营养型口服补铁剂的研制及其生物利用度研究_孟凡德

收稿日期:2002-04-05 基金项目:山东省卫生厅基金(No.9753) 作者简介:孟凡德,男(1961-),副教授,药物化学硕士营养型口服补铁剂的研制及其生物利用度研究孟凡德,　刘学启1,　李明霞,　赵全芹(山东大学化学与化工学院济南250012;1济南市药检所,济南250001) 【摘　要】目的:　从黑木耳中提取黑木耳多糖,尔后与铁(Ⅲ)合成一种新的营养型补铁剂。

方法:　以黑木耳多糖与铁(Ⅲ)作用合成黑木耳多糖铁(Ⅲ)配合物(APC),并且测定了APC 的理化性质和生物利用度。

结果:　APC 的水溶液中不存在游离铁(Ⅲ),表明铁(Ⅲ)与黑木耳多糖形成了稳定的配合物。

在p H 值3～11范围内不水解,无沉淀产生;在37℃和模拟体液中,测定APC 的动力学实验,可见APC 能被食物中的还原剂还原,尔后被体内吸收。

溶出性能研究表明,APC 的铁(Ⅲ)6h 基本溶出。

效用研究表明,APC 在人体内维持较高浓度时间长,有利于机体吸收。

结论:　APC 无刺激气味,自由离子对胃肠道无强烈的刺激作用,有望成为理想的补铁剂。

关键词:　黑木耳多糖铁(Ⅲ)配合物(A PC);　生物利用度;　补铁剂 中图分类号:　R 151.2 文献标识码:　A 文章编号:　0512-7955(2003)03-0245-03 铁是人体中必需的微量元素,主要来自动物的肝及其它脏器、蛋黄及红色瘦肉等;及植物的绿色蔬菜、有色水果、海带等有色食品。

体内铁缺乏或铁利用不良时,则会出现缺铁症或缺铁性贫血,特别是给4个月以上的儿童,妊娠、授乳、月经期的妇女带来的危害极为严重[1]。

目前,临床上一般以硫酸亚铁、葡萄糖酸亚铁等作为补铁剂,但常伴有胃肠刺激和锈味等副作用及生物利用度低、化学稳定性差的问题,并且铁(Ⅱ)在体内能产生内源性自由基,导致细胞膜脂质过氧化造成的细胞膜损伤[2]。

经实验证明,食物中的铁为铁(Ⅲ),在体内,食物中所含有的还原性物质如抗坏血酸、含巯基化合物将铁(Ⅲ)还原成铁(Ⅱ),尔后被体内吸收。

基于多糖铁(Ⅲ)配合物作为补铁剂不仅具有合适的稳定性和溶出性能,而且释放出铁(Ⅲ)后配体多糖不会对身体产生副作用和毒性,还能促进铁的吸收和利用。

为此,我们研制了黑木耳多糖铁(Ⅲ)配合物(Auricularia auricula poly saccha ride iron(Ⅲ)com plex ,APC)并且测定了此配合物的溶出性能,通过大鼠对铁的吸收和在体内的消除情况进行初步分析,以确定其生物利用度和效用。

1　材　料　与　方　法1.1　材料与仪器 黑木耳(黑龙江产),三氯化铁(AR ),Perkin -Elmer 783红外光谱仪,Perkin -Elmer 公司;721-Ⅱ型可见紫外分光光度计,上海第三分析仪器厂;PHS-10A 型数字酸度离子计,萧山科学仪器厂;80-1型超速离心机,上海手术仪器厂;实验过程所用的玻璃器皿洗后用EDT A 溶液浸泡24h ,尔后用新蒸的蒸馏水、重蒸水洗涤干净。

1.2　方法1.2.1　黑木耳多糖的制备:　从黑木耳中提取白色粉末状的黑木耳多糖。

有清香味,溶于水,易溶于热水,不溶于高浓度的乙醇、丙酮、乙酸乙酯、正丁醇等有机溶剂。

黑木耳多糖的水溶液呈透明粘稠状。

1.2.2　黑木耳多糖铁(Ⅲ)配合物(APC )制备:　取4.5%的黑木耳多糖水溶液100ml 加入到500ml 的三颈烧瓶中,尔后加入0.15m ol /L 柠檬酸钠溶液100ml,再加入一定浓度的Na 2CO 3溶液50ml,混合均匀后滴加0.45mo l /L FeCl 3水溶液适量,调节溶液的p H 值,在100℃恒温下回流5h ,60℃浓缩245营养学报2003年第25卷第3期DOI:10.13325/ k i .acta.n utr.si n.2003.03.006棕色溶液,用95%乙醇醇析,离心分离,沉淀分别用无水乙醇洗涤,干燥,得棕色固体,将此固体溶于水透析除盐后,醇析,沉淀用无水乙醇、无水乙醚洗涤、干燥,得无定形棕色粉末APC 。

