铁强化食品的应用现状与前景展望

卢 玉，王春玲

（中粮营养健康研究院，北京 100005）

铁是人们最早发现与人体健康有着重要关系的微量元素之一。铁缺乏是人们面临的公共营养问题之一，体内贮存铁不足可使血红蛋白合成减少而引起小细胞低色素贫血，即缺铁性贫血（Iron Deficient Anemia，IDA）[1]。2002年“中国居民营养与健康状况调查”显示，IDA是我国普遍存在的营养缺乏病，居民贫血患病率为20.1%，且女性高发于男性[2]。截至目前，世界上许多国家和地区，包括美国在内的一些发达国家，国民也都逐渐认识到铁元素对机体的重要性。如何预防和消除IDA引起了国内外专家的长期关注。目前国际上行之有效的控制人群缺铁的方法之一是实施食物铁强化[3]，铁强化食品的开发也成了当前营养学界、食品学界科技工作者的重要课题。近年来，随着食品工业的不断发展，市场上不乏各种强化铁的早餐谷物，饼干、面包、通心粉、固体饮料等食品[1]。然而，把铁作为食品添加剂来增加食品中铁含量只是其中的一种途径，现在国内外研究学者已从许多方面探讨动植物食品增加铁含量的途径和方法[4]。此外，铁强化剂和强化技术的发展也逐渐促进了铁强化食品的推广。目前，国际上批准可使用的铁营养强化剂大约有20多种。我国卫生部公布列入《食品营养强化剂使用卫生标准》（GB 14880）的铁营养强化剂有17种[5]。本文就近年来国内外铁强化食品的开发及应用前景进行了综述。

1 铁强化食品的开发研究现状

1.1 无机铁强化食品

自1831年Blaud首次使用硫酸亚铁治疗IDA以来，国外许多国家陆续批准硫酸亚铁作为食品添加剂来治疗铁缺乏。例如南美国家应用硫酸亚铁强化面粉之后，成功地将贫血率下降到1%以下[6]。目前关于元素铁、硫酸亚铁及其他无机铁强化剂在强化食品中铁的吸收率和生物学效果的研究已有报道。例如Elwood[7-8]的研究应用还原铁强化面包和还原铁面粉进行干预，通过检测贫血患者的血红蛋白水平来检测还原铁的吸收效率。李诚等[9]的研究应用共沉淀氢氧化铁对牛乳进行强化，对强化后的乳制品进行品质、感观、pH以及铁含量的测定等。目前多项研究结果普遍认为：元素铁的吸收率较低，其中还原铁的吸收率低于电解质铁[10]，而电解质铁对于铁缺乏和缺铁性贫血的改善效果低于硫酸亚铁[11]。尽管如此，美国的食品铁强化剂中，元素铁粉的利用率仍占到了50%，较硫酸亚铁和其他铁盐高。

硫酸亚铁作为营养强化剂被广泛用于食品强化，但易与硫化物、多酚等结合影响食物感观品质、存在严重的肠胃刺激、并且受铁吸收抑制剂的影响[12]等缺点，这使其推广应用变得相对困难。尽管Boccio[13]研制的硫酸亚铁的微胶囊制剂可以保护可溶性铁盐不与其他物质发生反应变质，被证实具有较好的生物利用率，但该制剂成本的增加阻碍了其应用。国际上其他作为铁强化剂的无机铁还有碳酸亚铁、氯化亚铁、磷酸铁钠、焦磷酸铁、焦磷酸亚铁、焦磷酸铁钠、氨基磷酸铁等。其中磷酸铁、焦磷酸铁、氨基磷酸铁强化食品对食品的色、味等感观的影响较少，被广泛应用于奶粉、面粉及其制品、食盐等。但这些铁强化剂在胃酸中的溶解度不恒定，且随着加工方式的不同，往往吸收率变化很大，其生物利用率报道不一。

1.2 有机铁强化食品

鉴于无机铁存在的种种缺点，人们开发并研制了第二代可溶性铁剂：小分子有机酸铁盐及螯合铁盐，如乳酸亚铁、葡萄糖酸亚铁、琥珀酸亚铁、富马酸亚铁、柠檬酸亚铁、柠檬酸亚铁钠、苹果酸亚铁、抗坏血酸亚铁、L－苏糖亚铁、L－乳酸亚铁、天门冬氨酸亚铁、醋酸亚铁、甘氨酸亚铁、乙二胺四乙酸铁钠等。目前国内外应用较多的有机铁强化剂主要有乳酸亚铁、乙二胺四乙酸铁钠以及氨基酸铁等。

