食品营养强化的方法

子任务二　食品营养强化的方法

一、食品营养强化的基本要求

(一)有明确的针对性

进行食品营养强化前必须对本国本地区的食物种类及人们的营养状况做全面细致的调查研究，从中分析缺少哪种营养成分，然后选择需要进行强化的食物载体以及强化剂的种类和用量。例如，日本人多以大米为主食，其膳食中缺少维生素B₁，他们根据其缺少的数量在大米中增补。我国南方亦多以大米为主食，而且由于生活水平的提高，人们多喜食精米，致使有的地区脚气病流行。这除了提倡使用标准米以防止脚气病外，在有条件的地方也可以考虑对精米进行适当的维生素强化。

对于地区性营养缺乏症和职业病等患者的强化食品更应仔细调查，针对所需的营养素选择好适当的载体进行强化。例如，我国是地方性碘缺乏病较严重的国家，政府决定进行碘的营养强化，并选择与人们生活密切相关的食盐作为载体在全国范围内实行加碘盐的统一销售，现已取得巨大成效。

作为一个缺乏针对性的例子，有如美国在早先一段时间曾花费了很多人力和物力对面包进行赖氨酸强化。对动物实验和人体研究的很多数据表明，用赖氨酸强化的面包可大大提高小麦蛋白质的生物价。但是，这对一个已经能够供给大量优质蛋白质的国家，而且从人们的膳食中并不缺乏赖氨酸的情况来说，这种强化就大可不必了。不过这一研究对其他国家和地区，尤其是发展中国家颇为有益。

(二)符合营养学原理

人体所需各种营养素在数量之间有一定的比例关系，应注意保持各营养素之间的平衡，尽量选用易于被人体吸收和利用的营养素作为强化剂。食品强化的目的主要就是改善天然食物存在的营养素不平衡关系，亦即通过加入其所缺少的营养素，使之达到平衡。这些平衡关系大致有:必需氨基酸之间的平衡、生热营养素之间的平衡，维生素B₁、维生素B₂、烟酸与热能之间的平衡，以及钙磷平衡等。

(三)易被机体吸收利用

食品强化用的营养素应尽量选取那些易于吸收、利用的强化剂。例如可作为钙强化用的强化剂很多，有氯化钙、碳酸钙、硫酸钙、磷酸二氢钙、柠檬酸钙、葡萄糖酸钙和乳酸钙等，其中人体对乳酸钙的吸收最好。在强化时，尽量避免使用那些难溶、也难吸收的物质，如植酸钙、草酸钙等。钙强化剂的颗粒大小与机体的吸收、利用性能密切有关。胶体的碳酸钙颗粒小(粒径0.03～0.05μm)，可与水组成均匀的乳浊液，其吸收利用比轻质碳酸钙(粒径5μm)和重质碳酸钙(粒径30～50μm)好。另外，在强化某些矿物质和维生素的同时，注意相互之间的协同和拮抗作用，以提高营养素的利用率。

(四)符合国家的卫生标准

食品营养强化剂的使用应符合相应国家标准，如GB 14880《食品营养强化剂使用卫生标准》等，也应严格进行卫生管理，切忌滥用。人们在食品中经常使用的营养强化剂约十余种。强化剂量多根据本国人民摄食情况以及每日膳食中营养素供给量标准确定。

由于营养素为人体所必需，往往易于注意到其不足或缺乏的危害，而忽视过多时对机体产生的不良作用。如水溶性维生素因易溶于水，且有一定的肾阀，过多的量可随尿排除，难以在组织中大量积累。但是，脂溶性维生素则不同，它们可在体内积累，若用量过大则可使机体发生中毒性反应。生理剂量为健康人所需剂量或者用于预防缺乏症的剂量;药理剂量则是用于治疗缺乏症的剂量，一般约为生理剂量的10倍，中毒剂量则是可引起不良反应或中毒症状的剂量，它通常为生理剂量的100倍。但是，像儿童引起血钙过高时维生素D的剂量仅比生理剂量高约3倍。因此，对强化剂使用剂量的制定应参照营养素参考摄入量和最高摄入量。

(五)尽量减少营养强化剂的损失，提高稳定性

食品强化剂同其他食品成分一样，会受温度、光照、氧气等的影响发生变化而降低强化效果，因此需要适当增加强化剂的量而提高它们的稳定性。通常有以下几个方面。

1.改变强化剂的结构

维生素类强化剂最易被破坏损失。在提高它们的稳定性时，很重要的一个方法就是在保证安全和不影响生理活性的情况下改变其化学结构。例如维生素B₁，过去人们均用盐酸盐进行强化。虽然它易溶于水，但是却易因加热而破坏，而且对碱也不稳定。为了克服这些缺点，人们现已合成十多种具有一定生理活性而又各具特点的维生素B₁的衍生物，诸如硫胺素硝酸盐、硫胺素硫代氰酸盐、二苯酰硫胺素、硫胺素三十二烷酸盐、硫胺素二月桂基硫酸盐及二苯基硫胺素等。目前用于面粉强化的维生素B₁多用这些新的衍生物。其中用二苯基硫胺素强化的面粉经储存11个月后的保存率为原来的97%，用其烤制面包后尚保存80%左右。若用硫胺素盐酸盐，储存2个月后即降至原来的60%以下，烤制面包后也仅存留75%。

