鐵強化食品的應用現狀與前景展望

盧 玉，王春玲

（中糧營養健康研究院，北京 100005）

鐵是人們最早發現與人體健康有著重要關系的微量元素之一。鐵缺乏是人們面臨的公共營養問題之一，體內貯存鐵不足可使血紅蛋白合成減少而引起小細胞低色素貧血，即缺鐵性貧血（Iron Deficient Anemia，IDA）[1]。2002年“中國居民營養與健康狀況調查”顯示，IDA是我國普遍存在的營養缺乏病，居民貧血患病率為20.1%，且女性高發于男性[2]。截至目前，世界上許多國家和地區，包括美國在內的一些發達國家，國民也都逐漸認識到鐵元素對機體的重要性。如何預防和消除IDA引起了國內外專家的長期關注。目前國際上行之有效的控制人群缺鐵的方法之一是實施食物鐵強化[3]，鐵強化食品的開發也成了當前營養學界、食品學界科技工作者的重要課題。近年來，隨著食品工業的不斷發展，市場上不乏各種強化鐵的早餐谷物，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，現在國內外研究學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，鐵強化劑和強化技術的發展也逐漸促進了鐵強化食品的推廣。目前，國際上批準可使用的鐵營養強化劑大約有20多種。我國衛生部公布列入《食品營養強化劑使用衛生標準》（GB 14880）的鐵營養強化劑有17種[5]。本文就近年來國內外鐵強化食品的開發及應用前景進行了綜述。

1 鐵強化食品的開發研究現狀

1.1 無機鐵強化食品

自1831年Blaud首次使用硫酸亞鐵治療IDA以來，國外許多國家陸續批準硫酸亞鐵作為食品添加劑來治療鐵缺乏。例如南美國家應用硫酸亞鐵強化面粉之后，成功地將貧血率下降到1%以下[6]。目前關于元素鐵、硫酸亞鐵及其他無機鐵強化劑在強化食品中鐵的吸收率和生物學效果的研究已有報道。例如Elwood[7-8]的研究應用還原鐵強化面包和還原鐵面粉進行干預，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]的研究應用共沉淀氫氧化鐵對牛乳進行強化，對強化后的乳制品進行品質、感觀、pH以及鐵含量的測定等。目前多項研究結果普遍認為：元素鐵的吸收率較低，其中還原鐵的吸收率低于電解質鐵[10]，而電解質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。

硫酸亞鐵作為營養強化劑被廣泛用于食品強化，但易與硫化物、多酚等結合影響食物感觀品質、存在嚴重的腸胃刺激、并且受鐵吸收抑制劑的影響[12]等缺點，這使其推廣應用變得相對困難。盡管Boccio[13]研制的硫酸亞鐵的微膠囊制劑可以保護可溶性鐵鹽不與其他物質發生反應變質，被證實具有較好的生物利用率，但該制劑成本的增加阻礙了其應用。國際上其他作為鐵強化劑的無機鐵還有碳酸亞鐵、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、氨基磷酸鐵強化食品對食品的色、味等感觀的影響較少，被廣泛應用于奶粉、面粉及其制品、食鹽等。但這些鐵強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 有機鐵強化食品

鑒于無機鐵存在的種種缺點，人們開發并研制了第二代可溶性鐵劑：小分子有機酸鐵鹽及螯合鐵鹽，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。目前國內外應用較多的有機鐵強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 乳酸亞鐵強化食品 近年來，乳酸亞鐵作為優良的新型鐵營養強化劑，已愈來愈受到國內外科研學者的重視[14-15]。它具有易吸收，毒副作用小，生物利用率高，鐵腥味低等諸多優點，現已在日本、美國等發達國家用于糖果、面包、奶粉等食品的鐵強化劑。我國也有乳酸亞鐵食品強化方面的相關報道。例如李曉明[16]通過對IDA患者進行乳酸亞鐵干預結果顯示乳酸亞鐵對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奶鐵強化劑的研究結果顯示，液態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強化劑改善人群鐵缺乏。

盡管乳酸亞鐵已作為一種鐵營養強化劑進行多種食物強化，但也有人認為亞鐵鹽類性質不穩定，生產和貯存困難，易引起食品變色，且乳酸亞鐵強化食品產品質量大多很不穩定，其鈣鹽和硫酸鹽的殘留多等。為此，有關研究機構相繼開發了乳酸亞鐵的酸性鹽和L-乳酸亞鐵（可應用于嬰幼兒補鐵），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，由于其具有性質穩定、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合、生物利用率高、引起的感觀及食物內在品質改變較小以及對食品中其他礦質元素的吸收影響較小等諸多優點[4-5，18-19]，1993年被聯合國糧農組織（FAO）的世界衛生組織聯合食品添加劑專家委員會（JECEA）推薦為鐵營養補充劑。同年，國際營養性貧血顧問組（INACG）也對其安全性進行評估，將其列為“一般認為安全”。NaFeEDTA作為鐵營養強化劑應運而生。我國于1999年批準NaFeEDTA為鐵營養強化劑，研究者們將其作為醬油、面粉等的鐵強化劑來提高我國居民鐵營養狀況也相繼報道。例如霍君生等[20]采用NaFeEDTA強化醬油進行營養干預對學生貧血狀況有較大改善；孫靜[12]的研究結果顯示，NaFeEDTA強化面粉對鐵儲量的改善效果明顯優于硫酸亞鐵的電解質鐵強化面粉。

