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铁营养强化剂研究开发的历史状况

  作者: 来源: 日期:2007-03-21  
     早在17世纪,人们就已知道饮用高铁含量的水来治疗一种现在已知为 贫血的病症。18世纪人们就已知道血液中含有铁。19世纪就确证了铁 和贫血之间的关系。缺铁及缺铁性贫血是世界范围内亟待解决的营养 问题。为了解决这一普遍存在的问题,许多国家的专家学者为铁营养 强化剂的研究开发付出了大量的努力。铁营养强化剂主要分为无机铁 和有机铁两种,按在人体的存在形式可分为血红素铁和非血红素铁两 大类。第一代铁营养强化剂为无机铁,其代表为硫酸亚铁,自1831年 首先用硫酸亚铁治疗“萎黄病”以来,它至今仍被多国药典和食品添 加剂法典收载。为了提高铁吸收利用率,人们开发了第二代小分子有 机酸铁盐络合物,如乳酸亚铁、富马酸亚铁、柠檬酸铁、EDTA铁钠等。

    第三代铁营养强化剂为氨基酸铁螯合物,其代表是甘氨酸亚铁。此外, 还有血红素铁(卟啉铁)和多糖铁络合物的研制与应用。 然而食品中铁的强化存在很多困难,原因在于许多铁营养强化剂 存在色泽、风味和沉淀等问题,如二价铁易氧化成黄绿色或黑色;铁 盐与酚类(如单宁)反应呈蓝黑色,与硫化物反应呈黑色;单质铁粉 密度大,需采用特殊措施才能使其稳定并在食品中均匀分布等。相反, 磷酸盐类铁营养强化剂更加适于在食品中强化,这是因为它们很少存 在感官方面的问题,还有实验表明,磷酸铁盐的生物利用率等于甚至 胜于可溶性铁化合物。

    磷酸盐类铁营养强化剂的特性

    磷酸盐可分为正磷酸盐和缩聚磷酸盐,主要为单(正)、双(焦 )、三聚以及多聚磷酸盐、偏磷酸盐等。作为铁营养强化剂的磷酸盐 主要有磷酸铁(正磷酸铁)、磷酸铁钠、磷酸铁铵、磷酸亚铁铵、磷 酸亚铁钠、甘油磷酸铁、焦磷酸铁、焦磷酸铁钠、焦磷酸亚铁、三聚 磷酸铁、氨基磷酸铁等。磷酸盐类铁营养强化剂一般是白色或棕黄色 的无定形或结晶性粉末,密度较小,颗粒尺寸细小,无铁腥味或有微 弱铁腥味,大多不溶于水,可以形成水的胶体溶液,在稀酸中可溶, 性质比较稳定,不易与食品成分发生反应。现将磷酸盐类铁营养强化 剂分述如下:

    1.磷酸铁磷酸铁又称正磷酸铁,为白色、灰白色、黄白色、米 色或浅桃红色的单斜结晶或无定形粉末,无臭,微溶于水。密度2.74g/cm3,分子式:FePO4·XH2O,一般含有1—4个结晶水,分子量:150.82(无水品),铁含量为26%—32%。

    2.焦磷酸铁焦磷酸铁为棕黄色或黄白色粉末,无臭,几乎没有 铁腥味。微溶于水(0.37%,25℃)及醋酸,溶于无机酸、氨水和 柠檬酸。新制得的沉淀溶解后在水中悬浮存在牞可溶于焦磷酸钠溶液。化学分子式为:Fe4(P2O7)3·XH2O,分子量为牶745.22(无水品),产品中一般含有9个结晶水,理论含铁量为24.6%。

    3.乳化焦磷酸铁乳化焦磷酸铁又称乳化铁,是将水不溶性的焦磷酸铁在纳米级的超微粒化后,加入乳化剂制成的乳白色液体,能在水中稳定分散。其主要成分为:焦磷酸铁4%,氯化钠0.7%,乳化剂0.9%,水94.4%。

    4.焦磷酸亚铁焦磷酸亚铁为白色无定形沉淀,其中往往含有过量的焦磷酸钠。在空气中容易氧化,经绿色转变为褐色。常用其水溶液,呈浅绿至暗灰色乳状液体,无臭,稍有铁腥味。分子式为:Fe2P2O7,分子量为:285.64。

    5.焦磷酸铁钠焦磷酸铁钠为白色或棕黄色粉末,无臭,微带铁 腥味。微溶于水,铁以络合物形式存在,不会催化氧化反应。分子式: Na8Fe4(P2O7)5·XH2O,分子量牶1277.02(无水品),铁含量为 14.5%—16%。

