《Food Bioscience》：A Comprehensive Review of Zinc Ion Chelating Peptides: Binding Mechanisms, Transport Pathways and Functional Activities
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锌离子螯合肽（ZICPs）作为新型补锌剂，具有高生物利用度、低毒性和多功能性，但体内吸收机制及影响因素尚不明确。本文系统综述ZICPs的稳定性、螯合机制、体外及体内模拟吸收方法，提出两种细胞内转运假说，并总结其抗氧化、免疫调节等功能，指出需加强复杂生理环境下ZICPs吸收机制研究。
杨希明|杨琪|王思怡|马晓宇|程淑珍|杜明
中国大连理工大学食品科学与技术学院海洋食品加工与安全控制国家重点实验室，大连，116034
摘要
锌是人体必需的微量元素，参与酶催化、信号转导和免疫调节等关键生理过程。锌离子螯合肽（ZICPs）是一类由特定氨基酸残基与锌离子形成的稳定螯合物，具有生物利用度高、毒性低和多功能性等优点。本文系统综述了ZICPs研究的核心进展，包括影响其稳定性的因素及其与锌离子的结合机制。文章总结了ZICPs在细胞和动物体内体外和体内吸收的模拟方法，特别讨论了关于ZICPs细胞内转运和吸收机制的两种假说，以及已报道的各种功能活性。同时指出了ZICPs的局限性：目前研究主要集中在体外模拟系统，而体内复杂生理环境对螯合稳定性和吸收效率的调控机制尚不明确。本文为ZICPs在功能性食品开发、膳食补充剂优化和临床营养干预中的进一步应用提供了理论参考，并为后续研究方向奠定了基础。
引言
矿物质是人体不可或缺的营养素。钙、锌、铁、铜等对健康至关重要（Luo等人，2020年）。锌几乎参与所有细胞功能，因为它存在于约3000种人类蛋白质中，其结合位点可通过生物信息学方法从蛋白质序列的特征基序中预测出来（Andreini等人，2006年）。在发展中国家，尤其是婴儿、学龄前儿童、孕妇和老年人中，锌缺乏较为普遍（Habib等人，2025年）。锌缺乏会干扰人体的正常生理过程，导致氧化应激、DNA损伤和细胞凋亡，甚至引发癌症和心脏病等慢性疾病（Hussain等人，2022年）。为解决锌缺乏问题，市场上出现了无机盐（如硫酸锌）和有机化合物（如葡萄糖酸锌）等锌补充剂，但它们都存在限制实际应用的固有缺陷。第一代锌补充剂包括硫酸锌、氧化锌、碳酸锌等无机盐，虽然效果显著，但生物利用度较低，且对胃肠道有明显刺激作用，可能引起恶心等不良反应（Wang等人，2022年）。第二代锌补充剂为有机锌，如葡萄糖酸锌、草酸锌等，相比无机锌可减少对胃肠道的刺激，生物利用度更高。然而，由于吸收途径和饮食因素的影响，仍存在一定副作用（Caetano-Silva等人，2021年）。因此，亟需一种能克服前两代缺点的新型锌补充剂。研究发现，肽与锌离子的螯合可显著提高复合物的稳定性和溶解度，天然来源的肽无毒性副作用。与前两代锌补充剂相比，锌离子螯合肽（ZICPs）可通过特殊转运通道以可溶形式完全被肠道吸收，大大提高锌的生物利用度和生物可及性（Yang等人，2025年）。因此，关于不同来源肽锌复合物的研究逐年增加，这些优势使ZICPs成为传统锌补充剂的有希望的替代品。
近年来，人们对生物利用度的关注日益增加。生物利用度是指被肠道吸收并用于正常代谢的物质量。研究表明，饮食中的锌供应取决于锌的含量和生物利用度。人体自身无法产生锌，其储备量有限。人体内主要有两个锌储存库，其中一个与血液中的锌交换较慢（占90%），另一个交换较快（占10%），对饮食中吸收的锌特别敏感（Sauer等人，2017年）。日常饮食中多种化合物和物质会抑制锌的吸收。金属离子的生物利用度受饮食和宿主因素影响（见图1）。研究ZICPs在转运和吸收中的作用非常重要，因为植酸和纤维素在饮食中普遍存在，会在食物消化过程中与锌形成不溶性沉淀，阻碍锌的吸收。此外，饮食中的其他金属离子会竞争性结合金属离子转运通道，降低锌的吸收（Hall & King，2023年）。目前市场上的锌补充剂因副作用、胃肠道刺激以及植酸等物质的抑制作用而应用受限（Pineda & Ashmead，2001年）。这进一步凸显了对新型锌补充剂的高需求。ZICPs可以避免饮食吸收过程中的障碍，减少人体不良反应，为其作为最佳替代品的应用奠定基础。
