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乙二胺四乙酸铁钠(NaFeEDTA)强化食品的应用研究

   铁营养的缺乏是目前全球最严重的营养问题之一。食物强化铁和摄食铁强化食品通常被认为是最“物美价廉”的改善铁营养状况的有效途径。传统的铁营养强化剂一般吸收率较低和对肠胃有刺激性,且可造成食物载体口感及色泽方面的不良变化,给食品中强化铁带来困难。本公司于 1997年组成科研攻关小组,研制成功了无味易溶同时具有生物活性的有机螯合铁营养强化剂——乙二胺四乙酸铁钠 ( NaFeEDTA), 商品名益尔铁,又称 乙底酸铁钠 , 全国食品添加剂标准化技术委员会第十九次年会同意作为铁源使用, 已经卫生部1999年第14号通告批准,列入GB2760-1996(1999年增补品种),使用范围和使用量参照执行GB14880-94标准,作为铁营养强化剂使用,这就使食品中成功强化铁成为可能,是目前最具前景的铁营养强化剂。

   一、乙二胺四乙酸铁钠的理化性质:

   乙二胺四乙酸铁钠为淡土黄色结晶性粉末,性质稳定,可耐高温,不易被氧化,贮藏不变,无金属铁腥味,口感好,易溶于水(25℃,溶解度为10g/100ml)和稀酸。分子式为: C 10 H 12 FeN 2 NaO 8 ·3H 2 O, 分子量为:421.09,理论含铁量为13.26%。

   二、 乙二胺四乙酸铁钠的生物活性:

   1 乙二胺四乙酸铁钠为稳定的螯合物,无胃肠刺激,有特异的十二指肠吸收。其在胃中结合紧密,进入十二指肠后,铁才被释放和吸收。

   2 乙二胺四乙酸铁钠的吸收率高,能避免植酸等对铁剂吸收的阻碍,研究表明其铁的吸收率为硫酸亚铁的2~3倍。

   3 乙二胺四乙酸铁钠安全无毒副作用,属实际无毒物,被列为“一般认为安全”(GRAS)。在吸收过程中EDTA还可与有害元素结合迅速排泄而起到解毒剂的作用。

   4 乙二胺四乙酸铁钠具有促进膳食中其他铁源或内源性铁源吸收的作用,同时还可促进锌的吸收,而对钙的吸收无影响。

三、 乙二胺四乙酸铁钠的质量标准:

   乙二胺四乙酸铁钠的质量标准见表 1。

项目

指标

性 状

含量 ( C 10 H 12 FeN 2 NaO 8 ·3H 2 O ) % ≥

铁含量 %

EDTA含量 %

干燥失重 ≤

1%水溶液pH值

砷 mg/kg ≤

铅 mg/kg ≤

水不溶物质 % ≤

淡土黄色粉末

98.0

12.5 ~13.5

65.5~75.5

13.0

3.5~5.5

3mg

5mg

0.1

   四、 乙二胺四乙酸铁钠(NaFeEDTA)强化食品的应用

   1 铁强化面粉

   面粉作为面制品和烘焙食品的基础原料,是我国人民大众一日三餐的主食。一般面粉的铁含量很低,只有 2.6~4.2mg/100g,在面粉中强化铁元素生产富铁面粉,在面粉中强化铁元素,不仅是提高产品档次,拓展市场的一个重要内容,更是改变我国人民缺铁性贫血的一种经济方便、直接有效的理想途径。这是因为人们无需改变现有的饮食方式就可保证较为恒定的铁摄入量;面粉价格低廉,能为广大消费者所接受,易于推广;面粉具有良好的散落性、流动性,使铁强化剂的均匀添加在工艺上简便易行;面粉品质稳定、安全,货架期长。

   ( 1) 强化剂量的确定

   原则上是要符合消费对象在日常膳食中各种营养素的供给量和保持营养平衡的需要。一般情况下,具体添加量以相当消费对象对该营养素正常供给量标准 (RNI)的1/3~1/2为宜,应符合上限和下限之规定,还应考虑面粉本身的含量及加工过程中的损失量。国外面粉中铁元素的强化量(见表2)。

