铁的食品营养强化研究
魏晓静
(河北科技大学，河北省石家庄)
摘要 众所周知，铁是人体必需的微量元素，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。为此人们对铁的食品营养强化的研究不断深入，并在改善铁营养实际应用方面已经取得了重大突破。其中以氨基酸亚铁络合物的营养强化剂合成方法是近些年来研究的重点。
关键词 铁 营养强化 氨基酸 合成
引言
铁是人体必需的微量营养素，也是研究最多和了解最深的人体必需的微量元素之一，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。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。
随着人们对铁的食品营养强化的研究不断深入，相信机体缺铁将不再是人们困扰的问题。我国在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、 铁的需要与吸收
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。2002年中国营养学会推荐中国居民膳食铁的适宜摄入量（AI）成年男性为100mg/d、女性为20mg/d，可耐受最高摄入量（UL）成人为
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50mg/d。
虽然许多食品铁含量都很高，但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１％（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。
二、 富铁营养强化剂发展简述
本世纪初铁元素作为饲料及食品添加剂以来，已经历了三个发展阶段。第一阶段铁强化剂是硫酸亚铁等无机盐，第二代铁强化剂是乳酸亚铁等有机铁盐。国内外现用的食品铁强化剂主要是第一、第二代产品。第三代微量元素天积极是氨基酸微量元素配合物，国内已有少数单位研究了氨基酸微量元素配合物，被用作饲料添加剂，在动物饲料中收到较好的结果。据报道，微量元素与氨基酸形成二肽形式的配合物可通过小肠吸收途径不直接吸收，而不必再走主动吸收途径，因而吸收率大大提高。近些年来人们对氨基酸亚铁络合物的营养强化剂合成方法的研究正不断走向成熟。
目前，氨基酸微量元素配合物作为饲料添加剂研究较多，而作为食品营养强化剂上述空白。由于亚铁化合物的不稳定性，在氨基酸微量元素配合物中，尤以氨基酸亚铁配合物的合成难度最大。
三、 氨基酸亚铁螯合物的营养强化剂合成工艺简述
（一）蛋氨酸亚铁螯合物合成工艺
采用直接配位及有机溶剂处理法，以亚铁盐和蛋氨酸为原料合成蛋氨酸亚铁。这为开发第三代微量元素强化剂，对解决人们通过食补途径（而不是药补）防治铁营养缺乏症，增进健康具有重要意义。
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1 材料与方法
1.1 材料
硫酸亚铁（A.R）；蛋氨酸（生化试剂）；有机溶剂（丙酮，乙醇，异丙醇，A.R）；抗氧化剂（维生素C、盐酸羟胺，A.R）。
1.2 方法
1.2.1 合成工艺路线
1.2.2 分析方法
1.2.2.1 铁含量测定：邻二氮菲比色法。
1.2.2.2 蛋氨酸测定：凯式定氮法。
（二）甘氨酸亚铁螯合物合成工艺
1 材料与方法
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1.1 实验材料
1.1.1 试 剂
硫酸亚铁（FeSO4·7H2O），还原铁粉，无水乙醇，EDTA，磺基水杨酸（以上均为分析纯试剂）；甘氨酸，纯度99.2%。
１.１.２仪器设备
氨基酸自动分析仪（HICHF8800型）。
１.２试验方法
１.２.１合成的工艺路线
1.2.2 分析方法 Fe2+的测定：KMnO4滴定法，甘氨酸含量测定：凯氏定氮法；SO42-测定：重量分析法：图谱分析；红外光谱，日本岛津仪器公司IR-440。
（三）两种氨基酸亚铁螯合物合成方法结果与讨论
两种氨基酸亚铁络合物的分析方法中，对于氨基酸含量的测定均采用凯氏定氮法，而Fe2+的测定蛋氨酸亚铁的制备工艺中采用邻二氮菲比色法，甘氨酸亚铁螯合物合成工艺中采用KMnO4滴定法。
影响氨基酸络合物合成工艺及稳定性的因素为反应的温度、时间、pH值和配位比等。一般情况下，
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温度变化不大，外界压力及时间变化也不大，对反应的影响可以忽略不计。本文重点研究不同配位比和pH条件下对络合反应的影响。
2.1 不同配体摩尔比对配合反应的影响
配体摩尔比是指配位体与金属离子的摩尔数之比，它是影响金属离子与氨基酸配合反应的一个重要因素，配体摩尔比太小，不能形成稳定的环状结构，配合物不稳定；配体摩尔比太大，会造成氨基酸浪费。
根据三因素二水平初步正交实验结果，蛋氨酸亚铁螯合物合成工艺设计了在pH=6.5条件下不同配体摩尔比的配合反应，结果见表一。
表一 不同配体摩尔比合成的蛋氨酸亚铁组成分析
甘氨酸亚铁螯合物合成工艺设计了pH=4条件下不同配体摩尔比的配合反应，结果见表二。
表二不同配位条件下合成的甘氨酸铁的组分分析（%）
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由表一分析可确定蛋氨酸亚铁合成的配体摩尔比为2:1；
由表二分析可确定甘氨酸亚铁合成的配体摩尔比为1:1。
2.2 不同pH值对配合反应的影响
pH条件也是影响氨基酸微量元素配合物形成的重要因素，在pH较低的酸性条件下，H+将与金属离子竞相争夺供电子基团，不利于氨基酸微量元素配合物的形成，在pH较高的碱性条件下，羟基与供电子基团争夺金属离子而形成氢氧化物沉淀。选取pH=4-10范围。研究pH对氨基酸亚铁合成反应的影响程度。实验结果见表三和表四。
表三 不同pH条件下合成的蛋氨酸亚铁组分分析
表四 不同pH条件下甘氨酸铁的组分分析（%）
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由表三可知蛋氨酸亚铁合成的适宜的pH=6.5。当pH=5.8时，表现产品组成比为2.65，大于2，这是由于蛋氨酸的等电点为5.74，此时部分蛋氨酸沉淀为白色沉淀。在碱性条件下，如pH=10时，Fe%=55.38%，已接近Fe(OH)2中Fe的含量（62.15%），可见此时的Fe已大部分转化为Fe(OH)2沉淀。
由表四可知甘氨酸亚铁合成的适宜的pH=4。
四、铁营养强化剂的发展方向
通过上述两种富铁营养强化剂制作工艺的介绍，不难发现，不论是蛋氨酸亚铁还是甘氨酸亚铁的最高收益量的最适宜pH都是在酸性条件下，因此说明此种营养强化剂适合于酸性食品中，且能发挥最好的功效。
通过实验结果还得知蛋氨酸亚铁合成的配体摩尔比为2:1，而甘氨酸亚铁合成的配体摩尔比为1:1，因此蛋氨酸亚铁的作用效率要高于甘氨酸。但为开发氨基酸亚铁作为食品营养强化剂，还需进行安全毒理学、营养学评估。
正因为有了上述研究结果作为基础，相信第三代的食品营养强化剂很快就会应用于我们日常的食品中。
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