，磷酸化菊苣多糖去质子化形成活性配位基团，与Fe³⁺高效络合。pH>10后，体系离子强度及OH⁻浓度增加，诱发Fe³⁺水解生成Fe（OH）₃胶体，同时磷酸化菊苣多糖与游离OH⁻竞争配位位点，导致铁含量下降^[29]。基于铁含量最大化原则，确定最佳反应pH为10。

2.1.2　反应温度对铁含量的影响

如图2，铁含量随温度升高呈先增后降趋势，65 ℃时达峰值。当温度低于65 ℃时，升温促进磷酸化菊苣多糖与Fe³⁺的配位络合及反应动力学，铁含量与温度呈正相关；当温度大于65 ℃时，铁含量下降。结合铁含量最大化原则，确定最佳反应温度为65 ℃。

2.1.3　反应时间对铁含量的影响

如图3，铁含量随反应时间延长呈先增后降趋势，于1 h达峰值。分析显示，反应初期（≤1 h）铁含量上升归因于体系中存在大量的铁离子，反应速率较快，当反应时间超过1 h后，由于螯合反应发生解离作用，致使铁含量下降。确定最佳反应时间为1 h。

2.2　响应面设计试验结果及分析

2.2.1　试验设计结果及方差分析

响应面试验设计及结果见表2。对试验结果进行二次回归分析，计算得到回归方程：Y=26.43+1.77A−0.73B−1.08C+0.022AB+0.25AC+0.15BC−3.41A²−2.11B²−2.58C²。由表3可以得出，模型R²=0.9824，表明此模型拟合度高，实验值与预测值之间的误差小，R²_Adj=0.9597，表明此模型可以解释95.97%的响应值，证明该模型可以反映各因素之间的关系；此模型的P<0.0001，失拟项P>0.05，说明回归方程理想，模型显著。综上，该模型可用。模拟项的A、C因素差异极显著（P<0.01），B因素差异显著（P<0.05），AB、AC、BC对响应值的影响均不显著。F值越大，表明该因素对磷酸化菊苣多糖铁螯合效果的影响越显著，由分析可得影响响应值的因素顺序由大到小为A（反应时间）>C（pH）>B（反应温度）。结果表明，反应时间对磷酸化菊苣多糖铁螯合的影响最大，pH的影响次之，反应温度对其的影响最小。由图4可知，反应pH与反应温度之间、反应pH与反应时间之间、反应温度与反应时间之间的交互性对铁螯合效果影响不显著。

2.2.2　回归模型验证

通过Design Expert软件对试验进行优化，按照回归模型预测可得到磷酸化菊苣多糖铁的最佳工艺条件为：反应时间1.13 h，反应温度64.1 ℃，pH9.80，此时铁含量达到26.82%。为验证优化试验结果的准确及可行性，进行三次平行实验，根据实际生产情况对工艺条件修正为：反应时间1.1 h，反应温度64 ℃，pH10，测得铁含量为26.73%、27.22%、26.98%，平均值为26.97%±0.25%，验证了该模型的可靠性。

2.3　磷酸化菊苣多糖铁的结构及表面形貌表征

2.3.1　菊苣多糖、磷酸化菊苣多糖、磷酸化菊苣多糖铁的红外分析

三个物质的红外光谱如图5所示，菊苣多糖在3410 cm⁻¹处出现宽峰，对应O-H伸缩振动，在2930 cm⁻¹处的峰为C-H伸缩振动（糖环及侧链），在1150 cm⁻¹处的峰为C-O-C糖苷键振动，图谱符合菊苣多糖典型多糖结构^[30]。磷酸化后，3389 cm⁻¹处的O-H峰变宽，这是由于磷酸化后引入羟基所致。同时，在1231 cm⁻¹处观察到P=O伸缩振动特征峰，在1155 cm⁻¹处观察到P-O-C不对称伸缩峰，在908 cm⁻¹处观察到P-O键振动特征峰^[31]。与菊苣多糖相比，磷酸化修饰后的菊苣多糖在红外光谱中显示出新增的磷酸基团特征峰，这些特征峰验证磷酸化修饰成功。羟基与Fe³⁺配位后形成O→Fe配位键，导致O-H键电子云密度降低、键力常数减小，从而使磷酸化菊苣多糖铁在3419 cm⁻¹处O-H峰相较于磷酸化菊苣多糖O-H峰伸缩振动频率升高（蓝移），证明羟基参与Fe³⁺配位。铁离子的引入导致1000~1250 cm⁻¹区域发生了显著变化，特别是1030 cm⁻¹处的C-O-C峰强度降低，表明糖环构象发生变化；此外，在680 cm⁻¹处出现了Fe-O键振动峰，908 cm⁻¹处的P-O峰分裂为双峰，这是由于铁离子与磷酸基团中的羟基结合所导致^[32]。以上结果表明，磷酸基团与Fe³⁺形成稳定配位键，特征峰位移及新峰出现证实铁复合物生成。