   表 2 各国低抽提面粉铁元素强化量 mg/kg

国别

铁元素强化量

备注

巴西

30

还原型铁

加拿大

29~43

智利

30

还原型铁

丹麦

30

英国

16.5

瑞典

30

加入量以不同抽提率而异

美国

26.4~36.3

德国

26.4~30

硫酸亚铁

   一般认为可溶性的乳酸亚铁、硫酸亚铁、葡萄糖酸亚铁、柠檬酸铁、富马酸亚铁等不宜在面粉中添加,因为它们可使面粉带上颜色,性质不稳定,易氧化,而且口感不好,有铁腥味。难溶性的淡黄色正磷酸铁、浅黄白色焦磷酸铁、焦磷酸铁钠、甘油磷酸铁等在各种条件下都很稳定,但吸收率较低。目前美国、巴西、智利、英国大多采用元素铁粉(还原铁、电解铁)进行面粉的强化,美国仅用于强化面粉和其他食品的元素铁粉数量就达到了 450t/a,但一般认为铁的吸收率较低,但最新的研究表明,用于强化面粉的还原铁粉在人体中的相对生物利用率平均可达130%。淡土黄色的乙二胺四乙酸铁钠(NaFeEDTA)在面粉中添加无铁腥味,不易氧化和着色,还可避免植酸的阻碍,吸收率较高。我国GB14880-94标准中规定:以元素Fe计,谷类及其制品中铁强化量为24~48mg/kg,折算成乙二胺四乙酸铁钠(NaFeEDTA)为180~360mg/kg。

   ( 2)生产工艺流程

   生产铁强化面粉既可以在具有配粉工艺的面粉厂的配粉工序中进行,也可以脱离生产线单独进行。一般是先将铁强化剂或其他辅料制成含量极高的基料,利用梯度稀释筛混法,再将基料与数百倍的面粉进行混合而成。基料的制法主要有喷雾法和直接混合法两种,有时也要进行二次混合。对于强化微量元素的预混合面粉,其混合均匀度要求较高,混合的变异系数(CV值)应不超过7%。

   目前国际上普遍采用的强化工艺流程为:

   强化剂→粉碎→过筛→预混合→用微量喂料器加入面粉中→混合机→输送绞龙→存料斗→振动卸料器→自动定量秤→包装封口机→成品库

   2 铁强化酱油

   酱油是棕褐色液体调料,是我国人民大众一日三餐必需的调色、调味佳品。在酱油中强化铁元素生产富铁酱油,是安全、经济、理想有效的补铁途径。这是因为人们无需改变现有的饮食方式就可保证较为恒定的铁摄入量,且消费量差异较小;酱油中含有较多的复合氨基酸和多种有机酸以及维生素C等,这些物质可以与铁形成溶解度较大的络合物,经加工后可以改善铁的生物利用率;酱油颜色较深,强化铁后不影响产品的外观,而且价格低廉,增加的成本也很低,能为广大消费者所接受,易于推广;酱油具有良好的溶解性,使铁强化剂的均匀添加在工艺上简便易行;酱油品质稳定、安全,货架期长。我国的酱油资源十分丰富,为大力发展铁强化酱油提供了坚实的后盾。如果酱油厂家在现有生产线的基础上生产铁强化酱油,不需很大投资即可进行,不仅可以取得良好的经济效益,而且可以提高我国人民的健康水平,具有显著的社会效益,极具市场开发潜力,切实可行。

   生产铁强化酱油既可以在酱油厂的配兑工序中进行,也可以脱离生产线单独进行。一般来说,在酱醅(醪)中添加时,强化剂用量大,成品中的含量还需调整;在成品中添加时,如果不增加设备,只能在加热灭菌后的暂贮罐中添加,为避免污染杂菌,需再次灭菌;在半成品中添加即配兑工序,灭菌前强化,可不增加设备,营养素的损失也较少。下面以工艺流程图进行说明。

   发酵成熟酱醅→淋油→配兑→营养强化→搅拌溶解→灭菌→测定→包装→成品

   多维富铁酱油的开发

   我国GB14880-94标准中尚未对酱油中铁的强化量予以规定,一般以元素Fe计,酱油中铁强化量为250~750mg/kg,每人每日食用10ml铁强化酱油,可摄入铁元素2.5~7.5mg。为了保证强化后酱油中各营养素之间的平衡,我们研制开发了一种多维富铁酱油,其营养素含量(见表3),其中铁强化剂我们选择了乙二胺四乙酸铁钠(NaFeEDTA),实验表明:此强化酱油的感官品质无任何不良影响。

