鐵強(qiáng)化食品的應(yīng)用現(xiàn)狀與前景展望

盧 玉，王春玲

（中糧營養(yǎng)健康研究院，北京 100005）

鐵是人們最早發(fā)現(xiàn)與人體健康有著重要關(guān)系的微量元素之一。鐵缺乏是人們面臨的公共營養(yǎng)問題之一，體內(nèi)貯存鐵不足可使血紅蛋白合成減少而引起小細(xì)胞低色素貧血，即缺鐵性貧血（Iron Deficient Anemia，IDA）[1]。2002年“中國居民營養(yǎng)與健康狀況調(diào)查”顯示，IDA是我國普遍存在的營養(yǎng)缺乏病，居民貧血患病率為20.1%，且女性高發(fā)于男性[2]。截至目前，世界上許多國家和地區(qū)，包括美國在內(nèi)的一些發(fā)達(dá)國家，國民也都逐漸認(rèn)識到鐵元素對機(jī)體的重要性。如何預(yù)防和消除IDA引起了國內(nèi)外專家的長期關(guān)注。目前國際上行之有效的控制人群缺鐵的方法之一是實(shí)施食物鐵強(qiáng)化[3]，鐵強(qiáng)化食品的開發(fā)也成了當(dāng)前營養(yǎng)學(xué)界、食品學(xué)界科技工作者的重要課題。近年來，隨著食品工業(yè)的不斷發(fā)展，市場上不乏各種強(qiáng)化鐵的早餐谷物，餅干、面包、通心粉、固體飲料等食品[1]。然而，把鐵作為食品添加劑來增加食品中鐵含量只是其中的一種途徑，現(xiàn)在國內(nèi)外研究學(xué)者已從許多方面探討動植物食品增加鐵含量的途徑和方法[4]。此外，鐵強(qiáng)化劑和強(qiáng)化技術(shù)的發(fā)展也逐漸促進(jìn)了鐵強(qiáng)化食品的推廣。目前，國際上批準(zhǔn)可使用的鐵營養(yǎng)強(qiáng)化劑大約有20多種。我國衛(wèi)生部公布列入《食品營養(yǎng)強(qiáng)化劑使用衛(wèi)生標(biāo)準(zhǔn)》（GB 14880）的鐵營養(yǎng)強(qiáng)化劑有17種[5]。本文就近年來國內(nèi)外鐵強(qiáng)化食品的開發(fā)及應(yīng)用前景進(jìn)行了綜述。

1 鐵強(qiáng)化食品的開發(fā)研究現(xiàn)狀

1.1 無機(jī)鐵強(qiáng)化食品

自1831年Blaud首次使用硫酸亞鐵治療IDA以來，國外許多國家陸續(xù)批準(zhǔn)硫酸亞鐵作為食品添加劑來治療鐵缺乏。例如南美國家應(yīng)用硫酸亞鐵強(qiáng)化面粉之后，成功地將貧血率下降到1%以下[6]。目前關(guān)于元素鐵、硫酸亞鐵及其他無機(jī)鐵強(qiáng)化劑在強(qiáng)化食品中鐵的吸收率和生物學(xué)效果的研究已有報道。例如Elwood[7-8]的研究應(yīng)用還原鐵強(qiáng)化面包和還原鐵面粉進(jìn)行干預(yù)，通過檢測貧血患者的血紅蛋白水平來檢測還原鐵的吸收效率。李誠等[9]的研究應(yīng)用共沉淀氫氧化鐵對牛乳進(jìn)行強(qiáng)化，對強(qiáng)化后的乳制品進(jìn)行品質(zhì)、感觀、pH以及鐵含量的測定等。目前多項(xiàng)研究結(jié)果普遍認(rèn)為：元素鐵的吸收率較低，其中還原鐵的吸收率低于電解質(zhì)鐵[10]，而電解質(zhì)鐵對于鐵缺乏和缺鐵性貧血的改善效果低于硫酸亞鐵[11]。盡管如此，美國的食品鐵強(qiáng)化劑中，元素鐵粉的利用率仍占到了50%，較硫酸亞鐵和其他鐵鹽高。

