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铁的食品营养强化

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铁的食品营养强化 《中国食品添加剂》 China Food Additives 2003 NO.2 铁的食品营养强化 刘志皋 (天津科技大学 ,天津 300222) 摘要:众所周知,铁是人体必需的微量营养素,然而机体缺铁却是全世界、特别是发展中国家最主要的营养 问题之一。值的幸慰的是由于人的对铁营养研究的深入,在改善铁营养实际应用方面已经采取了不少重要措 施,并取得了很好的成效。我国正式颁布的食品营养强化剂使用性标准中,确定并增加了铁强化剂品种及其使 用范围和使用量,这对改善我国公众营养状况必将发挥重要作用。 关键词...
铁的食品营养强化
《中国食品添加剂》 China Food Additives 2003 NO.2 铁的食品营养强化 刘志皋 (天津科技大学 ,天津 300222) 摘要:众所周知,铁是人体必需的微量营养素,然而机体缺铁却是全世界、特别是发展中国家最主要的营养 问题之一。值的幸慰的是由于人的对铁营养研究的深入,在改善铁营养实际应用方面已经采取了不少重要措 施,并取得了很好的成效。我国正式颁布的食品营养强化剂使用性标准中,确定并增加了铁强化剂品种及其使 用范围和使用量,这对改善我国公众营养状况必将发挥重要作用。 关键词:缺铁,食品,营养强化 Micronutrient ESSentiaI— — IrOn Liu Zhig~ (Tianjin Science& Technology U niversity,Tianjin 300222) Ablstl'l~ _.Iron is the mieronutrient essential for human body.Sideropenia is the major nutrious problem in all over the world,espcially in the developing countcies.W ith the developing of the studies on the iron fortification ,many effective meatur es have been carried out。and it has achieved marked 8UC0~$8.Many varieties of Iron nutritious enhancers have been fit into The Hygienic Stan dards for Uses of Food Nutrition Enhan cers.The limits an d capacity for use are prodded definitelv.We believe that the pullic nutritional Status in China will be improved effectively. xey WOl~ ;Sideropenia,Food,Fortification 铁是人体必需的微量营养素,然而机体缺铁是 全世界、特别是发展中国家最主要的营养问题之 一 。 据估计 ,发展中国家有 30% 一40%的幼儿 和 育龄妇女缺铁。我国 1992年第三次全国营养调查 表明,以铁 缺乏为 主的贫 血患病率平均为 20%。 其中儿童、孕妇和老年人患病率较高。美国 1991 年的第三次全 国健康与营养调查表明亦有约 5% 的 1—2岁sbJL缺铁,其中半数为贫血。至于青春 期的少女因生长发育快 ,由于月经失血 ,也处在缺 铁的高危阶段。值得注意的是,缺铁除了人们通常 认识到可引起缺铁性贫血以外,还可产生许多不良 影响。例如,它可显著降低婴幼儿的应答能力和能 动性 ,并影响其行为和智力 ,对成人则可使其工作 能力下降。人体研究表明,即使在经度贫血时对短 暂而剧烈的体力活动能力也有所降低。缺铁 尚可 降低机体抗感染的能力。在美国,缺铁幼儿铅中毒 12 的发生率比不缺铁者高 3—4倍。据信这是因为缺 铁儿童的铁吸收率增高的同时,对其他二价金属包 括有害重金属 (如铅和镉)的吸收也增加 的原因。 