1.2.3　APC 的生物利用度研究:　选择健康Wis-tar 大鼠28只,体重(200±10)g ,随机分成两组,每组14只,雌雄各半,以FeSO 4为对照组,以APC 为实验组,将大鼠禁食不断水12h 后从眼底取血测其血清中铁浓度作为t =0时的浓度,然后按5mg /kg bw 铁量分别灌胃给药,对照组、APC 组给药后,分别在t =1,2,4,6,8h 从眼底取血。

鼠血清(100m l)中加入混匀的 1.0ml 重蒸水、三氯乙酸(10%)100m l ,充分震荡,在85℃水浴中保温15min ,冷却、离心,上清液用原子吸收分光光度计(λ=248nm )测其血清中铁浓度C(g /L)。

1.2.4　APC 中铁在机体内的消除动力学研究:　另选择健康Wista r 大鼠28只,体重(200±10)g,随机分成两组,每组14只,雌雄各半,禁食不断水12h 后,按5mg /kg bw 的铁量从鼠的尾静脉注射FeS-O 4和APC ,给药后分别在t =1,2,4,6,8h 同法测其血清中铁的浓度。

2　结　果2.1　APC 的物理性质 APC 是无定形棕色粉末,无臭,能溶于水,在水溶液中呈中性,不溶于乙醇、乙醚等有机溶剂。

2.2　APC 的红外光谱分析[3] 红外光谱可以鉴别APC 中FeOO H 核的类型,其在600cm -1和800cm -1的吸收与文献报道的β-FeOO H 的红外光谱相同,见图1,表明此配合物中的铁核是聚合的β-FeOO H 聚核。

Fi g 1.　Infrar ed spectra of APC (a )and refer -ence (b )2.3　APC 的稳定性 APC 易溶于水,以K 4[Fe (CN )6]检测其水溶液不显示铁(Ⅲ)离子的特殊效应。

无论铁(Ⅲ)或铁(Ⅱ)离子在pH =6～7的水溶液中均生成氢氧化物沉淀。

取0.003m ol /L 的FeCl 3和APC [含铁(Ⅲ)0.003mol /L ]溶液各20.00ml,分别用0.01mol /L NaO H 滴定,同时用p H 酸度计测定溶液pH 值的变化,Fe Cl 3开始浑浊的p H 值为2.60,出现大量沉淀时p H 值为 6.70,而APC 在pH 值达11时无浑浊,证明APC 在一定pH 值范围内具有相当的稳定性。

2.4　黑木耳多糖与铁核结合关系实验 对APC(6.00Fe μg /ml)进行超速离心,4×104r /min 20h 弃去上清液,加入等体积的重蒸水将沉淀溶解,再离心,再溶解,用电子显微镜观察APC 离心前后的粒子直径,得到超速离心前后APC 粒子直径无显著变化,说明超速离心不能破坏黑木耳多糖与铁核之间的结合,从而证明了黑木耳多糖与铁核之间不是以分子间作用力的简单物理吸附而是形成了较稳定的配合物。

以上表明,APC 是以铁核为核心,黑木耳多糖在核表面形成了表面配合物。

2.5　APC 的还原性 以抗坏血酸作还原剂,在37℃(p H =7.34)和510nm 用邻菲罗啉分光光度法测定APC 的还原过程,铁(Ⅱ)离子浓度的变化证实,APC 溶液在37℃和生理体液中能够迅速将铁(Ⅲ)还原成铁(Ⅱ)。

2.6　APC 的溶出性能研究 用量热滴定法测定APC 中铁(Ⅲ)的溶出状况。

量热滴定法是以测定体系中的温度变化为基础的分析方法,利用抗坏血酸作还原剂测定APC(3.000×10-4m ol /L )在37℃生理体液中不同时间的铁的含量,结果见表1。

从表1中看出,APC 中铁(Ⅲ)有还原物质时能够溶出铁,且铁(Ⅲ)在6h 内基本溶出。

Table 1　Fe (Ⅲ)content of APC in extracorporeal di ssol ubility(n =6)Time(h )0.51.02.04.06.08.010.0Conten t (%)6.6011.2416.5121.8424.7024.7124.682.7　APC 的生物利用度 经测定大鼠对Fe SO 4中的铁和对APC 中的铁的吸收速率相似,但APC 组血清铁维持较高浓度时间较长,这便于机体的吸收。