维生素C是热敏性最强、最易破坏的维生素。维生素C磷酸酯镁或维生素C磷酸酯钙具有与维生素C同样的生理功能，并且比较稳定，即使在金属离子(Cu²⁺、Fe²⁺)存在下煮沸30min也基本无变化，而维生素C在同样条件下可损失70%～80%。此外，用它们强化食品，无论是在加工还是在保藏过程中都很少损失。当用维生素C磷酸酯镁或钙强化压缩饼干，置于马口铁罐内(充氮)，在40℃、相对湿度85%条件下储存6个月，其保存率为80%～100%，而普通维生素C在同样条件下保存率仅4%。

用维生素A强化食品时，以前多用维生素A乙酸酯，现在则大多改用维生素A棕榈酸酯，因为后者稳定性高。

2.添加稳定剂

某些维生素对氧化极为敏感，如维生素C在空气中极易被破坏。对于易氧化破坏的维生素强化剂在应用时可适当添加抗氧化剂和螯合剂等作为稳定剂。

在强化乳儿粉的研究中，有人曾用丁基羟基香醚(BHA)、没食子酸丙酯(PG)、卵磷脂以及乙二胺四乙酸(EDTA)对维生素C的保护作用进行了试验研究。首先制备了含2mg/mL的维生素C水溶液，取10mL上述溶液分别添加不同的稳定剂。然后再分别添加3mL40%的双氧水，放置1.5h后测定各溶液中维生素C的残留率，并计算其保护系数。结果表明EDTA的保护作用最好(见表15－3)。

表15－3　几种稳定剂对维生素C的保护作用

保护系数=加入稳定剂后残留的维生素C量/未加入稳定剂时残留的维生素量。

进一步研究表明，EDTA的保护作用是螯合体系中的微量金属离子，阻止这些离子催化维生素C的氧化作用。这通过用去除痕量金属离子的重蒸水配制维生素C溶液可大大减少维生素C的热降解损失而得到证明。

此外，有些天然食物对维生素C也有保护作用。有人认为，黄豆、豌豆、扁豆、荞麦、燕麦粉等及牛肝对军粮中的维生素C也有保护作用。这有可能是该食物蛋白质中所含硫氢基化合物或谷胱甘肽先被氧化，因而减少了维生素C的破坏。其次，这些蛋白质能与水中的金属离子结合使之不易分解，从而失去其催化作用。

3.改进加工工艺

要提高强化剂在食品中的稳定性，以改进食品加工工艺为最好。前述改变强化剂本身的结构，除了生物活性外，尚需考虑的一个很重要的问题就是安全性。实际上，当人们充分认识了强化剂的特性以后，便可在食品加工过程中避免那些不利因素，从而达到提高其稳定性的目的。不过目前单靠改进加工工艺还有一定局限，有待进一步提高。具体方法很多，如:①烫漂;②水的预处理;③改进热加工;④强化米的涂抹;⑤面条的夹心强化。

4.改善包装、贮存条件

食品营养强化剂可随食品贮存时间的延长而逐渐降低，其损失程度往往依食品的包装和贮存条件而异。通常在密封包装和低温贮存时营养素损失较小。这主要是防止空气中氧的作用和避免光、热等对它们的破坏作用所致。

(六)不影响食品原有的色、香、味等感官性状

食品大多有其美好的色、香、味等感官性状，而食品营养强化剂也多具有其本身特有的色、香、味。在强化食品时不应损害食品的原有感官性状而致使消费者不能接受，例如，用蛋氨酸强化食品时很容易产生异味，各国实际应用甚少。当用大豆粉强化食品时易产生豆腥味，故多采用大豆浓缩蛋白或分离蛋白。此外，维生素B₂和β－胡萝卜素呈黄色，铁剂呈黑色，维生素C味酸，维生素B₁即使有少量破坏也可产生异味，甚至鱼肝油则更有一股令人难以忍受的腥臭味。上述这些物质如若强化不当则会引起人们不悦。

然而，如果根据不同强化剂的特点，选择好强化对象(载体食品)与之配合，则不但无不良影响，而且还可提高食品的感官质量和商品价值。例如，人们可用β－胡萝卜素对奶油、人造奶油、干酪、冰淇淋、糖果、饮料等进行着色。这既有营养强化作用，又可改善食品色泽，提高感官质量。铁盐呈黑色，若用于酱或酱油的强化时因这些食品本身就有一定的颜色和味道，在一定强化剂量范围内可以完全不致使人们产生不快的感觉。用维生素C强化果汁饮料则无不良影响，将其用于肉制品的生产，还可起到发色助剂，即帮助肉制品发色的作用。

