不同铁剂的特点及应用综述

◎ 陈楚楚，陈 悦，柏金霞，吴 敏

（1.杭州职业技术学院，浙江 杭州 310018；2.浙江索契壹营养科技有限公司，浙江 杭州 311215）

铁是人体必需微量营养元素，对人体生理活动起重要的调节作用。长期负铁平衡会导致缺铁性贫血，引起心理活动和智力发育损害以及行为改变，损害儿童的认知能力，影响身体耐力，降低人体抗感染能力，严重的贫血会导致死亡。

铁缺乏导致的营养性贫血是常见的微量营养素缺乏症，婴幼儿和女性均是缺铁的高危人群。全球每年缺铁的人群约为20 亿，约有33%的妇女和儿童患缺铁性贫血，亚洲约有37%的妇女和儿童患缺铁性贫血[1]。据统计，中国特定人群的缺铁贫血率也居高不下。2018—2019 年，珠海160 例孕妇中，孕晚期贫血发生率达到15.3%[2]。2016 年全国孕妇铁缺乏比例为48.16%（5 973/12 403）；缺铁性贫血患病率为13.87%（1 720/12 403）。其中华东和东北地区分别达到了57.37%和53.41%[3]。因铁缺乏的临界值无法通过医学手段进行观测，我国特定人群的铁缺乏状况可能更加严重。缺铁性贫血是我国主要的营养缺乏问题。

1 铁的吸收

膳食是铁的唯一来源，人体通过膳食摄入的铁在肠道被吸收后，通过血液转运至肝脏，转化后被人体利用。铁的主要吸收部位是十二指肠和空肠近端。膳食中的血红素铁和非血红素铁通过不同的吸收机制进入人体。血红素铁通过肠上皮的血红素载体蛋白1 或血红素转运蛋白从肠腔侧进入肠上皮细胞，之后被细胞质中的血红素加氧酶裂解，释放出亚铁离子，进入血液循环[1]。人体从肉、禽、鱼等食品中摄取的血红素铁占饮食中总铁摄入量的5%～40%，吸收过程受其他物质的影响小，吸收率可达30%以上[4]。增加富含血铁红素动物食品的摄入量可改善贫血，但过量摄入动物食品可能导致高血压、二型糖尿病等多种疾病。

非血红素铁分为二价铁和三价铁，二价铁通过二价金属离子转运蛋白1 进入肠上皮细胞[1]。三价铁被小肠绒毛上的十二指肠细胞色素B 还原成为二价铁后，才能被吸收利用。非血红素铁主要存在植物和乳制品中，绝大部分膳食铁都是非血红素铁，吸收率为1%～10%。非血红素铁的吸收受到多种因素的影响，中国膳食中普遍存在的食物成分，如植酸、草酸、酚类化合物等均会抑制非血红素铁的吸收[4]。还有观点认为，铁离子与氨基酸配位体键合后，铁离子被保护在螯合物的核心，通过质子偶联小肽转运蛋白1 进入细胞内[1,5]。

2 不同的铁制剂

我国人群总铁摄入量为（24.4±1.9）mg·d-1，是中国营养膳食推荐摄入量的177%，美国的209%，但血红素铁仅占3.3%，总铁的吸收率仅为3.3%～3.9%[4]。因此，我国居民铁缺乏的主要原因是膳食中铁的吸收率过低。针对性开发新型铁制剂，并以此为基础研发富铁产品，具有重大的意义。

2.1 无机及有机铁剂

口服富铁食品及膳食补充剂是最经济、方便的补铁措施。硫酸亚铁是最早使用的铁强化剂，后续又开发了碳酸亚铁、葡萄糖酸亚铁等各类与无机或有机酸结合的铁剂。这些铁剂对改善缺铁性贫血起到了重要的作用，但其口感较差，易导致食品感官发生变化，并对胃肠道有一定刺激作用。TIWARI 等[6]连续100 d给缺铁妇女补充100 mg 硫酸亚铁，轻度贫血的实验者（55 人）中，出现恶心和呕吐不良反应的高达29.1%，同时有消化不良、便秘等不良反应。MELAMED 等[7]统计发现无机或有机铁盐会导致包括恶心、呕吐、便秘和腹泻在内的多种不良反应，在174 位实验者中，摄入富马酸亚铁导致便秘的达32.8%，导致呕吐的达17.2%，腹泻的有8%。CANCELO-HIDALGO 等[8]对多个无机及有机铁剂导致的不良反应率进行了统计，发现硫酸亚铁、富马酸亚铁、葡萄糖酸亚铁的不良反应率均在27%以上。儿童或婴幼儿胃肠道耐受力差，不良反应率会更高。部分铁剂的不良反应率见表1[8]。