1.2.1 乳酸亚铁强化食品 近年来，乳酸亚铁作为优良的新型铁营养强化剂，已愈来愈受到国内外科研学者的重视[14-15]。它具有易吸收，毒副作用小，生物利用率高，铁腥味低等诸多优点，现已在日本、美国等发达国家用于糖果、面包、奶粉等食品的铁强化剂。我国也有乳酸亚铁食品强化方面的相关报道。例如李晓明[16]通过对IDA患者进行乳酸亚铁干预结果显示乳酸亚铁对IDA患者的治疗具有一定的疗效；罗爱平等[14]将乳酸亚铁微胶囊作为液态奶铁强化剂的研究结果显示，液态奶的感观性状并没受到影响，揭示乳酸亚铁可以作为一种铁营养强化剂改善人群铁缺乏。

尽管乳酸亚铁已作为一种铁营养强化剂进行多种食物强化，但也有人认为亚铁盐类性质不稳定，生产和贮存困难，易引起食品变色，且乳酸亚铁强化食品产品质量大多很不稳定，其钙盐和硫酸盐的残留多等。为此，有关研究机构相继开发了乳酸亚铁的酸性盐和L-乳酸亚铁（可应用于婴幼儿补铁），使其品性得到了较大改善[17]。

1.2.2 乙二胺四乙酸铁钠强化食品 乙二胺四乙酸铁钠（NaFeEDTA）是一种螯合铁，由于其具有性质稳定、耐高温、不易被氧化、无金属铁腥味、易溶于水、无肠胃刺激、不易与植酸或多酚结合、生物利用率高、引起的感观及食物内在品质改变较小以及对食品中其他矿质元素的吸收影响较小等诸多优点[4-5，18-19]，1993年被联合国粮农组织（FAO）的世界卫生组织联合食品添加剂专家委员会（JECEA）推荐为铁营养补充剂。同年，国际营养性贫血顾问组（INACG）也对其安全性进行评估，将其列为“一般认为安全”。NaFeEDTA作为铁营养强化剂应运而生。我国于1999年批准NaFeEDTA为铁营养强化剂，研究者们将其作为酱油、面粉等的铁强化剂来提高我国居民铁营养状况也相继报道。例如霍君生等[20]采用NaFeEDTA强化酱油进行营养干预对学生贫血状况有较大改善；孙静[12]的研究结果显示，NaFeEDTA强化面粉对铁储量的改善效果明显优于硫酸亚铁的电解质铁强化面粉。

EDTA与铁的结合系数高于跟植酸的结合，因此能避免植酸等对铁吸收的阻碍，且NaFeEDTA还具有促进膳食中其他铁源或内源性铁源吸收的作用，是最近研究利用较多的一种新型铁强化剂。由于其价格成本相对低廉，其大规模应用可在发展中国家广泛推广。

1.2.3 氨基酸螯合铁强化食品 铁的氨基酸络合物在最近十几年来逐渐应用在食物的铁强化和缺铁性贫血的治疗中。氨基酸络合铁是配位体（氨基酸）同金属离子（微量元素铁）形成的一种环状结构的络合物。微量元素铁被氨基酸络合后，生成稳定的络合物，避免了与其他矿物元素的竞争与拮抗。另外，络合物的生化性质更加稳定，在机体内溶解性能好，易吸收，利用率高，而且还具有一定的杀菌和免疫功能[21]。美国ALBICON实验室首次以动植物蛋白和铁元素为原料合成蛋白铁复合物，由此开始了氨基酸络合物的研究和开发。随着对氨基酸螯合物认识的加深，研究者发现它们有着巨大的发展潜力。氨基酸螯合铁包括甘氨酸亚铁（FeBC）、甘氨酸铁（FeTC）、盐酸甘氨酸亚铁等，其中，甘氨酸亚铁的研究和应用最为普遍[22]。1999年美国FDA将其评为“一般认为安全”，通常作为铁强化剂添加在牛奶、小麦粉、玉米粉和饮料等食品中。例如Osman等[23]用甘氨酸亚铁对牛奶进行强化，结果显示，实验组人群的贫血率有明显降低。我国从80年代中期开始氨基酸螯合铁的研究，研究结果大都显示，氨基酸铁是一种优秀的铁强化剂。周桂莲[24]的研究表明，氨基酸络合铁能影响血红蛋白合成过程中限速酶的活性，因而推测氨基酸络合铁对血红蛋白合成也有一定的影响。