2.3.2　磷酸化菊苣多糖铁XPS结果分析

XPS分析见图6，全谱在结合能0~1200 eV范围内，主要特征峰对应Fe 2p、O 1s、C 1s及P 2p，确认样品含铁、氧、碳及磷元素，与磷酸化菊苣多糖铁的理论组成一致。Fe 2p精细谱结果显示，Fe 2p_3/2主峰位于711.5 eV，2p_1/2位于725.1 eV，表明铁以Fe³⁺氧化态存在^[33]。P 2p谱结果显示在133.2 eV处呈现不对称单峰，可能是由于单酯与双酯共存造成的。C 1s谱结果显示284.8 eV（C-C/C-H）、286.5 eV（C-O）及288.3 eV（C=O/O-C-O），证实菊苣多糖碳骨架结构完整，磷酸化修饰未破坏多糖主链。O 1s谱结果显示531.2 eV（C-O-P）、532.8 eV（C=O）、529.7 eV（C-O）及535.4 eV（Fe-O）。XPS分析证实磷酸化菊苣多糖铁中Fe³⁺与磷酸化菊苣多糖螯合成功，且菊苣多糖主链及磷酸基团结构完整。

2.3.3　磷酸化菊苣多糖铁SEM结果分析

磷酸化菊苣多糖铁的SEM图像见图7，结果显示其微观形貌为粗糙片状结构，表明内部存在有序结构，表面附着大量细小颗粒，整体质地疏松多孔。

2.4　磷酸化菊苣多糖铁在体外胃肠道中的消化分析

2.4.1　在体外胃肠液中的铁释放率测定

见图8（a），在人工胃液中，磷酸化菊苣多糖铁0.5~5 h铁保留率稳定于97.3%±1.8%，表明其抗胃酸分解能力优异，几乎无游离铁释放，有效避免胃黏膜刺激。见图8（b），人工肠液中，铁保留率从0.5 h的98.5%逐渐降至5 h的89.4%，相对于鸡血球肽螯合铁的消化稳定性的铁保留率提升了3%^[34]。见图8（c），在模拟肠道末端环境（含黏蛋白及蔗糖酶）中，复合物前7 h快速释放59%（酶触发解离），随后进入缓释平台期，24 h累计释放74.5%±0.5%。体外胃肠液消化结果表明，磷酸化菊苣多糖铁在人工胃肠液中具有高保留率，在人工结肠部位具有高释放率^[8]。

2.4.2　磷酸化菊苣多糖铁与黏蛋白的结合强度

黏蛋白是人体胃肠道中天然存在的高分子量糖蛋白，由胃肠道上皮细胞分泌，具有复杂的网状结构。当样品与黏蛋白紧密黏附时，会形成更大的复合物或聚集体，复合物的尺寸增加导致光散射显著增强，入射光被更多散射而非透射，透射率下降。因此，透射率实验结果直接反映材料与黏蛋白的结合强度^[35−36]。补铁剂需要具有高黏附性，避免未被肠道吸收就跟随粪便排出体外。透射率实验结果（如T%值）直接反映材料与黏蛋白的结合强度，进而预测其在肠道中的滞留能力，为铁络合剂筛选提供依据^[37]。如图9所示，磷酸化菊苣多糖铁黏蛋白的透射率显著低于菊苣多糖的透射率，表明磷酸化菊苣多糖铁与黏蛋白的结合强度明显强于磷酸化菊苣多糖，因此磷酸化菊苣多糖铁具有良好的生物黏附性。

