微生物變身“高效鐵工廠”

近日，記者從中國科學院天津工業生物技術研究所（以下簡稱天津工生所）獲悉，該所營養資源生物合成研究團隊在微生物源鐵營養生物合成領域取得新進展。該研究成功開發出能夠高效富集鐵的米曲霉菌株及其發酵工藝，為開發低成本、高利用度的新一代有機鐵補充劑提供了切實可行的技術方案。

鐵元素是機體必需的微量元素，對于氧運輸、能量代謝等生理過程至關重要。然而，目前廣泛使用的傳統鐵補充劑，如硫酸亞鐵，易引起胃腸道不適；而更為穩定的有機鐵補充劑則往往面臨生產成本較高的挑戰。因此，尋求一種兼具生物利用度高、安全性好且成本可控的新型鐵源，成為營養科學和食品工業的關注焦點。

針對這一需求，天津工生所的研究團隊將目光投向了傳統發酵食品中常用的米曲霉。通過定向選育，團隊獲得了一株性能優異的米曲霉A02菌株，并對其發酵工藝進行了系統優化。在中試規模下，該技術使米曲霉菌絲體中的有機鐵含量達到6.88%，是迄今報道的米曲霉源鐵補充劑的最高鐵含量水平。

尤為重要的是，研究發現在此工藝下，鐵主要以氧化鐵納米顆粒的形式被精準地整合在菌絲體內部，并由菌體自身的蛋白質、碳水化合物等生物分子自然包裹。這種獨特的“生物納米包裹”結構，顯著增強了鐵在儲存和消化過程中的穩定性，為后續的高效吸收奠定了基礎。

深入的作用機制研究揭示了該產品的優勢所在。細胞實驗表明，這種富鐵米曲霉菌絲體可有效促進腸道上皮細胞增殖，并能通過二價金屬轉運蛋白1（DMT1）途徑被腸道細胞直接吸收，繞過了部分傳統鐵劑所需的復雜轉化步驟，暗示其可能具有更高的生物利用效率。

進一步的動物實驗證實了其良好的營養干預效果。攝入該富鐵米曲霉菌絲體的小鼠，其肝臟的鐵儲存水平得到顯著提升，同時腸道形態健康有所改善。分析還發現，該產品能夠調節腸道菌群平衡，增加乳桿菌等有益菌的比例，并提升有益于腸道健康的短鏈脂肪酸產量，顯示出“補鐵”與“護腸”的雙重潛在益處。這些基于細胞和小鼠實驗的積極結果，為進一步開發“富鐵米曲霉菌絲體”人類鐵補充劑提供了有力依據，其應用效果仍有待后續臨床研究驗證。

該項研究不僅實現了高性能微生物富鐵技術的突破，還系統闡明了其背后的分子機制與吸收特性，打通了從實驗室研發到中試生產的關鍵環節。目前，該研究成果已發表于國際學術期刊《Food Research International》。該工作得到了國家重點研發計劃及遼寧省自然科學基金等項目的支持。