此外,流行病学研究表明,缺铁尚与有害的妊娠有 关 ,例如 ,妊娠早期贫血与早产、低出生体重儿及胎 儿死亡率有关 ,而早产的危险性还特别与缺铁贫血 有关等等。 值得幸慰的是由于人们对铁营养研究的深入 , 在改善铁营养实际应用方面已经采取了不少重要 措施并有了很好的成效,例如,美国从 1941年起即 在面粉和面包中强化铁 ,而且据 ,美国膳食 中 约有 25%的铁是另外添加的。近期美国通过改善 婴儿膳食使缺铁性贫血的发生明显降低。另有报 告称 ,瑞典 1965年有 30%育龄妇女患贫血 ,经过 铁营养强化 以后 ,到 1975年其 贫血率 已下 降到 7%。瑞典膳食中有 42%的铁来自强化食品。我 维普资讯 http://www.cqvip.com 《中国食品添加剂》 China Food Additives 20o3 NO.2 国在 1987年颁布的“中国食品营养强化剂使用卫 生标准(试行)”中规定可在谷类粉 ,乳制品,食盐和 固体饮料中添加亚铁盐进行强化。此后正式颁发 了我 国食品营养强化剂使用卫生标准,确定并增加 了铁强化剂品种及其使用范围和使用量,这对改善 我 国居民的铁营养状况有很重要的意义。 一 、铁的存在情况 众所周知,铁是一种金属元素 ,其原子序数 为 26,原子量平均为 55.85。在 固体状况下 ,铁可 以 金属铁或含铁化合物的形式存在。在水溶液中则 以两种 氧化 状态 ,即 以亚铁 (Fe )形式 和 高铁 (Fe )形式存在。铁在这两种形式之间极易发生 转变 。 对于含铁化合物,其存在形式尚可有无机铁与 有机铁化合物之 区别。前者有如硫酸亚铁 (FeS. o4),后者有如柠檬酸铁(FeC6H5O7)。至于铁在体 内的存在 ,除了是有机化合物外尚可再分成两类 , 即功能性铁和储存性铁。前者是指具备代谢功能 和酶功能的铁,后者则是指用于储存和转运的铁。 大多数功能性铁是 以血红素蛋白质的形式存在 ,即 带有铁卟啉辅基的蛋白质,最具代表性的是血红蛋 白。此外 ,尚可有肌红蛋白和含血红素铁的酶等: 储存性铁为铁蛋 白和血铁黄素。它们是含铁的蛋 白质或铁 一盐 一蛋 白质聚合物 。 食品中的铁大都是有机铁化合物,其中根据人 体对铁吸收的不同 ,又可分为血红素铁和非血红素 铁。血红素铁主要来 自肉、禽、鱼的血红蛋白和肌 红蛋白:非血红素铁基本 由铁盐所组成 ,主要存在 于植物和乳制品中并占膳食铁的绝大部分。尤其 是发展中国家,非血红素铁可 占膳食铁总量的 90%以上。至于人们对食品进行营养强化用的铁 , 则通常多为非血红素铁 。这既包括无机铁,也包括 有机铁化合物 ,具体应用则取决于该铁强化剂的品 种特性,尤其是它的铁含量和生物利用率情况,以 及对食品的色 、香 、味和稳定性等的影响。此外,还 应考虑成本价格不宜过高。 二、铁的需要与吸收 成人体内含铁约 3—4g,平均男子约 3.8g,女 子约 2.3g。其 中 2/3是功能性铁 ,绝 大部分 以血 红蛋白的形式存在于血红细胞内。值得一提的是 血红细胞的正常生命 周期为 120天 ,为了置换这 1/120的血红细胞,一个成人每天的铁更新量约为 20mg。然而大部分血红细胞裂解 出来的铁可重新 被机体摄取并再合成血红蛋白,其余部分则被储存 备用。人体真正的铁损失主要是由胆汁、脱落的粘 膜细胞等由粪便排出和皮肤脱落的细胞与汗、尿等 丢失的铁 。通常男子的总铁损失约为 1.0mg/d,女 子约 0.8mg/d,此外,经期妇女另有 由月经丢失的 铁,其总铁损失约为 1.5mg/d。此即可认为是机体 每 日所需的铁量。 为了满足机体对铁的需要,人们必须从膳食中 摄取足够的铁。尽管许多食品中都含有一定量的 铁 ,例如,每 100g大米和面粉 (标准粉)分别含铁 2.3mg和 3.5mg,很多新鲜蔬菜和肉类每 100g的 含铁量大多在 1—2mg左右 ,至于猪肝的铁含量可 高达 22.6mg/100g,不巧的是人体对膳食中铁的吸 收受多种因素所影响,诸如铁的存在形式 、理化性 质、是否存在其他物质以及机体本身的营养状态等 都明显影响铁的吸收。膳食中铁的吸收率差异很 大 ,从 l%(大米)到大于 50%(严重缺铁性贫血患 者)。通常男子约吸收膳食总铁的 6%,而育龄妇 女约可吸收 13%。一般膳食中铁的吸收率平均约 10%。以致 目前 日常膳食很难满足机体对铁 的需 要,至于育龄妇女铁吸收较多,与其体内铁储存较 少有关,并有助于补偿因月经造成的铁损失。 