3　结论

收起

以菊苣多糖为原料采用磷酸盐法制备磷酸化菊苣多糖，再与三氯化铁反应制备了磷酸化菊苣多糖铁。采用响应面法优化了磷酸化菊苣多糖铁的制备工艺。各因素对铁含量的影响顺序由大到小为A（反应时间）>C（pH）>B（反应温度），最佳工艺条件为，反应时间1.1 h，反应温度64 ℃，pH10，制备的磷酸化菊苣多糖铁的铁含量为26.97%±0.25%。红外和XPS证实磷酸化菊苣多糖铁制备成功。体外胃肠液消化结果表明，磷酸化菊苣多糖铁在人工胃肠液中具有高保留率，在人工结肠部位具有高释放率，这种释放特点有助于提高铁离子在结肠末端的生物利用度。本研究结果表明，磷酸化菊苣多糖铁复合物具有作为新型铁补充剂的潜在应用价值。

参考文献

收起

文献

收起

参考文献引证文献

排序方式：

［1］

SAINI M, TREHAN K, THAKUR S, et al. Advances in iron deficiency anaemia management: Exploring novel drug delivery systems and future perspectives[J]. Current Drug Delivery, 2025, 22(5): 493−509.

［2］

TANG G H, SHOLZBERG M. Iron deficiency Anemia among women: An issue of health equity[J]. Blood Reviews, 2024, 64: 101159.

［3］

PETRAGLIA F, GALLONE A, SIEROSZEWSKI P, et al. Iron deficiency Anemia: Preconceptional, pregnancy and postpartum management–a call for action[J]. Journal of Endometriosis and Uterine Disorders, 2024, 7: 100079.

［4］

PENG Yingyun, JIANG Han, ZHANG Jinlong, et al. Synthesis, characterization and antioxidant activity of a new polysaccharide-iron (Ⅲ) from Vaccinium bracteatum Thunb leaves[J]. Journal of Food Measurement and Characterization, 2022, 16(5): 3768−3781.

［5］

ROUT S R, PRADHAN D, HALDAR J, et al. Recent advances in the formulation strategy to improve iron bioavailability: A review[J]. Journal of Drug Delivery Science and Technology, 2024, 95: 105633.

［6］

GÓMEZ-RAMÍREZ S, BRILLI E, TARANTINO G, et al. Sucrosomial® iron: An updated review of its clinical efficacy for the treatment of iron deficiency[J]. Pharmaceuticals, 2023, 16(6): 847.

［7］

HU Yanbo, CAO Yi, SHEN Yuzhu, et al. Research progress of edible mushroom polysaccharide-metal trace element complexes[J]. Food Chemistry: X, 2024, 24: 101711.

［8］

SINGH I. Effectiveness of oral iron supplementation for treatment of iron deficiency anaemia[J]. Australian Journal of Medical Science, 2023, 44(2): 62−70.

［9］

EL-SAYED R A, JEBUR A B, ABDEL-DAIM M M, et al. Chemical compositions and health-promoting effects of Cichorium intybus L. (chicory): A narrative review[J]. Food & Medicine Homology, 2024, 1(1): 9420012.

［10］

COLL E, CIGARRAN S, PORTOLÉS J, et al. Gut dysbiosis and its role in the anemia of chronic kidney disease[J]. Toxins, 2024, 16(11): 495.

［11］

MAN Y X, XU T T, ADHIKARI B, et al. Iron supplementation and iron-fortified foods: A review[J]. Critical Reviews in Food Science and Nutrition, 2022, 62(16): 4504−4525.

［12］

SONG Shuang, AI Chunqing. Research advances of modification and nutraceutical properties of polysaccharide[J]. Foods, 2023, 12(16): 3065.

［13］

PRAJAPATI K, BISANI K, PRAJAPATI H, et al. Advances in probiotics research: Mechanisms of action, health benefits, and limitations in applications[J]. Systems Microbiology and Biomanufacturing, 2024, 4(2): 386−406.

［14］

崔洁芬, 杜春影, 迟永洲, 等. 浒苔多糖铁的制备工艺优化及其结构表征[J]. 食品工业科技, 2018, 39(5): 161−165,170.