(七)经济合理，有利于推广

食品的营养强化需要增加一定的生产成本，但应注意使营养强化食品经济上合理和便于推广。

二、强化载体与强化剂的选择

(一)食物载体选择的原则

(1)食物的消费覆盖率高。载体食物的消费覆盖率高主要是体现在应用人群广泛，特别是能覆盖营养素缺乏最普遍的农村和贫困人群，而且这种食物能够达到工业化的生产规模。

(2)食物的摄入量均衡。稳定的或者相似的消费量是便于比较和方便准确地计算营养素添加量的基础，尤其是能避免由于大量摄入如饮料和零食等食物而发生营养素过量的可能性。

(3)不同人群消费量的变异数小。地区间和个体间消费水平变异小，制作方式和食用方法的相对变化较小。

(4)不因强化而改变品质。注意载体食物和强化营养素之间的匹配，防止由于强化所造成的强化剂或者载体食物在质量上的改变。

(5)不因强化而改变口感。

(二)营养强化剂应符合的要求

(1)营养素间不发生相互作用。

(2)强化剂与载体亲和力强。

(3)稳定性质良好。

(4)强化剂成本较低。

(5)可集中生产。

(6)强化后的生物利用率高。

(7)强化工艺技术简便。

(8)强化剂不改变食物原有感官性状。

三、常用营养强化剂

营养强化剂的存在形式主要有片剂、微胶囊或块剂等;化合物;溶液、乳浊液或悬浊液;混合强化剂等，各强化剂用途差异很大，现简述如下。

(一)氨基酸与含氮化合物

蛋白质强化目前常用大豆蛋白质、乳清蛋白质、脱脂乳粉等。赖氨酸是谷类食物中第一限制氨基酸，赖氨酸主要用于谷物制品的营养强化。

牛磺酸是人体条件性必需氨基酸，对消化道中脂类的吸收是必需的。牛磺酸对人类脑神经细胞的增殖、分化及存活具有明显促进作用。在牛乳中几乎不含牛磺酸，因此应适量补充。

(二)维生素类

维生素A、D、E、B₁、B₂、B₆、B₁₂、C、K、烟酸、胆碱、肌醇、叶酸、泛酸和生物素等都是允许使用的强化剂品种。

(1)维生素A:用于强化食用油、人造奶油、婴幼儿食品、乳制品;

(2)维生素D:用于强化乳及乳饮料、人造奶油、婴幼儿食品;

(3)维生素B₁、B₂:主要用于强化谷类、饮液、乳饮料、婴幼儿食品;

(4)维生素C:主要用于强化饮料、果泥、糖果、婴幼儿食品;

(5)叶酸:还可用于孕妇、乳母专用食品。

(三)矿物质类

钙、铁、锌、硒、碘、镁、铜、锰等矿物质强化剂常用于食品的强化。铬、钾、钼、铜和钠一般不作为添加剂使用。

四、食品营养强化的方法

食品因强化目的、内容及食品本身性质不同，其强化方法也不同。食品强化方法有很多，但常见的主要有以下几种。

(一)常规强化方法

1.在必需食品基质中添加

一些地方由于地域的原因，可能缺乏某种矿物质元素。如为了预防甲状腺肿大，在食盐中添加碘;有些地方为了防止脚气病及其他疾病，向粮食中添加维生素B₁、维生素A、维生素D、Fe、Ca等。此法适用于国家规定的强制添加的强化食品。这种强化方法简单，易操作，可实现性强，但后期在贮藏、加工、运输、烹调过程中会造成更多的强化成分损失。因此，对其保存条件及包装状况要求更加严格。

2.在加工过程中添加

这是食品强化最普遍采用的方法，各类牛奶、糖果、糕点、焙烤食品、婴儿食品、饮料罐头等都采用此法。采用这种方法时要注意制定适宜的工艺，以保证强化剂的稳定。强化剂加入后，经过若干道加工工序，可使强化剂与食品载体充分混合均匀，并使被强化食品的色、香、味等感官变化最小。营养强化后灌装食品仍需进行后续的一系列加工单元操作，这就不可避免地使食品受热、光、金属等条件的影响。因此要注意在最适宜的时间和工序下添加强化剂，并尽可能在后续加工操作中采取较为温和的工艺处理。

3.在成品中混入

为了减少强化剂在加工前原料的处理过程及加工中的破坏损失，可采取在成品的最后工序中加入的方法。奶粉类、各种冲调食品类、压缩食品类及一些军用食品都采用这种方法。

(二)物理化学强化方法

先使强化剂被生物吸收利用，使其成为生物有机体，然后再将这类含有强化剂的生物有机体加工成产品或者是直接食用，如碘蛋、乳、富硒食品等，也可以用发酵等方法获取，如用紫外线照射牛乳使其中的麦角甾醇变成维生素D。

(三)生物化学强化方法

利用生物化学的方法，使食物中原有的成分转变成人体需要的营养成分的强化方法。如发酵可提高食物中的B族维生素含量，发芽可提高食物中的维生素C和B族维生素的含量。