根据吸收曲线,用残数法(method of residuals )[4]计算APC 的生物利用度为73.64%,而Fe SO 4是47.35%,说明APC 具有较好的生物利用度。

246Acta N utrim enta Sinica ,Sep .2003,V o l .25N o .3Table 2　Bi oavai labi lity of APC to rats(n =6)Concentration (g /L)1h2h 4h 6h 8h Control 0.4400.3900.2900.2200.190Experiment0.4600.4800.3600.2900.2602.8　APC 中铁在机体内的消除动力学 经测定FeSO 4与APC 给药后血清铁浓度的对数随时间变化曲线均为一直线,k 值分别为0.215/h 、0.136/h ,半衰期分别为3.54/h 、5.09/h ,说明铁在机体内的消除是一级动力学,但APC 在机体内清除速率较其Fe SO 4慢,在血清中存留时间长,有利于机体对铁的摄取吸收。

3　讨　论 铁的主要吸收部位是十二指肠(pH =6～7),在十二指肠补铁剂是否可溶是判断补铁剂生物利用度高低的关键之一。

APC 在pH 值3～11范围内以可溶状态存在,推测APC 可能有较好的生物利用度。

用抗坏血酸作还原剂测定APC 还原过程铁浓度的变化证实,APC 中铁(Ⅲ)能够较迅速的还原。

说明APC 若作为补铁剂可被食物中的还原性物质将铁(Ⅲ)还原成铁(Ⅱ)后在体内吸收。

APC 中铁(Ⅲ)在6h 基本溶出,溶出时间长,即在血清存留时间长,有利于机体对铁的摄取和利用,治疗中给药时间间隔相对FeSO 4给药时间长,可以减少给药次数,消除每日补铁会造成暂时性铁过量而导致吸收率低和胃肠道的不良反应。

药效学研究结果表明,APC 作为补铁剂效果较Fe SO 4显著,首先APC 无臭无味,对胃肠道无刺激且在空气和水中稳定;其次,APC 在生理温度及生理p H 值下完全可溶,能很好地被机体吸收利用;其三,机体吸收铁后,配体多糖对铁的运转起重要作用,同时能够促进机体对铁的吸收。

故APC 是一种新的高效低毒无刺激性的营养型口服补铁剂,在医药、食品工业中有着广泛的应用前景。

〔参　考　文　献〕[1]　孟凡德,赵全芹,刘学启,等.紫菜多糖铁(Ⅲ)配合物的制备及其理化性质[J ].华西药学杂志,2001,16:34-35.[2]　Oa tes P S,M org an E H.Defec tiv e iro n upta ke by theduo denum o f Belga rade ra ts fed die ts o f differ ent ir on contents [J ].Am J Physiol ,1996,270,G 826-G 832.[3]　Dutr a-de-O liv ira J E,M a rina L S,Jacob F.Iro n fro mcomplex salts and its bioavaila bility to ra ts ][J].Int J Vit N utr Res ,1995,65:272-275.[4]　魏树礼.药物动力学及题解[M ].长沙:湖南科学出版社,1988.27.PREPAR ATION OF A N EW NUTRITIONAL IRON SU PPLEMENTAND STU DY ON ITS BIOAVAILABILITYM ENG Fan -de ,LIU Xue -qi 1,LI Ming -xia ,Zhao Quan -qin(College of Chemis try an d Eng ineer ing Shandong University ,Jinan ,250012;1J inan Institute for Drug Con trol ,Jinan 250001,China ) 【Abstract 】　Objective :Auricularid auricula poly saccharide was isolated from Auricularia auricula ,and then iron(Ⅲ)-Auricularia auricula po lysaccharide com plex (APC)w as prepared.Methods :APC w as synthesized w ith FeCl 3a nd its phy sico -chemical proper ty and bioavailability were determined .R esults :APC w as able to dissolve in wa ter and its so lution assum ed neutral,and this com plex did not precipita te at pH fro m 3to 11in wa ter so lutio n,so APC was v ery stable.Fe(Ⅲ)in APC could be reduced to Fe(Ⅱ)by asco rbic acid.Ex traco rpo real dissolubility show ed Fe(Ⅲ)in APC co uld be exhibited in 6h.Bioavailabity studies sho w ed the iro n fro m APC co uld be w ell absorbed a nd maintained long er in serum co ncentratio n .Conclusion :APC w as able to hav e better bioav ilability as an iron supplement. Key words :　Auricul ar id auri cula polysaccharide Iron (Ⅲ)(APC );　pharm acokinetics ;　bioavailabili ty ;　iron supple -ment247营养学报2003年第25卷第3期。