硫酸亞鐵作為營養(yǎng)強(qiáng)化劑被廣泛用于食品強(qiáng)化，但易與硫化物、多酚等結(jié)合影響食物感觀品質(zhì)、存在嚴(yán)重的腸胃刺激、并且受鐵吸收抑制劑的影響[12]等缺點(diǎn)，這使其推廣應(yīng)用變得相對困難。盡管Boccio[13]研制的硫酸亞鐵的微膠囊制劑可以保護(hù)可溶性鐵鹽不與其他物質(zhì)發(fā)生反應(yīng)變質(zhì)，被證實(shí)具有較好的生物利用率，但該制劑成本的增加阻礙了其應(yīng)用。國際上其他作為鐵強(qiáng)化劑的無機(jī)鐵還有碳酸亞鐵、氯化亞鐵、磷酸鐵鈉、焦磷酸鐵、焦磷酸亞鐵、焦磷酸鐵鈉、氨基磷酸鐵等。其中磷酸鐵、焦磷酸鐵、氨基磷酸鐵強(qiáng)化食品對食品的色、味等感觀的影響較少，被廣泛應(yīng)用于奶粉、面粉及其制品、食鹽等。但這些鐵強(qiáng)化劑在胃酸中的溶解度不恒定，且隨著加工方式的不同，往往吸收率變化很大，其生物利用率報道不一。

1.2 有機(jī)鐵強(qiáng)化食品

鑒于無機(jī)鐵存在的種種缺點(diǎn)，人們開發(fā)并研制了第二代可溶性鐵劑：小分子有機(jī)酸鐵鹽及螯合鐵鹽，如乳酸亞鐵、葡萄糖酸亞鐵、琥珀酸亞鐵、富馬酸亞鐵、檸檬酸亞鐵、檸檬酸亞鐵鈉、蘋果酸亞鐵、抗壞血酸亞鐵、L－蘇糖亞鐵、L－乳酸亞鐵、天門冬氨酸亞鐵、醋酸亞鐵、甘氨酸亞鐵、乙二胺四乙酸鐵鈉等。目前國內(nèi)外應(yīng)用較多的有機(jī)鐵強(qiáng)化劑主要有乳酸亞鐵、乙二胺四乙酸鐵鈉以及氨基酸鐵等。

1.2.1 乳酸亞鐵強(qiáng)化食品 近年來，乳酸亞鐵作為優(yōu)良的新型鐵營養(yǎng)強(qiáng)化劑，已愈來愈受到國內(nèi)外科研學(xué)者的重視[14-15]。它具有易吸收，毒副作用小，生物利用率高，鐵腥味低等諸多優(yōu)點(diǎn)，現(xiàn)已在日本、美國等發(fā)達(dá)國家用于糖果、面包、奶粉等食品的鐵強(qiáng)化劑。我國也有乳酸亞鐵食品強(qiáng)化方面的相關(guān)報道。例如李曉明[16]通過對IDA患者進(jìn)行乳酸亞鐵干預(yù)結(jié)果顯示乳酸亞鐵對IDA患者的治療具有一定的療效；羅愛平等[14]將乳酸亞鐵微膠囊作為液態(tài)奶鐵強(qiáng)化劑的研究結(jié)果顯示，液態(tài)奶的感觀性狀并沒受到影響，揭示乳酸亞鐵可以作為一種鐵營養(yǎng)強(qiáng)化劑改善人群鐵缺乏。

盡管乳酸亞鐵已作為一種鐵營養(yǎng)強(qiáng)化劑進(jìn)行多種食物強(qiáng)化，但也有人認(rèn)為亞鐵鹽類性質(zhì)不穩(wěn)定，生產(chǎn)和貯存困難，易引起食品變色，且乳酸亞鐵強(qiáng)化食品產(chǎn)品質(zhì)量大多很不穩(wěn)定，其鈣鹽和硫酸鹽的殘留多等。為此，有關(guān)研究機(jī)構(gòu)相繼開發(fā)了乳酸亞鐵的酸性鹽和L-乳酸亞鐵（可應(yīng)用于嬰幼兒補(bǔ)鐵），使其品性得到了較大改善[17]。

1.2.2 乙二胺四乙酸鐵鈉強(qiáng)化食品 乙二胺四乙酸鐵鈉（NaFeEDTA）是一種螯合鐵，由于其具有性質(zhì)穩(wěn)定、耐高溫、不易被氧化、無金屬鐵腥味、易溶于水、無腸胃刺激、不易與植酸或多酚結(jié)合、生物利用率高、引起的感觀及食物內(nèi)在品質(zhì)改變較小以及對食品中其他礦質(zhì)元素的吸收影響較小等諸多優(yōu)點(diǎn)[4-5，18-19]，1993年被聯(lián)合國糧農(nóng)組織（FAO）的世界衛(wèi)生組織聯(lián)合食品添加劑專家委員會（JECEA）推薦為鐵營養(yǎng)補(bǔ)充劑。同年，國際營養(yǎng)性貧血顧問組（INACG）也對其安全性進(jìn)行評估，將其列為“一般認(rèn)為安全”。NaFeEDTA作為鐵營養(yǎng)強(qiáng)化劑應(yīng)運(yùn)而生。我國于1999年批準(zhǔn)NaFeEDTA為鐵營養(yǎng)強(qiáng)化劑，研究者們將其作為醬油、面粉等的鐵強(qiáng)化劑來提高我國居民鐵營養(yǎng)狀況也相繼報道。例如霍君生等[20]采用NaFeEDTA強(qiáng)化醬油進(jìn)行營養(yǎng)干預(yù)對學(xué)生貧血狀況有較大改善；孫靜[12]的研究結(jié)果顯示，NaFeEDTA強(qiáng)化面粉對鐵儲量的改善效果明顯優(yōu)于硫酸亞鐵的電解質(zhì)鐵強(qiáng)化面粉。