如前所述,膳食中的铁可分成血红素铁和非血 红素铁。二者的吸收机理不同,血红素铁可以原卟 啉铁的形式直接 由肠粘膜上皮细胞吸收 ,并且很少 受其他膳食成分所影响。其吸收率可比非血红素 铁高 2—3倍。据报告 ,当缺铁时血红素铁的吸收 率可达 40%,而非血红素铁则明显受其在小肠内 的可溶性所影响。这又取决于前述该物质 的特性 和与其在膳食中共存的促进或抑制因素所影响。 例如众所周知的维生素 C可促进铁的吸收,而抑 制膳食中铁吸收的物质有磷酸盐 、植酸盐等 ,它们 可与铁结合沉淀,不利其吸收。茶和某些蔬菜中的 多酚化合物对铁的吸收也可有抑制作用。 一 般说 ,机体对非血红素铁的吸收主要在胃酸 和酶的作用下使之游离并还原成二价铁后才能被 肠粘膜吸收。柠檬酸 、乳酸、琥珀酸、葡萄糖和某些 氨基酸等可与铁在肠内容物中形成小分子络合物 , 有利机体吸收。至于无机铁 ,尤其是元素铁如电解 13 维普资讯 http://www.cqvip.com 《中国食品添加剂》 China Food Additives 2003 NO.2 铁和还原铁的吸收,除了应避免与膳食 中共存的抑 制因素作用外 ,很重要的是颗粒越小越有利吸收。 三、铁强化剂的选择与应用 铁强化剂的选择与应用必须根据我国食品营 养强化剂使用卫生标准(GB 14880—94)和食品添 加剂使用卫生标准(GB 2760—1996及其后的增补 品种)的规定进行。在上述规定 中,我 国许可使用 的铁强化剂品种及其铁含量如表 1。 表 1 我国许可使用的铁强化剂品种及其铁含量 名称 元素铁含量(%) 名称 元素铁含量(%) 硫酸亚铁 (七水物) 2O 柠檬酸铁铵 l6 碳酸亚铁 48 焦磷酸铁 3O 乳酸亚铁(三水物 ) l9 EDTA一铁钠(三水物) l3 琥珀酸亚铁 32 氯化高铁血红素 9 富马酸亚铁 33 铁卟啉 9 葡萄糖酸亚铁(二水物) 12 电解铁 100 柠檬酸铁(五水物) l6.67 还原铁 100 显然 ,铁强化剂的元素铁含量高有利于食品的 铁营养强化。表 1中所列各品种的元素铁含量相 差很大。通常无机铁化合物的铁元素含量 比有机 铁盐 的铁 含量 高,氯化 高铁 血红素 含铁量 则仅 9%。但这并非选用时的唯一因素 ,还应考虑机体 对铁强化剂的生物利用率,即机体对铁强化剂的实 际吸收 、利用的比率。如前所述 ,血红素铁的吸收 率比非血红素铁高 2—3倍 ,其生物利用率比非血 红素铁大得多。非血红素铁的生物利用率彼此亦 可有所不同,某些非血红素铁的相对生物利用率如 表 2所示。 表 2 某些铁强化剂品种的生物利用率 名称 生物利用率(%) 名称 生物利用率(%) 硫酸亚铁 100 柠檬酸铁 73 富马酸亚铁 100 焦磷酸铁 45 柠檬酸铁铵 107 还原铁 37 硫酸铁铵 99 氧化铁 4 麓萄糖酸亚铁 97 碳酸亚铁 2 琥珀酸亚铁 92 由表可见 ,机体对还原铁(--价铁)的生物利用 率远比氧化铁(三价铁)大 ,而对易形成小分子络合 物的柠檬酸铁铵和葡萄糖酸亚铁等的生物利用率 又远比碳酸亚铁大(后者仅微溶于水),故应尽量选 14 取那些生物利用率高的铁强化剂品种。在实际应 用时 ,除了铁元素含量和生物利用率 以外,还需考 虑铁强化剂品种的稳定性 和成本价格。即使有如 氯化高铁血红素(血红素铁)的生物利用率很高,但 其元素铁含量的百分率低,若其生产成本过高,亦 难以推广使用。 对于无机铁化合物如硫酸亚铁 ,尽管它是非血 红素铁 ,生物利用率不如血红素铁高,但其可溶性 好、有利吸收 ,相对的生物利用率也高,稳定性也 好 ,又其铁元素含量不但远 比氯化高铁血红素高 , 而且价格低廉 ,使用方便,因而即使 目前 国内许多 婴儿配方食品和其它许多食品都大量使用。值得 注意的是,对于所有铁营养强化剂的应用都不应影 响食品的色 、香、味等感官性状。 在实际应用时,除了应选择一定的铁强化剂外 尚需根据不同的人群 ,选取合适 的载体食品(最好 有利于大规模加工处理)进行食品的营养强化。其 具体强化量应根据不 同人群在所规定的范 围内按 铁营养情况确定。例如我国通常对婴儿配方乳粉 中铁的营养强化量为每 100g添加硫酸亚铁 15mg, 对婴儿谷物粉每 100g添加硫酸亚铁 45mg。 