EDTA與鐵的結合系數高于跟植酸的結合，因此能避免植酸等對鐵吸收的阻礙，且NaFeEDTA還具有促進膳食中其他鐵源或內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化劑。由于其價格成本相對低廉，其大規模應用可在發展中國家廣泛推廣。

1.2.3 氨基酸螯合鐵強化食品 鐵的氨基酸絡合物在最近十幾年來逐漸應用在食物的鐵強化和缺鐵性貧血的治療中。氨基酸絡合鐵是配位體（氨基酸）同金屬離子（微量元素鐵）形成的一種環狀結構的絡合物。微量元素鐵被氨基酸絡合后，生成穩定的絡合物，避免了與其他礦物元素的競爭與拮抗。另外，絡合物的生化性質更加穩定，在機體內溶解性能好，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實驗室首次以動植物蛋白和鐵元素為原料合成蛋白鐵復合物，由此開始了氨基酸絡合物的研究和開發。隨著對氨基酸螯合物認識的加深，研究者發現它們有著巨大的發展潛力。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用最為普遍[22]。1999年美國FDA將其評為“一般認為安全”，通常作為鐵強化劑添加在牛奶、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行強化，結果顯示，實驗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，研究結果大都顯示，氨基酸鐵是一種優秀的鐵強化劑。周桂蓮[24]的研究表明，氨基酸絡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鐵吸收方面具有很大的優勢，但是氨基酸螯合劑鐵強化食品目前并不是很普遍。由于目前還缺少大規模的人群干預實驗，其對各年齡段人群的補鐵效果還有待于進一步的研究。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 人工轉化的富鐵強化食品

除上述鐵強化類食品外，人工轉化的富鐵食品的開發也逐漸凸顯其優勢，在鐵劑的補充方面受到了科學家們的青睞。人工轉化的方法主要有微生物富集法、植物轉化法、動物轉化法等[4]。微生物轉化法通常采用生物發酵技術進行鐵的富集，將無機態的鐵轉化為有機態。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，是改善機體低鐵狀態的另一途徑。有機螯合鐵肥由于具有較高的穩定性，易溶于水，且對植物的有效性高等優點，常被用作植物葉面噴施。動物轉化法是采用含鐵量較高的飼料飼喂動物，生產富鐵肉、蛋、奶等鐵強化食品。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能和生產性能產生不良影響，而且還能生產出鐵含量增加的鮮奶。

2 鐵強化食品的應用前景

鐵缺乏及IDA是全球關注的營養問題之一，成功的食物鐵強化可以潛在改善人群的鐵缺乏。由于鐵在體內的吸收率、生物學作用、鐵強化對食品感觀的影響和價格等多個因素影響著鐵強化劑的選擇，以及鐵的吸收利用受人體自身代謝及機體鐵營養狀況的影響，所以選擇適宜的鐵強化劑非常重要[12]。傳統的無機鐵強化食品，如較常用的硫酸亞鐵強化食品，雖然價格便宜，但其胃腸道反應重，許多人不能長期服用。隨著各種鐵強化劑和強化技術的發展，鐵強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。新型的有機鐵強化食品，如NaFeEDTA，就具有毒副作用小、生物利用率高、無鐵銹味、穩定安全等優點，在保健食品和食品工業的應用方面具有巨大的發展潛力。此外，提高鐵的吸收率還可以通過添加鐵吸收促進劑的方法來實現。維生素C是目前應用最為廣泛的鐵吸收促進劑，與鐵強化劑一起添加到食物中，尤其是植酸含量較高的食品，可有效促進人體對鐵的吸收[22]。

近年來，鐵儲量作為一個穩定、有效的指標被用于鐵營養狀況的評價，主要是通過鐵蛋白和運鐵蛋白受體計算鐵儲量，來評價人體鐵營養狀況[26]。對于不用地區、不同人群、不同膳食背景，人體鐵儲量指標仍需要積累更多的基礎數據。另外，由于鐵在空氣中易被氧化，同時鐵強化食品對食品色澤、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雜[27]。未來不僅需研制開發出更有效的高生物利用率、低毒的鐵強化食品或制劑[28]，還需要致力于其機理和吸收機制的研究，并簡化生產工藝，降低生產成本，充分考慮食品價格和消費者的接受度，努力推動鐵強化食品的發展。

3 結論

綜上所述，微量元素鐵在人體中發揮著非常重要的生理調節功能，對人類的健康起著舉足輕重的作用。食品鐵強化對于改善和消除國民微量營養素的缺乏是一個很有優勢的措施。目前鐵強化食物的發展面臨的最主要的挑戰就是將鐵強化技術和鐵強化劑與載體較好地結合起來，在不改變食物感觀性狀的基礎上，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，在今后的開發研究中要盡量綜合考慮食品營養、食品工藝、生物技術、醫學等各個因素。富鐵食品的開發雖然有著非常廣闊的前景，然而，也應看到強化食品從研究、開發到推廣應用，必須經過眾多環節，是一個十分復雜的過程[3]。

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