EDTA與鐵的結(jié)合系數(shù)高于跟植酸的結(jié)合，因此能避免植酸等對鐵吸收的阻礙，且NaFeEDTA還具有促進(jìn)膳食中其他鐵源或內(nèi)源性鐵源吸收的作用，是最近研究利用較多的一種新型鐵強(qiáng)化劑。由于其價格成本相對低廉，其大規(guī)模應(yīng)用可在發(fā)展中國家廣泛推廣。

1.2.3 氨基酸螯合鐵強(qiáng)化食品 鐵的氨基酸絡(luò)合物在最近十幾年來逐漸應(yīng)用在食物的鐵強(qiáng)化和缺鐵性貧血的治療中。氨基酸絡(luò)合鐵是配位體（氨基酸）同金屬離子（微量元素鐵）形成的一種環(huán)狀結(jié)構(gòu)的絡(luò)合物。微量元素鐵被氨基酸絡(luò)合后，生成穩(wěn)定的絡(luò)合物，避免了與其他礦物元素的競爭與拮抗。另外，絡(luò)合物的生化性質(zhì)更加穩(wěn)定，在機(jī)體內(nèi)溶解性能好，易吸收，利用率高，而且還具有一定的殺菌和免疫功能[21]。美國ALBICON實(shí)驗(yàn)室首次以動植物蛋白和鐵元素為原料合成蛋白鐵復(fù)合物，由此開始了氨基酸絡(luò)合物的研究和開發(fā)。隨著對氨基酸螯合物認(rèn)識的加深，研究者發(fā)現(xiàn)它們有著巨大的發(fā)展?jié)摿?。氨基酸螯合鐵包括甘氨酸亞鐵（FeBC）、甘氨酸鐵（FeTC）、鹽酸甘氨酸亞鐵等，其中，甘氨酸亞鐵的研究和應(yīng)用最為普遍[22]。1999年美國FDA將其評為“一般認(rèn)為安全”，通常作為鐵強(qiáng)化劑添加在牛奶、小麥粉、玉米粉和飲料等食品中。例如Osman等[23]用甘氨酸亞鐵對牛奶進(jìn)行強(qiáng)化，結(jié)果顯示，實(shí)驗(yàn)組人群的貧血率有明顯降低。我國從80年代中期開始氨基酸螯合鐵的研究，研究結(jié)果大都顯示，氨基酸鐵是一種優(yōu)秀的鐵強(qiáng)化劑。周桂蓮[24]的研究表明，氨基酸絡(luò)合鐵能影響血紅蛋白合成過程中限速酶的活性，因而推測氨基酸絡(luò)合鐵對血紅蛋白合成也有一定的影響。

盡管氨基酸螯合鐵在促進(jìn)鐵吸收方面具有很大的優(yōu)勢，但是氨基酸螯合劑鐵強(qiáng)化食品目前并不是很普遍。由于目前還缺少大規(guī)模的人群干預(yù)實(shí)驗(yàn)，其對各年齡段人群的補(bǔ)鐵效果還有待于進(jìn)一步的研究。另外，由于價格過高以及氨基酸螯合鐵的螯合率測定困難，也使得氨基酸螯合鐵的推廣受到限制。

1.3 人工轉(zhuǎn)化的富鐵強(qiáng)化食品

除上述鐵強(qiáng)化類食品外，人工轉(zhuǎn)化的富鐵食品的開發(fā)也逐漸凸顯其優(yōu)勢，在鐵劑的補(bǔ)充方面受到了科學(xué)家們的青睞。人工轉(zhuǎn)化的方法主要有微生物富集法、植物轉(zhuǎn)化法、動物轉(zhuǎn)化法等[4]。微生物轉(zhuǎn)化法通常采用生物發(fā)酵技術(shù)進(jìn)行鐵的富集，將無機(jī)態(tài)的鐵轉(zhuǎn)化為有機(jī)態(tài)。微生物富集鐵添加入食品中，可以提高鐵的生物利用率，降低其毒副作用。最常見的用于微生物鐵富集的菌類是富鐵酵母和富鐵真菌等。植物轉(zhuǎn)化法主要是通過施鐵肥、噴葉面鐵肥和葉片涂抹的方法使糧食作物、蔬菜和水果等植物增加鐵含量，是改善機(jī)體低鐵狀態(tài)的另一途徑。有機(jī)螯合鐵肥由于具有較高的穩(wěn)定性，易溶于水，且對植物的有效性高等優(yōu)點(diǎn)，常被用作植物葉面噴施。動物轉(zhuǎn)化法是采用含鐵量較高的飼料飼喂動物，生產(chǎn)富鐵肉、蛋、奶等鐵強(qiáng)化食品。如洪霞等[25]的研究即是向奶牛日糧中添加適量的硫酸亞鐵，不僅不會對奶牛生理機(jī)能和生產(chǎn)性能產(chǎn)生不良影響，而且還能生產(chǎn)出鐵含量增加的鮮奶。