   表3 多维富铁酱油营养素含量

营养素名称

含量 (每100克成品)

营养素名称

含量 (每100克成品)

维生素 B 1

维生素 B 2

维生素 C

5mg

5mg

100mg

500mg

30mg

30mg

3 铁强化牛乳

   牛乳虽然被认为是一种比较理想的完全食品,但其中的铁含量较低,仅为0.01~0.1mg/100ml。我国《食品营养强化剂使用卫生标准》(GB14880-94)中规定:以元素Fe计,乳制品中铁强化量为60~100mg/kg,乳饮料中为10~20mg/kg。

   我们在生鲜牛乳中分别添加三氯化铁、硫酸亚铁、乳酸亚铁、乙二胺四乙酸铁钠(NaFeEDTA)、焦磷酸铁,使最终产品中铁的含量达到20mg/L。对以上5种样品进行感官测定,结果如表4所示。由表4结果确定采用乙二胺四乙酸铁钠(NaFeEDTA)为铁源研制富铁牛乳。

表 4 不同铁源的富铁牛乳样品感官测定结果

样品号

铁源

滋味

体态特征

感官得分

1

三氯化铁

有铁腥味,口感很差

有絮状沉淀、色泽深

73

2

硫酸亚铁

有铁腥味,口感较差

无沉淀、色泽略深

88

3

乳酸亚铁

有铁腥味,口感很差

有沉淀、色泽略深

80

4

NaFeEDTA

无铁腥味,口感好

无沉淀、色泽正常

97

5

焦磷酸铁

无铁腥味,口感好

略有沉淀、色泽正常

92

   注:感官测定由 10人测试小组以评分方式进行,得分越高感官质量越优。

富铁牛乳的配方如表5所示。

   表 5 富铁牛乳的配方(以1t计)

原料

用量( Kg)

备注

生鲜牛乳

986.20

脂肪≥ 3.20%,乳固体≥12.0%

10.00

用于溶解稳定剂

全脂奶粉

2.00

脂肪≥ 27.00%,水分≤2.50%

NaFeEDTA

1.60

铁≥ 12.50%

稳定剂

0.20

   4.铁强化食盐

   食盐是人们日常生活中必需的调味品,以其作为载体,为人体补充微量营养素,是实验的一种新的功能,可起到治疗和保健作用。铁强化食盐的添加剂一般是硫酸亚铁和乳酸亚铁,生产方法主要是将乳酸亚铁或硫酸亚铁与载体盐直接混合。由于硫酸亚铁和乳酸亚铁都是还原剂,而载体盐中的碘酸钾是氧化剂,而者相遇就会发生反应,使铁盐的颜色发生变化,同时碘酸钾被还原成游离碘,升华逸出,使碘含量大副下降,变成不合格品。笔者用乙二胺四乙酸铁钠(NaFeEDTA)进行实验,制得的铁强化食盐呈极浅黄色,无铁腥味,人们感官易于接受,碘稳定,保质期长,久贮不变色变质。我国GB14880-94和QB/T2238-96《强化营养盐》中规定:在食盐中铁(以Fe计)的用量为600~1200mg/kg,折算成乙二胺四乙酸铁钠(NaFeEDTA)为4600~9200mg/kg。

   五.结论

   乙二胺四乙酸铁钠( NaFeEDTA)作为铁营养强化剂,不仅具有合适的稳定性和溶出性能,而且在释放出Fe(Ⅲ)后,配体乙二胺四乙酸(EDTA)不会对身体产生副作用和毒性,还能促进铁、锌的吸收和利用。乙二胺四乙酸铁钠(NaFeEDTA)的优点还在于能避免植酸对铁剂吸收的障碍,其吸收率可达硫酸亚铁的2~3倍,且极少引起食物色与味的改变。我们对其在面制品、乳制品、食盐、酱油等食品中的应用进行研究,表明其是目前最有前景的铁营养强化剂。

 



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