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发表于 2006-04-28 08:55
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食品微量元素锌强化剂的研究
营养元素锌既是人体必需的微量元素,又是人体内容易缺乏的元素之一。锌缺乏是我国及许多发展中国家的公共卫生问题,最新有关资料报导,我国有80 %的人,缺乏微量元素锌。因此,对我国人民进行普遍、合理的补锌是切实必要的,补锌功能性食品就是一条理想的途径。
1 锌营养强化剂的种类
鉴于营养性缺锌对人体健康的影响,1984 年世界营养会议提出,根据各国实际情况可在食品中强化锌,防治缺锌症的发生,为此,人们开发了多种锌剂。锌剂被用作预防营养性锌缺乏症已有50 余年的历史。近年来,国内外开发了许多有机锌剂。国际上允许使用的锌源有10 多种。我国经全国食品添加剂标准化技术委员会审定、卫生部公布列入使用卫生标准的锌营养强化剂有:氯化锌、硫酸锌、氧化锌、葡萄糖酶锌、乳酸锌、乙酸锌(醋酸锌) 、柠檬酸锌(枸橼酸锌) 和甘氨酸锌。其中,无机锌3 种,有机锌5 种。
目前补锌制剂的研发已经历了四代 o:p>
最早使用的补锌剂为无机锌,如硫酸锌、氯化锌、氧化锌等,这类锌剂对肠胃有刺激性,生物学效价低,因此使用逐步减少。第二代为有机锌,如葡萄糖酸锌、醋酸锌、乳酸锌、柠檬酸锌(枸橼酸锌) 等。因这类锌强化剂在口味、利用率和被人体的吸收性等方面有较大的改善,而被广泛应用。第三代氨基酸锌螯合物,如甘氨酸锌。由于这一类补锌剂的生物活性、络合结构,适合人体细胞膜的选择性,以分子态直接进入细胞内,具有抵抗干扰,易被人体吸收的特点,但甘氨酸锌等强化剂价格较高,且不溶于水,食品强化成本较大。第四代为生物活性锌,如蛋白锌、富锌酵母等。由于这一类补锌剂利用生物技术开发的生物态锌,具有吸收率高、副作用小,已引起人们注意,这类锌强化剂多处于研制开发阶段。
2 锌营养强化剂的选择
从锌强化剂的种类分析中可以看出,各类锌强化剂各有特点,因此选择锌强化剂必须从生物利用率、加入后食物的色香味和稳定性以及添加成本等几方面来综合考虑,但有时不可兼得。
211 锌含量问题
其中无机锌的锌含量总体比有机锌及其它锌营养强化剂的锌含量高。而对于有机锌而言,一般认为,小分子的有机锌络合物具有易吸收、生物利用率高等特点。表1 列出了一些常用锌营养强化剂的锌含量。
常用锌营养强化剂的理化性质
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名称 分子式 分子量 性 状 含锌量
氯化锌 ZnCl2 135. 29 白色颗粒状、或白色粉末,易潮解结块 约48 %
硫酸锌 ZnSO4·XH2O 179. 445 (一水)
287. 54 (七水) 含一个或七个结晶水,无色透明或细小针状晶体 约22.7%
或结晶状大粉末,无臭
氧化锌 ZnO 81. 37 白色粉末,无臭。系两性氧化物、溶于酸碱和氯化 约80 %
铵溶液中, 不溶于水和乙醇。在空气中能吸收二
氧化碳和水。加热至1800 ℃升华,在高温时呈黄
色,遇冷后又恢复白色
葡萄糖酸锌 C12H22O14Zn 455. 69 (无水) 无水物或含有三分子的水含物,无臭、无味、白色 12 %～14 %
509. 73 (三水物) 或几乎白色的颗粒、或结晶性粉末,易溶于水、极
微溶于乙醇
乳酸锌 C6H10ZnO6·3H2O 297. 38 白色颗粒或结晶粉末,无味,易溶于热水 22 %～27 %
乙酸锌 (CH3COO) 2Zn 183. 5 白色片状或粒状结晶,溶于水和醇,溶液呈弱酸性, 29. 8 %
（醋酸锌） 风化略有醋酸味
柠檬酸锌 Zn3(C6H5O7)2·2H2O 610. 37 白色结晶粉末,无臭无味,稍溶于水,易溶于稀酸 32 %～34 %
(枸橼酸锌)
甘氨酸锌Zn (C2H4O2N)·2H2O 231. 5 白色结晶性粉末,无味,熔点282 ℃,微溶于水,易溶 约28. 24 %
于弱酸性水中,不溶于醇、醚等有机溶剂,稳定性好。
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212 添加后食品的口味及稳定性
不同的锌营养强化剂添加到食品中后,对食品的口味有不同的影响。无机锌强化剂如硫酸锌有苦涩味,对肠胃有刺激性,可产生胃部不适、食欲减退、恶心、呕吐、腹痛、腹泻等,容易引起锌中毒等消化道刺激症状。有机锌对肠胃的刺激较小,也是目前应用最广泛的补锌制剂。但相比较而言,葡萄糖酸锌仍有轻度胃肠不适感,但如果在进食中或饭后服用可以消除其胃肠症状,也可溶于果汁中喂服。氨基酸锌螯合物模拟人体生理机能合成的分子型结构,由于它的生物活性、络合结构,适合人体细胞膜的选择性,以分子态直接进入细胞内,具有对食物口味无影响,具有良好的化学稳定性和热稳定性,具有抗干扰、缓解矿物质之间的拮抗竞争作用等特点。生物活性锌能保持体内营养平衡,无毒副作用,口感好,具有调补兼顾的特征。