2 鐵強(qiáng)化食品的應(yīng)用前景

鐵缺乏及IDA是全球關(guān)注的營養(yǎng)問題之一，成功的食物鐵強(qiáng)化可以潛在改善人群的鐵缺乏。由于鐵在體內(nèi)的吸收率、生物學(xué)作用、鐵強(qiáng)化對食品感觀的影響和價格等多個因素影響著鐵強(qiáng)化劑的選擇，以及鐵的吸收利用受人體自身代謝及機(jī)體鐵營養(yǎng)狀況的影響，所以選擇適宜的鐵強(qiáng)化劑非常重要[12]。傳統(tǒng)的無機(jī)鐵強(qiáng)化食品，如較常用的硫酸亞鐵強(qiáng)化食品，雖然價格便宜，但其胃腸道反應(yīng)重，許多人不能長期服用。隨著各種鐵強(qiáng)化劑和強(qiáng)化技術(shù)的發(fā)展，鐵強(qiáng)化食品的鐵吸收率以及感觀性狀的可接受度都得到了較大提高。新型的有機(jī)鐵強(qiáng)化食品，如NaFeEDTA，就具有毒副作用小、生物利用率高、無鐵銹味、穩(wěn)定安全等優(yōu)點(diǎn)，在保健食品和食品工業(yè)的應(yīng)用方面具有巨大的發(fā)展?jié)摿?。此外，提高鐵的吸收率還可以通過添加鐵吸收促進(jìn)劑的方法來實(shí)現(xiàn)。維生素C是目前應(yīng)用最為廣泛的鐵吸收促進(jìn)劑，與鐵強(qiáng)化劑一起添加到食物中，尤其是植酸含量較高的食品，可有效促進(jìn)人體對鐵的吸收[22]。

近年來，鐵儲量作為一個穩(wěn)定、有效的指標(biāo)被用于鐵營養(yǎng)狀況的評價，主要是通過鐵蛋白和運(yùn)鐵蛋白受體計算鐵儲量，來評價人體鐵營養(yǎng)狀況[26]。對于不用地區(qū)、不同人群、不同膳食背景，人體鐵儲量指標(biāo)仍需要積累更多的基礎(chǔ)數(shù)據(jù)。另外，由于鐵在空氣中易被氧化，同時鐵強(qiáng)化食品對食品色澤、口味、儲存時間和有效性等方面的要求較高，因此在食品中添加鐵比其他元素更復(fù)雜[27]。未來不僅需研制開發(fā)出更有效的高生物利用率、低毒的鐵強(qiáng)化食品或制劑[28]，還需要致力于其機(jī)理和吸收機(jī)制的研究，并簡化生產(chǎn)工藝，降低生產(chǎn)成本，充分考慮食品價格和消費(fèi)者的接受度，努力推動鐵強(qiáng)化食品的發(fā)展。

3 結(jié)論

綜上所述，微量元素鐵在人體中發(fā)揮著非常重要的生理調(diào)節(jié)功能，對人類的健康起著舉足輕重的作用。食品鐵強(qiáng)化對于改善和消除國民微量營養(yǎng)素的缺乏是一個很有優(yōu)勢的措施。目前鐵強(qiáng)化食物的發(fā)展面臨的最主要的挑戰(zhàn)就是將鐵強(qiáng)化技術(shù)和鐵強(qiáng)化劑與載體較好地結(jié)合起來，在不改變食物感觀性狀的基礎(chǔ)上，提高鐵的吸收率；同時，也要考慮在食物的加工、儲存、烹飪等過程中的損失。因此，在今后的開發(fā)研究中要盡量綜合考慮食品營養(yǎng)、食品工藝、生物技術(shù)、醫(yī)學(xué)等各個因素。富鐵食品的開發(fā)雖然有著非常廣闊的前景，然而，也應(yīng)看到強(qiáng)化食品從研究、開發(fā)到推廣應(yīng)用，必須經(jīng)過眾多環(huán)節(jié)，是一個十分復(fù)雜的過程[3]。

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