氨基酸螯合铁作为铁添加剂的优缺点

氨基酸螯合铁作为铁添加剂的优缺点

引言

这篇文章论述了氨基酸螯合铁作为铁添加剂的价值。约三年前，世界生命科学研究组织举行了一个氨基酸螯合铁的技术研讨会。在这次会上现有的研究数据不足以对氨基酸螯合铁中铁的生物利用率作出总结；然而，一些设计优良的实验已研究了这些化合物用作食品添加剂的价值。这将下面的篇幅中一一论述。

二甘氨酸亚铁盐和三甘氨酸正铁盐的结构

二甘氨酸亚铁盐由一分子Fe2+与二分子甘氨酸结合而成。Fe2+与甘氨酸的酰基形成阴离子健，与氨基形成共价健，构成两个杂环。这个结构可以保护Fe2+不与食物中吸收铁离子的防腐剂反应，使之潜在的成为一种理想的富含防腐剂（例如植酸）食品的添加剂。理论上相对可溶性Fe2+它可以较少的引发聚脂肪酸和维生素的过氧化作用。假如亚铁鳌合物被完全吸收，重要的是要知道从这种分子里吸收的Fe2+是否一般会随着Fe2+含量的上升而减少。

三甘氨酸正铁盐作为除味剂也有商业销售，它由三个甘氨酸分子与一分子Fe3+结合而成（Albiion Laboratories, Clearfield, UT）。这篇文章的主要篇幅将用于论述二甘氨酸亚铁盐（三铁螯合物）作铁添加剂的质量问题，也会简略地讨论一下三甘氨酸盐中的Fe3+吸收。

近期氨基酸螯合物中铁离子吸收的研究进展

在这里提到的四篇研究报告的作者分别是智利的Olivares、英格兰的Fox、美国的BovellBenjamin和委内瑞拉的Layrisse。在所有的这些报告中铁离子的吸收评估都是用放射性的或稳定的铁同位素来标定氨基酸螯合物，并且测定两个星期后血红细胞中铁同位素的含量。

在Olivares的研究中，14名成年妇女对二甘氨酸亚铁盐水溶液中Fe2+的吸收试验是对比另一组相同条件的14名妇女对牛奶中Fe2+的吸收同时进行。这两组被测者都是贫铁的。由于每组测试有着各自的研究对象，那么每个人吸收的铁离子含量会由他们摄取的铁离子形态决定，所有的被测者也服用一定量的抗坏血酸亚铁盐来协调相互之间在铁离子形态上的差异。亚铁螯合物的Fe2+在牛奶中的吸收（11%）远没有在水溶液中的吸收好（46%）。同时，添加抗坏血酸可使牛奶中亚铁螯合物Fe2+的吸收从15%增长到38%。这些结果表明抑制剂和强化剂能够影响二甘氨酸盐中Fe2+的吸收。作者报道说在以前的一个实验中，当抗坏血酸加到硫酸亚铁中时Fe2+的吸收大大提高了（250%）。此实验的另一个缺点就是没有牛奶中硫酸亚铁的Fe2+吸收评估值；作者报道说在以前的一个实验中发现这个值仅有4%，这意味着牛奶中二甘氨酸亚铁盐的Fe2+吸收是硫酸亚铁的近3倍。

在英格兰学者Fox的研究中，用稳定同位素标定过的二甘氨酸亚铁盐或硫酸亚铁的食物给婴儿食用。不论这两种铁源加在蔬菜婴儿食品还是高植酸含量的谷类婴儿食品中，它们的铁离子吸收没有明显的不同；植酸使这两种添加剂的铁离子吸收降低到了相同的范围之内。重要的是，在硫酸亚铁对照实验中，每毫克铁离子添加0.83毫克抗坏血酸的硫酸亚铁比不添加的硫酸亚铁有更高的铁离子吸收。

在美国Bovell-benjamin的研究中，二甘氨酸亚铁盐与硫酸亚铁中的铁离子吸收是对比进行的，两种铁源都是加在高植酸含量的全玉米粥里给同样的10位男性服用。测试的目的是确定植酸的抑制作用是否对亚铁螯合物的铁离子吸收有促进作用，以及亚铁螯合物的Fe2+是否与硫酸亚铁的Fe2+在肠液中互换。在第一个实验中两种铁源是分别在相邻的两天喂服的，在第二个实验中则是在同一餐喂服的。每种铁源都用不同的同位素标记。如果亚铁螯合物在肠道中分解，并且它的Fe2+与硫酸亚铁的Fe2+交换，观测到的两种来源的铁离子吸收应该是一样的；这是因为自由的同位素铁离子在肠腔里混合。然而,当两种铁源分别在两餐玉米粥里食用, 二甘氨酸亚铁盐中铁离子的吸收比硫酸亚铁高出五到六倍(平均上,大约6～