CUI Jiefen, DU Chunying, CHI Yongzhou, et al. Optimization of preparation process of Enteromorpha prolifera polysaccharide-iron and its structure characterization[J]. Science and Technology of Food Industry, 2018, 39（5）: 161−165,170.

［15］

任广明, 郭兴, 陈志新. 响应曲面分析法优化香菇多糖铁(Ⅲ)配合工艺研究[J]. 食品工业科技, 2014, 35(4): 251−255.

REN Guangming, GUO Xing, CHEN Zhixin. Optimization of synthesis of lentinan-iron（Ⅲ） complex by response surface methodology[J]. Science and Technology of Food Industry, 2014, 35（4）: 251−255.

［16］

QI Yongqiu, QIU Zhichang, LI Lingyu, et al. Developing garlic polysaccharide-Fe (Ⅲ) complexes using garlic pomace to provide enhanced iron-supplementing activity in vivo[J]. Food Chemistry, 2024, 437: 137819.

［17］

LU Qi, XU Lei, MENG Yongbin, et al. Preparation and characterization of a novel Astragalus membranaceus polysaccharide-iron (Ⅲ) complex[J]. International Journal of Biological Macromolecules, 2016, 93: 208−216.

［18］

DAI Shasha, HAO Zitong, GAO Yuchao, et al. Preparation, biological activities, and application of plant polysaccharide iron complexes: A review[J]. Starch-Stärke, 2024, 76(3−4): 2300145.

［19］

PANTOPOULOS K. Oral iron supplementation: New formulations, old questions[J]. Haematologica, 2024, 109(9): 2790−2801.

［20］

HU Shengjie, LIN Songyi, HE Xueqing, et al. Iron delivery systems for controlled release of iron and enhancement of iron absorption and bioavailability[J]. Critical Reviews in Food Science and Nutrition, 2023, 63(29): 10197−10216.

［21］

HU Qian, LIU Ying, FEI Youmei, et al. Efficacy of probiotic, prebiotic, and synbiotics supplements in individuals with Anemia: A systematic review and meta-analysis of randomized controlled trials[J]. BMC Gastroenterology, 2024, 24(1): 472.

［22］

KUMARI A, K G R, SUDHAKARAN V A, et al. Unveiling the health benefits of prebiotics: A comprehensive review[J]. Indian Journal of Microbiology, 2024, 64(2): 376−388.

［23］

YAMAMURA R, INOUE K Y, NISHINO K, et al. Intestinal and fecal pH in human health[J]. Frontiers in Microbiomes, 2023, 2: 1192316.

［24］

ZHANG Yongwei, LIU Ruiting, SONG Bailing, et al. Recent advances in inulin polysaccharides research: Extraction, purification, structure, and bioactivities[J]. Chemical and Biological Technologies in Agriculture, 2024, 11(1): 136.

［25］

QIN Yuqing, WANG Liuyan, YANG Xinyu, et al. Inulin: Properties and health benefits[J]. Food & Function, 2023, 14(7): 2948−2968.

［26］

APTE A, PARGE A, NIMKAR R, et al. Effect of probiotic and prebiotics supplementation on hemoglobin levels and iron absorption among women of reproductive age and children: A systematic review and meta-analysis[J]. BMC Nutrition, 2025, 11(1): 31.

［27］

李帅赓, 姜振浩, 王一婷, 等. 结球红菊苣多糖的分离纯化和结构分析及抗氧化活性测定[J]. 食品科技, 2021, 46(12): 191−197.

LI Shuaigeng, JIANG Zhenhao, WANG Yiting, et al. Isolation, purification, structure and antioxidant activity of Cichoricum intybus var. foliosum Hegi. polysaccharide[J]. Food Science and Technology, 2021, 46（12）: 191−197.

［28］

姜振浩, 朱建星, 张万忠. 响应面法优化结球菊苣多糖的磷酸化修饰工艺[J]. 食品工业科技, 2023, 44(24): 200−206.

JIANG Zhenhao, ZHU Jianxing, ZHANG Wanzhong. Optimization of phosphorylation of polysaccharides from chicory （Cichoricum intybus var. foliosum Hegi） by response surface method[J]. Science and Technology of Food Industry, 2023, 44（24）: 200−206.

