不同鐵劑的特點(diǎn)及應(yīng)用綜述

◎ 陳楚楚，陳 悅，柏金霞，吳 敏

（1.杭州職業(yè)技術(shù)學(xué)院，浙江 杭州 310018；2.浙江索契壹營(yíng)養(yǎng)科技有限公司，浙江 杭州 311215）

鐵是人體必需微量營(yíng)養(yǎng)元素，對(duì)人體生理活動(dòng)起重要的調(diào)節(jié)作用。長(zhǎng)期負(fù)鐵平衡會(huì)導(dǎo)致缺鐵性貧血，引起心理活動(dòng)和智力發(fā)育損害以及行為改變，損害兒童的認(rèn)知能力，影響身體耐力，降低人體抗感染能力，嚴(yán)重的貧血會(huì)導(dǎo)致死亡。

鐵缺乏導(dǎo)致的營(yíng)養(yǎng)性貧血是常見的微量營(yíng)養(yǎng)素缺乏癥，嬰幼兒和女性均是缺鐵的高危人群。全球每年缺鐵的人群約為20 億，約有33%的婦女和兒童患缺鐵性貧血，亞洲約有37%的婦女和兒童患缺鐵性貧血[1]。據(jù)統(tǒng)計(jì)，中國(guó)特定人群的缺鐵貧血率也居高不下。2018—2019 年，珠海160 例孕婦中，孕晚期貧血發(fā)生率達(dá)到15.3%[2]。2016 年全國(guó)孕婦鐵缺乏比例為48.16%（5 973/12 403）；缺鐵性貧血患病率為13.87%（1 720/12 403）。其中華東和東北地區(qū)分別達(dá)到了57.37%和53.41%[3]。因鐵缺乏的臨界值無法通過醫(yī)學(xué)手段進(jìn)行觀測(cè)，我國(guó)特定人群的鐵缺乏狀況可能更加嚴(yán)重。缺鐵性貧血是我國(guó)主要的營(yíng)養(yǎng)缺乏問題。

1 鐵的吸收

膳食是鐵的唯一來源，人體通過膳食攝入的鐵在腸道被吸收后，通過血液轉(zhuǎn)運(yùn)至肝臟，轉(zhuǎn)化后被人體利用。鐵的主要吸收部位是十二指腸和空腸近端。膳食中的血紅素鐵和非血紅素鐵通過不同的吸收機(jī)制進(jìn)入人體。血紅素鐵通過腸上皮的血紅素載體蛋白1 或血紅素轉(zhuǎn)運(yùn)蛋白從腸腔側(cè)進(jìn)入腸上皮細(xì)胞，之后被細(xì)胞質(zhì)中的血紅素加氧酶裂解，釋放出亞鐵離子，進(jìn)入血液循環(huán)[1]。人體從肉、禽、魚等食品中攝取的血紅素鐵占飲食中總鐵攝入量的5%～40%，吸收過程受其他物質(zhì)的影響小，吸收率可達(dá)30%以上[4]。增加富含血鐵紅素動(dòng)物食品的攝入量可改善貧血，但過量攝入動(dòng)物食品可能導(dǎo)致高血壓、二型糖尿病等多種疾病。

非血紅素鐵分為二價(jià)鐵和三價(jià)鐵，二價(jià)鐵通過二價(jià)金屬離子轉(zhuǎn)運(yùn)蛋白1 進(jìn)入腸上皮細(xì)胞[1]。三價(jià)鐵被小腸絨毛上的十二指腸細(xì)胞色素B 還原成為二價(jià)鐵后，才能被吸收利用。非血紅素鐵主要存在植物和乳制品中，絕大部分膳食鐵都是非血紅素鐵，吸收率為1%～10%。非血紅素鐵的吸收受到多種因素的影響，中國(guó)膳食中普遍存在的食物成分，如植酸、草酸、酚類化合物等均會(huì)抑制非血紅素鐵的吸收[4]。還有觀點(diǎn)認(rèn)為，鐵離子與氨基酸配位體鍵合后，鐵離子被保護(hù)在螯合物的核心，通過質(zhì)子偶聯(lián)小肽轉(zhuǎn)運(yùn)蛋白1 進(jìn)入細(xì)胞內(nèi)[1,5]。

2 不同的鐵制劑

我國(guó)人群總鐵攝入量為（24.4±1.9）mg·d-1，是中國(guó)營(yíng)養(yǎng)膳食推薦攝入量的177%，美國(guó)的209%，但血紅素鐵僅占3.3%，總鐵的吸收率僅為3.3%～3.9%[4]。因此，我國(guó)居民鐵缺乏的主要原因是膳食中鐵的吸收率過低。針對(duì)性開發(fā)新型鐵制劑，并以此為基礎(chǔ)研發(fā)富鐵產(chǎn)品，具有重大的意義。