尽管氨基酸螯合铁在促进铁吸收方面具有很大的优势，但是氨基酸螯合剂铁强化食品目前并不是很普遍。由于目前还缺少大规模的人群干预实验，其对各年龄段人群的补铁效果还有待于进一步的研究。另外，由于价格过高以及氨基酸螯合铁的螯合率测定困难，也使得氨基酸螯合铁的推广受到限制。

1.3 人工转化的富铁强化食品

除上述铁强化类食品外，人工转化的富铁食品的开发也逐渐凸显其优势，在铁剂的补充方面受到了科学家们的青睐。人工转化的方法主要有微生物富集法、植物转化法、动物转化法等[4]。微生物转化法通常采用生物发酵技术进行铁的富集，将无机态的铁转化为有机态。微生物富集铁添加入食品中，可以提高铁的生物利用率，降低其毒副作用。最常见的用于微生物铁富集的菌类是富铁酵母和富铁真菌等。植物转化法主要是通过施铁肥、喷叶面铁肥和叶片涂抹的方法使粮食作物、蔬菜和水果等植物增加铁含量，是改善机体低铁状态的另一途径。有机螯合铁肥由于具有较高的稳定性，易溶于水，且对植物的有效性高等优点，常被用作植物叶面喷施。动物转化法是采用含铁量较高的饲料饲喂动物，生产富铁肉、蛋、奶等铁强化食品。如洪霞等[25]的研究即是向奶牛日粮中添加适量的硫酸亚铁，不仅不会对奶牛生理机能和生产性能产生不良影响，而且还能生产出铁含量增加的鲜奶。

2 铁强化食品的应用前景

铁缺乏及IDA是全球关注的营养问题之一，成功的食物铁强化可以潜在改善人群的铁缺乏。由于铁在体内的吸收率、生物学作用、铁强化对食品感观的影响和价格等多个因素影响着铁强化剂的选择，以及铁的吸收利用受人体自身代谢及机体铁营养状况的影响，所以选择适宜的铁强化剂非常重要[12]。传统的无机铁强化食品，如较常用的硫酸亚铁强化食品，虽然价格便宜，但其胃肠道反应重，许多人不能长期服用。随着各种铁强化剂和强化技术的发展，铁强化食品的铁吸收率以及感观性状的可接受度都得到了较大提高。新型的有机铁强化食品，如NaFeEDTA，就具有毒副作用小、生物利用率高、无铁锈味、稳定安全等优点，在保健食品和食品工业的应用方面具有巨大的发展潜力。此外，提高铁的吸收率还可以通过添加铁吸收促进剂的方法来实现。维生素C是目前应用最为广泛的铁吸收促进剂，与铁强化剂一起添加到食物中，尤其是植酸含量较高的食品，可有效促进人体对铁的吸收[22]。

近年来，铁储量作为一个稳定、有效的指标被用于铁营养状况的评价，主要是通过铁蛋白和运铁蛋白受体计算铁储量，来评价人体铁营养状况[26]。对于不用地区、不同人群、不同膳食背景，人体铁储量指标仍需要积累更多的基础数据。另外，由于铁在空气中易被氧化，同时铁强化食品对食品色泽、口味、储存时间和有效性等方面的要求较高，因此在食品中添加铁比其他元素更复杂[27]。未来不仅需研制开发出更有效的高生物利用率、低毒的铁强化食品或制剂[28]，还需要致力于其机理和吸收机制的研究，并简化生产工艺，降低生产成本，充分考虑食品价格和消费者的接受度，努力推动铁强化食品的发展。

3 结论

综上所述，微量元素铁在人体中发挥着非常重要的生理调节功能，对人类的健康起着举足轻重的作用。食品铁强化对于改善和消除国民微量营养素的缺乏是一个很有优势的措施。目前铁强化食物的发展面临的最主要的挑战就是将铁强化技术和铁强化剂与载体较好地结合起来，在不改变食物感观性状的基础上，提高铁的吸收率；同时，也要考虑在食物的加工、储存、烹饪等过程中的损失。因此，在今后的开发研究中要尽量综合考虑食品营养、食品工艺、生物技术、医学等各个因素。富铁食品的开发虽然有着非常广阔的前景，然而，也应看到强化食品从研究、开发到推广应用，必须经过众多环节，是一个十分复杂的过程[3]。

[1]李晓榆，李艳平，王竹天，等.食品中不同铁强化措施的安全性研究[J].中国食品卫生杂志，2010，22（4）：293-299.