213 吸收率与生物利用率
毫无疑问,尽可能地选择吸收率和生物利用率高的锌剂是提高补锌效果的关键之一,也是厂家所共同追求的目标。影响锌吸收率和生物利用率的因素很多,除锌剂自身因素外,还与个体年龄、体内锌水平、膳食结构等有关。一般而言,第一代无机锌的生物利用度在6 %～7 %;第二代为有机锌在14 %左右;第三代氨基酸锌螯合物,生物利用度36. 5 %左右;第四代为生物活性锌,生物利用度68. 2 %左右。微量元素的吸收是在肠内吸收或在消化前与氨基酸蛋白质进螯合。由于机体内螯合物质的自然能力有限,未被螯合的游离金属离子则不被吸收。作为第一、二代锌剂,从结构上讲均属于离子态结构,因此吸收利用率相对较低。作为第一代无机锌的生物学效应取决于其转化成有生物活性的有机锌的能力,而第二代有机锌相对接近其在体内的作用形式,生物学效价高于无机锌,如葡萄糖酸锌主要由小肠吸收,血清锌浓度于1 h 后达高峰,约2 h 开始下降。其生物利用度为硫酸锌的1. 6 倍。作为第三代的甘氨酸锌,在2 min 时,在十二指肠、肾、血中的含量即有明显的提高,5 min 时,在十二指肠达到高峰,15min 在血中达到高峰,60 min 时在肝中达到高峰。有关研究表明,氨基酸锌的吸收率明显高于第一、第二代补锌剂。作为第四代的酵母锌,是在培养酵母的过程中加入锌元素,通过酵母在生长过程中对锌元素的吸收和转化,使锌与酵母体内的蛋白质和多糖有机结合,从而消除了化学性质的无机锌和有机锌对人体的毒副反应和肠胃刺激,使锌能够更高效、更安全地被人体吸收利用。据测定,酵母锌的吸收利用率高达70 %以上,锌效果是传统补锌制剂的5～10 倍。锌的吸收也常受到膳食结构影响,含植酸盐和粗纤维较多的食物,妨碍锌的吸收;同时个体的生理状况也是很重要的影响因素,如各种原因所致腹泻皆可减少锌的吸收,尤以慢性腹泻如吸收不良综合症、脂肪泻等。脂肪泻使锌与脂肪、碳酸盐结合成不溶解的复合物影响锌的吸收。
214 卫生安全性
作为一种锌强化剂,卫生安全性是至关重要的。对锌强化食品而言,选择符合国际(国家) 标准的锌营养强化剂为原料进行合理添加是科学补锌的前提。根据美国食品与药品委员会( FDA) 规定,上述所列各类锌强化剂均属于公认安全级( GRAS) 范围,但个体消费者来讲,选择锌强化剂或锌强化食品时必须充分细致地考虑不同锌强化剂的卫生安全性。作为无机锌消化道刺激性较大,对儿童不适宜;乳酸锌中乳酸根容易给人体带来疲劳感;葡萄糖酸锌不适用大多数糖尿病患者。当然在选择锌强化剂时除考虑上述因素外,另外还需考虑功效价格比、强化产品的类型等诸多因素及这些因素的相互关系,作为生产厂家和消费者均要进行认真全面的分析。
3 大米锌营养强化量的确定
大米在锌强化过程中,强化剂量要依据锌的吸收率、人每日食量的大小和锌每日供给量标准等来确定。原则是满足消费对象在日常膳食中各种营养素的供给量和保持平衡的需要,对其添加量即要有上限,也要规定下限。一般以锌正常供给量标准的1/ 3 至供给量为宜。由于锌元素在体内不能产生,世界各国都根据本国的实际情况,对每日锌供给量提出了相应的标准。
根据卫生部《食品营养强化剂使用卫生标准》(GB14880 - 1994) 和《食品中锌限量卫生标准》(GB 13106- 1991)的规定:食品中锌限量卫生指标见表4。
表4 食品中锌限量卫生指标mg/ kg
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品 种 指标(以锌Zn 计)
粮食(成品粮) ≤ 50
豆类及制品 ≤ 100
蔬菜 ≤ 20
水果 ≤ 5
肉类(畜、禽) ≤ 100
鱼类 ≤ 50
蛋类 ≤ 50
鲜奶类 ≤ 10
奶粉 ≤ 50
饮料 ≤ 5
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锌强化剂溶液的配制要根据强化剂量、溶液添加量、锌强化剂含锌量、锌强化工艺效果等因素确定。
4 结束语
锌在人体中虽然含量较低,但起着不可替代的作用。在食品生产中,选择一种或多种补锌效果好、产品质量和经济性最佳的锌强化剂或混合锌强化剂,对生产补锌功能性食品厂家和消费者来说均是
至关重要的。
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