此外 ,为了提高或增强机体对铁强化食品中铁 的吸收和利用 ,除了应避免前述抑制铁吸收的因素 如磷酸盐 、植酸盐等外 ,可尽量将其和有利铁吸收 的某些食物或物质并用 ,例如 与肉类 和维生素 C 共同食用 ,可提高铁的生物利用率。我国近年批准 许可使用的酪蛋白磷酸肽可促进机体对钙、铁的吸 收 ,若将其与之并用 ,对 防止机体 的缺铁性贫血可 起到 良好的作用。 四、关于安全性问题 食品必须安全无害。应当指出,尽管人们易患 缺铁贫血而需要对食品进行铁强化或补铁 ,但绝不 是铁强化越多越好。尤其是人们迫切追求最佳健 康状况 ,在我国也开始有人像西方 国家一样特意口 服某些铁补充剂等。如若铁摄入过多则易引起机 体铁负荷过度 ,甚至慢性铁中毒。 国外有报告称,高铁水平可促进致癌作用或使 肿癌生长速度加快。还有人报告 台湾人中血清铁 蛋白升高者肝癌发病率增加 ,此结果可用慢性肝炎 (众所周知的致癌原因)来解释 ,而肝炎本身可导致 血清铁蛋 白升高。至于对患有血色素沉着症的人 维普资讯 http://www.cqvip.com 《中国食品添加剂》 China Food Additives 2003 NO.2 患肝癌的危险性增加 ,则认为是由于肝中异常高的 铁水平对肝组织慢性损伤所致。此外,也有流行病 学研究报告说明高水平铁储存与冠心病危险有关, 例如芬兰学者报告 ,对血清铁蛋 白水平很高 (大于 200ttg/L)者进行 3年随访 ,发现其急性心肌梗死 患病率高 2.2倍,但美国、芬兰学者随后的研究报 告发现冠心病与高铁状况之间并无关系等。总之 最近国外加强了对铁营养过剩的关注。但我 国目 前主要的问题是克服缺铁性贫血。 通常 ,铁中毒多是在服用大剂量铁剂以后发生 的明 显 短 暂 现 象。铁 的 致 死 剂 量 约 为 200— 250mg/kg,一般 的治疗剂量为 2—5ms/ks/d。铁 摄入过多主要是 口服铁剂和输血 ,每 日摄入铁 25 — 75mg对正常人健康无损害 ,铁 的无毒副反应水 平为 65 mg/d。我国食品营养强化剂所用铁强化剂 品种的使用范围和使用量都是在经过严格 的毒理 学评价,特别是根据不同铁强化剂品种的人体每 日 最大允许摄入量 ADI值 (ADI值通 常是根据动物 的最大无作用量除以 100得出)或有关资料进行一 定的讨论后规定的。可以说,凡是严格按照我国食 品营养强化剂使用卫生标准和食品添加剂使用卫 生标准对食品进行营养强化,其安全性是完全可以 得到保证的。需要指出的是所用铁强化剂应符合 食品添加 剂的国家标准或一定的质量规格标 准。 对于铁强化食品的生产应有良好的加工生产。 (上接 65页) 参考文献 1.Thorns RA.American Chemical society Symposium ,1997,45: 231~241. 2.Mochi A C,Sc p Ili A R P Xanthan gu m production from Brazilian strain.Food Hydroeollids,Meeting Dade 1992:147— 150. 3.Lewis M J.Physical Properties of Food and Food ProcesSing System.New York:Ellis Horwood Ltd,1987.1 17. 4.Luis;Rorberto O.C,M8rcP~lo A D,Sequential,assembly and polymerrization of the Xan than polyprenollinked pentasaceharide repeating unit of the Xan than polysaccharide in Xan thomonas campestris.J.Bacterial,1993,175(9):2490—2500. 5.刁虎欣 ,郑双城 .黄原胶和半乳甘露聚糖分子间的增粘协效 性及其应用 :食品与发酵工业 ,1992,(1):69—72. 6.M.EngeniaEsgalhedo,J.CarlosRoseiro& M.T.AmaralColla- CO.Enteraction Effects of pH an d Tempret~e on Cell Growth and Pbymer Production by 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