7%比上1～2%)。当两种铁源一起混在同一餐中，这个差异仍会保持，这表明两种铁源的同位素在肠液中没有互换，二甘氨酸亚铁盐分子是以分子形式被吸收的。

在一个附带的研究中，同一个调查者调查了亚铁螯合物中铁离子的吸收是否一般会被高的铁离子浓度降低。抗坏血酸亚铁盐的水溶液的亚铁螯合物水溶液中铁离子的吸收，是在二十一个成年女性身上用一系列铁离子浓度对比进行的（血清铁蛋白浓度是从2μg/L到63μg/L）。在水中，二甘氨酸盐中铁离子的吸收为31％，抗坏血酸盐则为72％。这两种化合物的铁吸收，随着铁离子浓度的上升，一个减少，一个增加。（在抗坏血酸和血清铁蛋白之间r=-0.61，在二甘氨酸亚铁盐和血清铁蛋白之间r=-0.78）。最后，三甘氨酸正铁盐在水中铁离子的吸收（39％）与二甘氨酸亚铁盐在水中相似，但是，三甘氨酸正铁盐在玉米粥中的吸收非常少（2.3％）。总的来说，这两个研究表明高植酸含量的二甘氨酸亚铁盐中铁离子具有超强的吸收，也证明了二甘氨酸亚铁盐是以螯合物的形式被带进肠细胞，然后很有可能螯合物在肠细胞中被分解了，因为它的铁离子吸收一般由铁离子的浓度所决定的。

Layrisse研究添加了植酸和多酚（铁吸收抑制剂）富含二甘氨酸亚铁盐的早餐中铁离子的生物利用率。用74个人作了5个不同的实验。当二甘氨酸亚铁盐和硫酸亚铁盐一起加在不同餐中（加奶酪和黄油的麦粒面粉面包或白色小麦做的面粉面包），二甘氨酸亚铁盐中Fe2+吸收是硫酸亚铁的2倍，而比EDTA螯合亚铁中Fe2+的吸收稍微少一点。加营养的麦粒面粉中Fe2+的吸收效率中有5.1％来自硫酸亚铁盐，10.1%来自二甘氨酸亚铁盐。这些数据都有利的支持了Bovell-benjamin发现玉米粥中二甘氨酸亚铁盐Fe2+具有较高的吸收的研究。而且，在加二甘氨酸亚铁盐的麦粒面粉中添加植酸会使Fe2+的吸收增长大约30％，这表明植酸对二甘氨酸亚铁盐的Fe2+的吸收有一定的抑制作用。在浓咖啡和茶中加入多酚会使二甘氨酸亚铁盐中Fe2+的吸收减少50％，但是Layrisse并没有做硫酸亚铁的对比实验。Layrisse评价二甘氨酸亚铁盐是一个适于作食品添加剂的化合物。

加氨基酸螯合铁食品的稳定性

除评价氨基酸螯合铁中铁离子的生物利用率外，探讨这些铁源如何影响加过它们的食品质量也很重要。存在的问题是大多数可溶的铁添加剂（例如硫酸亚铁）可以促使脂肪氧化腐败，甚至脱味脱色。Bovell-benjamin评估了氨基酸螯合物对全玉米粥营养的影响，其中60％的不饱和脂肪酸特别易于脂质氧化。几种添加剂（硫酸亚铁、二甘氨酸亚铁盐、EDTA 铁钠盐以及一个不含铁的空白）进行了对比实验。每种添加剂在每1kg干玉米粉中加30mg 或60mg的铁离子，在30℃、40℃或50℃保存20天。产品环己烷认为是一种脂肪酚过氧化分解的产物。相对测试的任何铁的化合物（添加剂）二甘氨酸亚铁盐可以引发更多的脂肪酸的过氧化。这些过氧化作用在加入25ppm抗氧化剂（没有测试更低的浓度）丁基羟基苯甲醚（BHA）后会完全被阻止。相比之下，柠檬酸、维生素E和组氨酸没有防止氧化的作用。三甘氨酸正铁盐不会产生腐败，大概是因为它的溶解度较低的原因。

由15名培训过的评估员进行的感观评估也被指导用于评价同种玉米样品（按上述方式处理）的外观、气味和手感。总体上看，相对零铁对照物而言，有这两种氨基酸螯合铁任何一种的玉米粥的外观颜色没有什么不同。然而添加过二甘氨酸亚铁盐的样品却明显的更衣腐烂，尤其在高的储存温度下，腐化程度与环己烷产生值是相对应的。