    6.磷酸亚铁铵磷酸亚铁铵为白色结晶性粉末,在空气中比较稳 定,无臭,稍有铁腥味牞溶于柠檬酸,在水中能够很好地均匀分散。分子式为:FeNH4PO4·H2O,分子量为:186.85牞铁含量为30%— 32%。磷酸盐类铁营养强化剂的应用我国在《食品添加剂使用卫生标准》GB2760-1996及其历年增补品种名单中批准使用的磷酸盐类铁营养强化剂只有焦磷酸铁,在1997年增补品种名单中首次批准焦磷酸铁作为铁质营养强化剂,其质量标准见下表1,使用范围为乳粉,使用量为60—200mg/kg(以元素铁计)。在2001年和2002年增补品种的扩大使用范围和使用量中规定,焦磷酸铁可以在果冻、液体奶和乳饮料 中应用,使用量为10—20mg/kg(以元素铁计)。

    焦磷酸铁作为食品铁质营养强化剂的突出特点是:1.含铁量高, 高达24%—30%,强化成本低。2.颜色较浅,没有铁腥味,适用范围广。3.安全性高,对肠胃刺激较小,无不良反应和副作用,美国食品和药品管理局1994年将其列为GRAS(一般公认安全的)物质名单。4.性质稳定,可耐高温,本身不易被氧化,不会加快脂肪氧化,贮藏不变。5.吸收性好牞生物利用率高。过去认为,一种矿物质强化剂若不溶于水,则其生物利用率就差。但近年来研究证实,焦磷酸铁的生物利用率与水溶性葡萄糖酸亚铁类似,这主要是因为焦磷酸铁存在另外的矿物质吸收机制牞在胃的酸性条件下(pH为2—3.5),铁快速和大量释放以及食品中其他促进铁吸收的增效因子的作用牞可以认为能够达到较高的生物利用率。根据焦磷酸铁的产品特性,其还能应用于液体、高脂类载体食物中牞不会加速脂肪的氧化;焦磷酸铁比较适用于面粉、饼干、面包、干混奶粉、米粉、豆奶粉等产品;在国外还将其用于婴幼儿配方食品、保健食品、方便食品和功能性果汁饮料等产品中。

    焦磷酸铁在面粉中的应用研究

    关于在面粉中强化营养素的方案,国家公众营养与发展中心组织各方专家反复讨论,于2002年10月18日,提出了一个被称为“7+1”的面粉强化建议配方。其中规定铁为20mg/kg(EDTA铁钠)或40mg/kg(硫酸亚铁)。GB14880-94标准中规定,铁元素在谷物及其制品中的使用量为24—48mg/kg。

    作者按照在面粉中铁的强化量为20mg/kg,分别以EDTA铁钠(添加量为160mg/kg)、硫酸亚铁(添加量为100mg/kg)、焦磷酸铁(添加量为80mg/kg)为铁源,各配制一个样品,在50℃恒温箱中进行30天加速实验,每隔10天用双盲法观察强化面粉的颜色、气味的变化,实验结果见下表2。值得说明的是:关于铁含量的稳定性、混合方法的变异系数和蒸煮品尝,作者未进行实验。

    表1:焦磷酸铁的质量标准

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    项目 指标

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    含量%≥ 95

    灼烧失重%≤ 20

    铁(Fe)% 24—26

    砷(As)mg/kg≤ 3

    铅(Pb)mg/kg≤ 10

    汞(Hg)mg/kg≤ 3

    氯化物(Cl)%≤ 3.55

    硫酸盐(SO4)%≤ 0.12

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    表2:三种铁强化面粉50℃贮存感官记录表

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    序号0123名称对照白面粉,硫酸亚铁面粉,焦磷铁面粉,EDTA铁钠面粉

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    第0天颜色、气味正常,颜色略深、气味正常,颜色、气味正常,颜色略深、

    气味正常,第0天颜色、气味正常,颜色略深、气味正常,颜色、气味正常,

    颜色正常、气味正常,第10天颜色、气味正常,颜色变黄、气味正常,颜色、

    气味正常,颜色略深、气味正常,颜色、气味略深,第20天颜色、气味正常,

    颜色灰黄、哈喇味重,颜色、气味正常,颜色略深、气味正常,第30天颜色、

    气味正常,颜色暗灰、有霉味,颜色、气味正常,颜色略深、气味正常

    来源:中国食品报 作者:李卫平

 
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