2.2 氨基酸和肽螯合铁

美国首次以蛋白和铁为原料合成了蛋白铁，此后氨基酸、肽螯合铁逐渐成为研究热点。金属螯合物是指金属离子与氨基酸或肽上的基团以配位共价键等形式形成的化合物，螯合结构可以减缓铁在消化道内解离，并保证其在小肠刷状缘及时有效地释放铁离子。

氨基酸螯合铁已被广泛应用于我国饲料行业，已有复合氨基酸螯合铁、赖氨酸螯合铁、甘氨酸螯合铁等多种商品化的产品。甘氨酸亚铁也被收录于《食品安全国家标准 食品营养强化剂使用标准》（GB 14880—2012）中，可在规定食品中添加。人体试食试验发现，氨基酸螯合铁也会导致一定的不良反应。CANCELOHIDALGO 等[8]发现，在补充甘氨酸铁的604 例试验者中，产生不良反应的人数达到142 人，不良反应率为24%。在营养性贫血的儿童中，甘氨酸螯合铁的不良反应率达到33.3%[9]。

近年来，使用肽对铁进行螯合成为研究热点。张新雪等[10]利用玉米低聚肽与氯化亚铁螯合，得到玉米低聚肽螯合铁的最优生产工艺为肽盐比5 ∶1，螯合温度65 ℃，螯合时间35 min，玉米低聚肽螯合铁的螯合率为52.16%，得率为46.6%。孙传强等[11]利用小麦低聚肽与氯化亚铁螯合，得到小麦低聚肽螯合铁最优工艺为肽盐比6 ∶1，温度60 ℃，螯合时间55 min，小麦低聚肽螯合铁的螯合率为62.7%，得率为47.5%。通过红外鉴定，发现铁主要通过与肽末端的羧基或氨基的氮原子、氧原子形成配位键，从而产生稳定的螯合铁。

相比一般的无机或有机铁，肽螯合铁化学稳定性高，对消化道的刺激小，可以减少消化道中铁与植酸、草酸等拮抗物质的结合，提高铁的吸收率。泮雯霏等[5]利用外翻肠囊法，比较了硫酸亚铁和海洋鱼低聚肽螯合铁的吸收效果，得到植酸对硫酸亚铁吸收影响较大，而对螯合铁吸收效果无显著影响。GAIGHER 等[12]制备乳清蛋白肽螯合铁，经喷雾干燥后加入固体饮料中，分别采取透析和Caco-2 细胞试验测定样品的生物可及性和生物利用率。实验发现乳清蛋白肽螯合铁的溶解性、生物可及性、生物利用率分别为39.15%，19.8%、34.8%，显著高于硫酸亚铁的10.2%、12.9%、9.7%。橘子和草莓味饮料中乳清蛋白肽螯合铁生物利用率均达到85%以上，巧克力味饮料中乳清蛋白肽螯合铁生物利用率达到37%，而硫酸亚铁生物利用率仅为10.17%。

2.3 其他铁制剂

近年来，乳铁蛋白的应用也十分广泛。乳铁蛋白是一类天然存在于乳中的小分子铁结合糖蛋白，已被我国认定为食品营养强化剂，动物实验发现其有改善贫血、免疫调节等作用。EL-HAWY 等[9]比较了甘氨酸螯合铁、乳铁蛋白、乳铁蛋白+铁等在缺铁性贫血儿童中的不良反应率和补铁效果，乳铁蛋白的不良反应率最小，仅为6.67%，而甘氨酸螯合铁为33.3%，乳铁蛋白+铁组达到76.6%。在补铁效果方面，乳铁蛋白组血清总铁含量增加约17%，而甘氨酸螯合铁、乳铁蛋白+铁组分别增加70%和64%。虽然乳铁蛋白补铁效果较弱，但因其不良反应小，感官性状好，仍被广泛应用于婴幼儿产品中。

微囊铁不会改变食品的感官性状，还能控制铁在消化道中的释放，也是近年来新型铁剂研究的热点。CONTRERAS 等[13]在乳制品中分别添加葡萄糖酸铁微囊和硫酸亚铁，实验发现微囊铁具有较好的稳定性，且能承受高压和高温的工艺，对乳制品的外观、风味、保质期没有明显影响，微囊三价铁的补铁效果与硫酸亚铁的补铁效果一致。纳米铁也是一种新型铁剂，纳米粒子比表面积大，具有更高的表面活性和吸附能力，但其体积极小，安全性还存在质疑。

3 结语

降低人群贫血率是我国国民营养计划（2017—2030年）的重要内容。摄入富铁食品及含铁膳食补充剂是控制贫血率，改善缺铁性贫血的重要手段。然而，常规铁剂不仅口感较差，还会影响食品的稳定性，消费者服用后不良反应率高，依从性较差。需进一步加强新型铁剂的研发，通过包埋、螯合等工艺，研发对食品性状影响小，稳定性高且具有较高生物利用率的新型铁剂，针对缺铁人群开发高生物利用率的补铁产品。