[2]王陇德.中国居民营养与健康状况调查报告之一[M].北京：人民卫生出版社，2006：39-41.

[3]陈君石.食物强化在国民营养素质改善中的作用[J].卫生研究，2003，32（增刊1）：1-2.

[4]闫翠香，丁新泉.富铁食品的开发与应用前景[J].广东微量元素科学，2011，18（8）：1-5.

[5]刘鲁林，丁昕，常欣，等.铁营养强化剂的应用[J].中国食品添加剂，2009（增刊1）：163-168.

[6]Garcia Casal M N，Layrisse M.Iron fortification of flours in Venezuela[J].Nutrition Reviews，2002，60（Suppl 1）：26-29.

[7]Elwood P C.A clinical trial of iron fortified bread[J].British Medical Journal，1963（1）：224-227.

[8]Elwood P C，Waters W E，Sweetran P.The haematinic effect of iron in flour[J].Clinical Science，1971，40：31-37.

[9]李诚，全海慧，石惠民，等.添加共沉淀氢氧化铁对牛乳品质的影响[J].食品科学，2012，33（5）：114-117.

[10]Hurrell R，Bothwell T，Cook J D，et al.The usefulness of elemental iron for cereal flour fortification：a sustain task force report[J].Nutrition Reviews，2002，60（12）：391-406.

[11]Andango P E，Osendarp S J，Ayah R，et al.Efficacy of ironfortified whole maize flour on iron status of schoolchildren in Kenya：a randomised controlled trial[J].The Lancet，2007，369：1799-1806.

[12]孙静，黄建，李文仙，等.不同铁营养强化剂对贫血学生体内铁储量的影响[J].中国食品卫生杂志，2008，20（3）：220-223.

[13]Boccio J R，Zubillaga M B，Caro R A，et al.A new procedure to fortify fluid milk and dairy products with highbioavailable ferrous sulfate[J].Nutrition Reviews，1997，55（6）：240-246.

[14]罗爱平，赵贤焜，朱秋劲.乳酸亚铁微胶囊化及对液态奶感官性状影响研究[J].食品科学，2006，27（7）：180-194.

[15]姜军平，郭瑛，江莹.关于食品添加剂乳酸钙及乳酸亚铁质量标准中的两个问题[J].食品与发酵工业，1990，3：68-69.

[16]李晓明，陈新贵，韩丽英，等.乳酸亚铁治疗缺铁性贫血的临床研究[J].泸州医学院学报，2005，25（6）：508-509.

[17]杨真，罗海吉.缺铁性贫血及补铁剂研究进展[J].国外医学卫生学分册，2006，33（2）：90-93.

[18]Hurrell R F， Lynch S， Bothwell T， et al.Enhancing the absorption of fortification iron.A SUS TAIN Task Force Report[Z].International Journal for Vitamin and Nutrition Research，2004，74（6）：387-401.

[19]Hurrell R F，Ribas R，Davidsson L.NaFe3+EDTA as a food fortificant：influence on zinc，calcium and copper metabolim in the rat[J].The British Journal of Nutrition，1994，71（1）：85-93.

[20]霍君生，孙静，苗虹，等.乙二胺四乙酸铁钠强化酱油对学生贫血状况的改善[J].卫生研究，2001，30（5）：296-298.

[21]展筱林，王凤仙，王京瑞，等.缺铁性贫血治疗药物研究进展[J].齐鲁医学杂志，2008，23（5）：467-470.

[22]胡静，朴建华.铁强化食品研究进展[J].中国食品卫生杂志，2007，19（3）：276-280.

[23]Osman A K，AL-Othaimeen A.Experience with ferrous bisglycine chelate as an iron fortificant in milk[J].International Journal for Vitamin and Nutrition Research，2002，72（4）：257-263.

[24]周桂莲，韩友文，滕冰，等.氨基酸螯合铁对血红素合成的影响[J].营养学报，2002，24（2）：195-196.

[25]洪霞，冯玉升.生物转化富铁、富锌、复硒鲜奶的研究[J].中国奶牛，2005（1）：18-21.

[26]Cook J D，Flowers C H，Skikne B S.The quantitative assessment of body iron[J].Blood，2003，101（9）：3359-3364.

[27]Navarrete N M，Camacho M M，Lahuerta J M，et al.Iron deficiency and iron fortified food-a review[J].Food Research International，2002，35（2-3）：225-231.

[28]Abrams S A.New approaches to iron fortification：role of bioavailability studies[J].The American Journal of Clinical Nutrition，2004，80（5）：1104-1105.