因为这些实验使用了一组经过培训用于探查感观性质方面细小差别的人来进行感观评估，因此另外一个研究就被用于测定像幼童和他们的母亲这样的未经培训的个体能否探查出同等储存条件下的玉米食物质量方面的差异。在这个消费者可以接受的试验中，母亲们要求在9点吃饭以前来估计她们对玉米粥的喜爱程度，同时也估计她们的孩子对粥的反应。对于幼童和她们来说，用加有二甘氨酸亚铁盐的玉米做成的粥通常和零铁玉米粉做成的粥一样可以接受。并且增加BHA到二甘氨酸亚铁盐不影响接收率。

相对地，铁对于所加的维生素的稳定性的影响只引起了较少的关注。Marchethi估计了

所加的硫酸盐相当于氨基酸螯合铜、锌、铁、镁和钴对于已经在20℃或37℃储存了90到100天的混合维生素的影响。作者没有描述螯合物的精确种类（例如二甘氨酸亚铁盐和三甘氨酸正铁盐）。37℃金属硫酸盐引起了维生素B2和B6的丧失，20℃引起抗坏血酸，松香油和维生素K的丧失。当加入氨基酸螯合物时，失去的量显著的减少。举个例，在37℃180天硫酸盐会使松香油损失65％，而氨基酸螯合物使松香油损失46％。此外，还需弄清是那些氨基酸螯合物保护维生素提高食品的营养，那些氨基酸螯合物是作为补充物被消耗的，这些都是需慎重考虑的因素。

金属离子间的相互作用

如果氨基酸螯合铁在肠腔和肠细胞里仍然保持螯合状态没有损失，那么有可能氨基酸螯合铁对其它无机金属离子(例如锌)的抑制作用很小（特别是后者金属离子也以氨基酸螯合物的形式提供）.这个结果有待证明。

加氨基酸螯合铁的商业化产品

许多商业产品都已经添加了氨基酸螯合铁。氨基酸螯合物最初是在畜牧养殖业上得到发展。在此之前，由于深信无机螯合物的功效值得投资，无机螯合物已经销售了许多年。二甘氨酸亚铁在增加牛奶中铁的含量上显示出是个很好的添加剂；添加了它们的牛奶和奶制品在巴西,智利,阿根廷,南美和意大利等国家有着广泛的销售。不同于硫酸亚铁，二甘氨酸亚铁盐不会改变牛奶的颜色气味，也不会引发牛奶脂质的过氧化反应。据报道，二甘氨酸亚铁盐须在牛奶均质后加入；原因可能是在均质牛奶中蛋白层包围胶束能阻止胶束核中的脂质氧化（但是，事先的均质处理并不会阻止由硫酸亚铁引起的有害感观变化。）.格兰诺拉麦片、饼干、谷类制品、孩子的曲奇饼、果汁饮料中已成功的加入了二甘氨酸亚铁盐，提供了大量有价值的铁离子。

成本因素

买方常常拒绝使用氨基酸螯合物的原因就是它们的价格比硫酸亚铁或其它便宜的铁源要高的多。现阶段制造商提供的成本估算大约是$600/kg，或者说$120/kg的铁离子（因为它含20％的铁）。如果像Bovell-benjamin和Layrisse的实验在本文的前面描述的一样，二甘氨酸亚铁盐中铁离子的生物利用率将是硫酸亚铁的2－6倍。实质上却可以加入少量的二甘氨酸亚铁盐达到同样的铁离子吸收水平。Dary博士讨论铁添加剂的相对成本时远见的这样评述。

结语

像全玉米这样的含有很高铁吸收抑制剂的食品中，应用二甘氨酸亚铁盐作为铁吸收添加剂的好处就在于能使人体从这些食品中获得比较高的铁吸收。如果二甘氨酸亚铁盐被置于水中或者时含有低的抑制剂的食物中，它就不会表现出如此大的优点来。虽然有一些事实表明当被肠道细胞吸收时，二甘氨酸亚铁盐保持不变，但是这些地方的铁吸收效率铁的形态变化通常明显的下降。二甘氨酸亚铁盐的另一个优点在于它能够被用作日用产品的铁添加剂并被添加于很多种类的商业产品中。虽然二甘氨酸亚铁盐和其它多元维生素制品中的维生素之间的有害反应是很小的，但这个重要的问题还需作进一步的研究。虽然还不清楚，但是由于氨基酸螯合铁导致其它像锌的无机金属元素的吸收加强是可能的。二甘氨酸亚铁盐一个不足之处在于它的强的还原电势近而在某些情况下有引起脂质氧化的较大趋势，比如在全玉米餐中。尽管培训过的感观评估小组能够探测出玉米餐的感观质量中由二甘氨酸亚铁盐引起的副作用，然而幼童和他们的母亲却不能办到。更别提加入了少量的用于防止这类感观变质的诸如BHA这样的抗氧化剂，这类螯合物用于强化许多上商业的谷类加工食品。二甘氨酸亚铁盐于硫酸亚铁盐相比是一个更昂贵的铁源，但由于它较高的生物利用率，使用的数量却可以少些。