［29］

WANG Jia, CHEN Haixia, WANG Yanwei, et al. Synthesis and characterization of a new Inonotus obliquus polysaccharide-iron (Ⅲ) complex[J]. International Journal of Biological Macromolecules, 2015, 75: 210−217.

［30］

APOLINÁRIO A C, de CARVALHO E M, de LIMA DAMASCENO B P G, et al. Extraction, isolation and characterization of inulin from Agave sisalana boles[J]. Industrial Crops and Products, 2017, 108: 355−362.

［31］

HUO N L, AMEER K, WU Z G, et al. Preparation, characterization, structural analysis and antioxidant activities of phosphorylated polysaccharide from Sanchi (Panax notoginseng) flower[J]. Journal of Food Science and Technology, 2022, 59(12): 4603−4614.

［32］

ZHANG Xiaoling, ZHANG Xiaojing, GU Shuangshuang, et al. Structure analysis and antioxidant activity of polysaccharide-iron (Ⅲ) from Cordyceps militaris mycelia[J]. International Journal of Biological Macromolecules, 2021, 178: 170−179.

［33］

MOREIRA G F, PEÇANHA E R, MONTE M B M, et al. XPS study on the mechanism of starch-hematite surface chemical complexation[J]. Minerals Engineering, 2017, 110: 96−103.

［34］

石景, 邹烨, 马晶晶, 等. 鸡血球肽螯合铁的结构表征及其稳定性研究[J]. 食品工业科技, 2023, 44(19): 427−432.

SHI Jing, ZOU Ye, MA Jingjing, et al. Structural characterization and stability study of iron-chelating peptides from chicken blood[J]. Science and Technology of Food Industry, 2023, 44（19）: 427−432.

［35］

ROSSI S, FERRARI F, BONFERONI M C, et al. Characterization of chitosan hydrochloride-mucin interaction by means of viscosimetric and turbidimetric measurements[J]. European Journal of Pharmaceutical Sciences, 2000, 10(4): 251−257.

［36］

EINHORN V, HAASE H, MAARES M. Interaction and competition for intestinal absorption by zinc, iron, copper, and manganese at the intestinal mucus layer[J]. Journal of Trace Elements in Medicine and Biology, 2024, 84: 127459.

［37］

HE P, DAVIS S S, ILLUM L. In vitro evaluation of the mucoadhesive properties of chitosan microspheres[J]. International Journal of Pharmaceutics, 1998, 166(1): 75−88.

2026年第47卷第9期

PDF下载

引用本文

BibTeX

文章信息

doi: 10.13386/j.issn1002-0306.2025040398

接收时间：2025-05-06
首发时间：2026-05-13
出版时间：2026-05-01

补充材料

相关文章

文章信息

作者

出版历史

收稿日期：2025-05-06

基金

作者信息

^1．沈阳化工大学化学工程学院，辽宁沈阳 110142

^2．沈阳化工大学环境与安全工程学院，辽宁沈阳 110142

^3．沈阳化工大学图书馆，辽宁沈阳 110142

通讯作者:

朱建星（1976−），男，硕士，副教授，研究方向：天然药物化学，E-mail：zjx_0516@163.com。

参考文献

分享链接

https://castjournals.cast.org.cn/joweb/spgykj/CN/10.13386/j.issn1002-0306.2025040398

分享至

全文二维码

扫描看全文

引用本文

BibTeX

本文的引用情况

2种不同金属材料的力学参数

科 Family	属数 Number of genus	种数 Number of species	占总种数比例 Percentage of total species (%)	属 Genus	种数 Number of species	占总种数比例 Percentage of total species (%)
鹅膏菌科Amanitaceae	2	11	5.26	鹅膏菌属 Amanita	10	4.78
小菇科 Mycenaceae	2	12	5.74	丝盖伞属 Inocybe	5	2.39
多孔菌科 Polyporaceae	8	14	6.70	蜡蘑属 Laccaria	5	2.39
红菇科 Russulaceae	3	23	11.00	小皮伞属 Marasmius	6	2.87
				小菇属 Mycena	11	5.26
				光柄菇属 Pluteus	5	2.39
				红菇属 Russula	17	8.13
				栓菌属 Trametes	5	2.39

关闭全屏

BibTeX
EndNote
RefWorks
TxT