作为蛋白质的水解产物，肽具有较小的分子量、更好的水溶性和更高的生物利用度，更容易穿越生物屏障（Udechukwu, Collins, & Udenigwe，2016年）。这些特性为肽作为金属离子螯合配体的应用奠定了坚实基础，也使得肽锌螯合物的全面评估成为必要条件。大量研究表明，尽管肽只是蛋白质片段，但仍展现出广泛的生物活性（Singh, Vij, & Hati，2014年）。通常含有His、Cys、Glu、Asp和Ser的肽具有与Ca2+、Fe2+和Zn2+等金属离子的强螯合能力，主要通过配位等方式形成共价键。肽-金属离子螯合物具有高吸收率和利用率，且无胃肠道副作用。研究表明，金属有机化合物的吸收优于无机盐。蛋白质是锌（II）离子的主要配体。尽管ZICPs在锌补充剂方面具有优势，但仍有很多问题未得到解答，例如不同来源（植物、动物和微生物）的肽与锌离子之间的螯合机制是否存在规律性，以及肽-锌螯合物在胃肠道消化过程中的影响因素及其转运和吸收机制尚不清楚。这些问题限制了生物利用度的评估及其广泛应用和发展。
因此，尽管关于新型锌补充剂的研究越来越多，现有综述缺乏对不同来源肽锌复合物的螯合机制、吸收途径和功能活性关联的系统性整合，未能解决上述核心问题。为填补这一空白，本文全面总结了ZICPs的结合机制和影响因素、其在肠道中的吸收途径和生物利用度特征，以及其多功能生物活性和相互关系（见图2）。与以往研究不同，本文强调了ZICPs的结构-活性关系，架起了体外研究与体内应用之间的桥梁，为基于ZICPs的功能性食品、膳食补充剂和特殊医疗食品的开发提供了理论基础，有助于预防和缓解锌缺乏。
锌离子螯合肽的制备与鉴定
作为一类具有特定生物活性的小分子化合物，ZICPs具有优异的锌离子结合能力、生物利用度和安全性。近年来，ZICPs被广泛用于食品营养强化和营养保健品开发。目前，肽的主要加工方法是酶促水解，该方法反应条件温和、特异性强，能保留肽段的生物活性（Chu等人，2025年）。
螯合机制与结构-活性关系
锌与肽或氨基酸的结合具有高安全性、抗干扰性、良好溶性和高利用率，有助于动物肠道更好地吸收锌。然而，研究发现锌离子可通过氨基和羧基等官能团与单一氨基酸形成稳定的配位结构（Hu等人，2025年）。
生物利用度和肠道吸收机制
食品成分的生物利用度这一概念源于口服药物在血浆中的药理现象（Blanco-Rojo & Vaquero，2019年）。从营养学角度，营养素的生物利用度是指可被用于正常生理功能的摄入成分的比例。另有研究通过测量被肠道细胞吸收和转运的部分，以及可能到达目标部位的部分来评估生物利用度。
增强锌营养：作为膳食补充剂的核心功能
ZICPs作为新一代锌补充剂，克服了前两代锌补充剂的缺点，如生物利用度低和吸收易受干扰的问题，这得益于其独特的分子结构和作用机制（Nasiri等人，2025年）。它已成为高效补充锌营养的首选方案。研究表明，与无机锌相比，ZICPs的生物利用度更高（
结论与展望
本文从多个方面探讨了ZICPs。根据现有研究进展，当前研究主要集中在三个方面：肽锌螯合物的结合模式和影响因素、吸收机制及生物利用度，以及多种功能活性。目前，尽管肽的来源和提取方法各异，但其主要应用是作为营养强化剂来改善
CRediT作者贡献声明
杨希明：撰写——初稿。杜明：撰写——审阅与编辑。王思怡：指导。杨琪：研究。程淑珍：撰写——审阅与编辑、概念构思。马晓宇：可视化
未引用参考文献
Sun等人，2017年；Wang等人，2012年；Zhang等人，2018年；Zhang等人，2018年；Zheng等人，2023年。
利益冲突声明
作者声明没有已知的可能影响本文工作的财务利益或个人关系。
致谢
本工作得到了辽宁省优秀青年科学家基金（项目编号2025-YQ-08）和国家自然科学基金（项目编号32130085）的财政支持。