2.1 無機(jī)及有機(jī)鐵劑

口服富鐵食品及膳食補(bǔ)充劑是最經(jīng)濟(jì)、方便的補(bǔ)鐵措施。硫酸亞鐵是最早使用的鐵強(qiáng)化劑，后續(xù)又開發(fā)了碳酸亞鐵、葡萄糖酸亞鐵等各類與無機(jī)或有機(jī)酸結(jié)合的鐵劑。這些鐵劑對(duì)改善缺鐵性貧血起到了重要的作用，但其口感較差，易導(dǎo)致食品感官發(fā)生變化，并對(duì)胃腸道有一定刺激作用。TIWARI 等[6]連續(xù)100 d給缺鐵婦女補(bǔ)充100 mg 硫酸亞鐵，輕度貧血的實(shí)驗(yàn)者（55 人）中，出現(xiàn)惡心和嘔吐不良反應(yīng)的高達(dá)29.1%，同時(shí)有消化不良、便秘等不良反應(yīng)。MELAMED 等[7]統(tǒng)計(jì)發(fā)現(xiàn)無機(jī)或有機(jī)鐵鹽會(huì)導(dǎo)致包括惡心、嘔吐、便秘和腹瀉在內(nèi)的多種不良反應(yīng)，在174 位實(shí)驗(yàn)者中，攝入富馬酸亞鐵導(dǎo)致便秘的達(dá)32.8%，導(dǎo)致嘔吐的達(dá)17.2%，腹瀉的有8%。CANCELO-HIDALGO 等[8]對(duì)多個(gè)無機(jī)及有機(jī)鐵劑導(dǎo)致的不良反應(yīng)率進(jìn)行了統(tǒng)計(jì)，發(fā)現(xiàn)硫酸亞鐵、富馬酸亞鐵、葡萄糖酸亞鐵的不良反應(yīng)率均在27%以上。兒童或嬰幼兒胃腸道耐受力差，不良反應(yīng)率會(huì)更高。部分鐵劑的不良反應(yīng)率見表1[8]。

2.2 氨基酸和肽螯合鐵

美國(guó)首次以蛋白和鐵為原料合成了蛋白鐵，此后氨基酸、肽螯合鐵逐漸成為研究熱點(diǎn)。金屬螯合物是指金屬離子與氨基酸或肽上的基團(tuán)以配位共價(jià)鍵等形式形成的化合物，螯合結(jié)構(gòu)可以減緩鐵在消化道內(nèi)解離，并保證其在小腸刷狀緣及時(shí)有效地釋放鐵離子。

氨基酸螯合鐵已被廣泛應(yīng)用于我國(guó)飼料行業(yè)，已有復(fù)合氨基酸螯合鐵、賴氨酸螯合鐵、甘氨酸螯合鐵等多種商品化的產(chǎn)品。甘氨酸亞鐵也被收錄于《食品安全國(guó)家標(biāo)準(zhǔn) 食品營(yíng)養(yǎng)強(qiáng)化劑使用標(biāo)準(zhǔn)》（GB 14880—2012）中，可在規(guī)定食品中添加。人體試食試驗(yàn)發(fā)現(xiàn)，氨基酸螯合鐵也會(huì)導(dǎo)致一定的不良反應(yīng)。CANCELOHIDALGO 等[8]發(fā)現(xiàn)，在補(bǔ)充甘氨酸鐵的604 例試驗(yàn)者中，產(chǎn)生不良反應(yīng)的人數(shù)達(dá)到142 人，不良反應(yīng)率為24%。在營(yíng)養(yǎng)性貧血的兒童中，甘氨酸螯合鐵的不良反應(yīng)率達(dá)到33.3%[9]。

近年來，使用肽對(duì)鐵進(jìn)行螯合成為研究熱點(diǎn)。張新雪等[10]利用玉米低聚肽與氯化亞鐵螯合，得到玉米低聚肽螯合鐵的最優(yōu)生產(chǎn)工藝為肽鹽比5 ∶1，螯合溫度65 ℃，螯合時(shí)間35 min，玉米低聚肽螯合鐵的螯合率為52.16%，得率為46.6%。孫傳強(qiáng)等[11]利用小麥低聚肽與氯化亞鐵螯合，得到小麥低聚肽螯合鐵最優(yōu)工藝為肽鹽比6 ∶1，溫度60 ℃，螯合時(shí)間55 min，小麥低聚肽螯合鐵的螯合率為62.7%，得率為47.5%。通過紅外鑒定，發(fā)現(xiàn)鐵主要通過與肽末端的羧基或氨基的氮原子、氧原子形成配位鍵，從而產(chǎn)生穩(wěn)定的螯合鐵。

