不同鐵劑的特點及應用綜述

◎ 陳楚楚，陳 悅，柏金霞，吳 敏

（1.杭州職業技術學院，浙江 杭州 310018；2.浙江索契壹營養科技有限公司，浙江 杭州 311215）

鐵是人體必需微量營養元素，對人體生理活動起重要的調節作用。長期負鐵平衡會導致缺鐵性貧血，引起心理活動和智力發育損害以及行為改變，損害兒童的認知能力，影響身體耐力，降低人體抗感染能力，嚴重的貧血會導致死亡。

鐵缺乏導致的營養性貧血是常見的微量營養素缺乏癥，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]。據統計，中國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，孕晚期貧血發生率達到15.3%[2]。2016 年全國孕婦鐵缺乏比例為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分別達到了57.37%和53.41%[3]。因鐵缺乏的臨界值無法通過醫學手段進行觀測，我國特定人群的鐵缺乏狀況可能更加嚴重。缺鐵性貧血是我國主要的營養缺乏問題。

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，通過血液轉運至肝臟，轉化后被人體利用。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制進入人體。血紅素鐵通過腸上皮的血紅素載體蛋白1 或血紅素轉運蛋白從腸腔側進入腸上皮細胞，之后被細胞質中的血紅素加氧酶裂解，釋放出亞鐵離子，進入血液循環[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的影響小，吸收率可達30%以上[4]。增加富含血鐵紅素動物食品的攝入量可改善貧血，但過量攝入動物食品可能導致高血壓、二型糖尿病等多種疾病。

非血紅素鐵分為二價鐵和三價鐵，二價鐵通過二價金屬離子轉運蛋白1 進入腸上皮細胞[1]。三價鐵被小腸絨毛上的十二指腸細胞色素B 還原成為二價鐵后，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、酚類化合物等均會抑制非血紅素鐵的吸收[4]。還有觀點認為，鐵離子與氨基酸配位體鍵合后，鐵離子被保護在螯合物的核心，通過質子偶聯小肽轉運蛋白1 進入細胞內[1,5]。

2 不同的鐵制劑

我國人群總鐵攝入量為（24.4±1.9）mg·d-1，是中國營養膳食推薦攝入量的177%，美國的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，我國居民鐵缺乏的主要原因是膳食中鐵的吸收率過低。針對性開發新型鐵制劑，并以此為基礎研發富鐵產品，具有重大的意義。

2.1 無機及有機鐵劑

口服富鐵食品及膳食補充劑是最經濟、方便的補鐵措施。硫酸亞鐵是最早使用的鐵強化劑，后續又開發了碳酸亞鐵、葡萄糖酸亞鐵等各類與無機或有機酸結合的鐵劑。這些鐵劑對改善缺鐵性貧血起到了重要的作用，但其口感較差，易導致食品感官發生變化，并對胃腸道有一定刺激作用。TIWARI 等[6]連續100 d給缺鐵婦女補充100 mg 硫酸亞鐵，輕度貧血的實驗者（55 人）中，出現惡心和嘔吐不良反應的高達29.1%，同時有消化不良、便秘等不良反應。MELAMED 等[7]統計發現無機或有機鐵鹽會導致包括惡心、嘔吐、便秘和腹瀉在內的多種不良反應，在174 位實驗者中，攝入富馬酸亞鐵導致便秘的達32.8%，導致嘔吐的達17.2%，腹瀉的有8%。CANCELO-HIDALGO 等[8]對多個無機及有機鐵劑導致的不良反應率進行了統計，發現硫酸亞鐵、富馬酸亞鐵、葡萄糖酸亞鐵的不良反應率均在27%以上。兒童或嬰幼兒胃腸道耐受力差，不良反應率會更高。部分鐵劑的不良反應率見表1[8]。

2.2 氨基酸和肽螯合鐵

美國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。金屬螯合物是指金屬離子與氨基酸或肽上的基團以配位共價鍵等形式形成的化合物，螯合結構可以減緩鐵在消化道內解離，并保證其在小腸刷狀緣及時有效地釋放鐵離子。

氨基酸螯合鐵已被廣泛應用于我國飼料行業，已有復合氨基酸螯合鐵、賴氨酸螯合鐵、甘氨酸螯合鐵等多種商品化的產品。甘氨酸亞鐵也被收錄于《食品安全國家標準 食品營養強化劑使用標準》（GB 14880—2012）中，可在規定食品中添加。人體試食試驗發現，氨基酸螯合鐵也會導致一定的不良反應。CANCELOHIDALGO 等[8]發現，在補充甘氨酸鐵的604 例試驗者中，產生不良反應的人數達到142 人，不良反應率為24%。在營養性貧血的兒童中，甘氨酸螯合鐵的不良反應率達到33.3%[9]。

近年來，使用肽對鐵進行螯合成為研究熱點。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生產工藝為肽鹽比5 ∶1，螯合溫度65 ℃，螯合時間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工藝為肽鹽比6 ∶1，溫度60 ℃，螯合時間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，發現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，從而產生穩定的螯合鐵。

相比一般的無機或有機鐵，肽螯合鐵化學穩定性高，對消化道的刺激小，可以減少消化道中鐵與植酸、草酸等拮抗物質的結合，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，得到植酸對硫酸亞鐵吸收影響較大，而對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，經噴霧干燥后加入固體飲料中，分別采取透析和Caco-2 細胞試驗測定樣品的生物可及性和生物利用率。實驗發現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合糖蛋白，已被我國認定為食品營養強化劑，動物實驗發現其有改善貧血、免疫調節等作用。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率和補鐵效果，乳鐵蛋白的不良反應率最小，僅為6.67%，而甘氨酸螯合鐵為33.3%，乳鐵蛋白+鐵組達到76.6%。在補鐵效果方面，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%。雖然乳鐵蛋白補鐵效果較弱，但因其不良反應小，感官性狀好，仍被廣泛應用于嬰幼兒產品中。

微囊鐵不會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。CONTRERAS 等[13]在乳制品中分別添加葡萄糖酸鐵微囊和硫酸亞鐵，實驗發現微囊鐵具有較好的穩定性，且能承受高壓和高溫的工藝，對乳制品的外觀、風味、保質期沒有明顯影響，微囊三價鐵的補鐵效果與硫酸亞鐵的補鐵效果一致。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，安全性還存在質疑。

3 結語

降低人群貧血率是我國國民營養計劃（2017—2030年）的重要內容。攝入富鐵食品及含鐵膳食補充劑是控制貧血率，改善缺鐵性貧血的重要手段。然而，常規鐵劑不僅口感較差，還會影響食品的穩定性，消費者服用后不良反應率高，依從性較差。需進一步加強新型鐵劑的研發，通過包埋、螯合等工藝，研發對食品性狀影響小，穩定性高且具有較高生物利用率的新型鐵劑，針對缺鐵人群開發高生物利用率的補鐵產品。