相比一般的無機(jī)或有機(jī)鐵，肽螯合鐵化學(xué)穩(wěn)定性高，對(duì)消化道的刺激小，可以減少消化道中鐵與植酸、草酸等拮抗物質(zhì)的結(jié)合，提高鐵的吸收率。泮雯霏等[5]利用外翻腸囊法，比較了硫酸亞鐵和海洋魚低聚肽螯合鐵的吸收效果，得到植酸對(duì)硫酸亞鐵吸收影響較大，而對(duì)螯合鐵吸收效果無顯著影響。GAIGHER 等[12]制備乳清蛋白肽螯合鐵，經(jīng)噴霧干燥后加入固體飲料中，分別采取透析和Caco-2 細(xì)胞試驗(yàn)測(cè)定樣品的生物可及性和生物利用率。實(shí)驗(yàn)發(fā)現(xiàn)乳清蛋白肽螯合鐵的溶解性、生物可及性、生物利用率分別為39.15%，19.8%、34.8%，顯著高于硫酸亞鐵的10.2%、12.9%、9.7%。橘子和草莓味飲料中乳清蛋白肽螯合鐵生物利用率均達(dá)到85%以上，巧克力味飲料中乳清蛋白肽螯合鐵生物利用率達(dá)到37%，而硫酸亞鐵生物利用率僅為10.17%。

2.3 其他鐵制劑

近年來，乳鐵蛋白的應(yīng)用也十分廣泛。乳鐵蛋白是一類天然存在于乳中的小分子鐵結(jié)合糖蛋白，已被我國(guó)認(rèn)定為食品營(yíng)養(yǎng)強(qiáng)化劑，動(dòng)物實(shí)驗(yàn)發(fā)現(xiàn)其有改善貧血、免疫調(diào)節(jié)等作用。EL-HAWY 等[9]比較了甘氨酸螯合鐵、乳鐵蛋白、乳鐵蛋白+鐵等在缺鐵性貧血兒童中的不良反應(yīng)率和補(bǔ)鐵效果，乳鐵蛋白的不良反應(yīng)率最小，僅為6.67%，而甘氨酸螯合鐵為33.3%，乳鐵蛋白+鐵組達(dá)到76.6%。在補(bǔ)鐵效果方面，乳鐵蛋白組血清總鐵含量增加約17%，而甘氨酸螯合鐵、乳鐵蛋白+鐵組分別增加70%和64%。雖然乳鐵蛋白補(bǔ)鐵效果較弱，但因其不良反應(yīng)小，感官性狀好，仍被廣泛應(yīng)用于嬰幼兒產(chǎn)品中。

微囊鐵不會(huì)改變食品的感官性狀，還能控制鐵在消化道中的釋放，也是近年來新型鐵劑研究的熱點(diǎn)。CONTRERAS 等[13]在乳制品中分別添加葡萄糖酸鐵微囊和硫酸亞鐵，實(shí)驗(yàn)發(fā)現(xiàn)微囊鐵具有較好的穩(wěn)定性，且能承受高壓和高溫的工藝，對(duì)乳制品的外觀、風(fēng)味、保質(zhì)期沒有明顯影響，微囊三價(jià)鐵的補(bǔ)鐵效果與硫酸亞鐵的補(bǔ)鐵效果一致。納米鐵也是一種新型鐵劑，納米粒子比表面積大，具有更高的表面活性和吸附能力，但其體積極小，安全性還存在質(zhì)疑。

3 結(jié)語

降低人群貧血率是我國(guó)國(guó)民營(yíng)養(yǎng)計(jì)劃（2017—2030年）的重要內(nèi)容。攝入富鐵食品及含鐵膳食補(bǔ)充劑是控制貧血率，改善缺鐵性貧血的重要手段。然而，常規(guī)鐵劑不僅口感較差，還會(huì)影響食品的穩(wěn)定性，消費(fèi)者服用后不良反應(yīng)率高，依從性較差。需進(jìn)一步加強(qiáng)新型鐵劑的研發(fā)，通過包埋、螯合等工藝，研發(fā)對(duì)食品性狀影響小，穩(wěn)定性高且具有較高生物利用率的新型鐵劑，針對(duì)缺鐵人群開發(fā)高生物利用率的補(bǔ)鐵產(chǎn)品。