天然补铁剂_血红素铁的研究进展_刘娅
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的治疗效果 , 但其副作用大 、吸收率低 , 而血红素铁是一种生物态铁 , 可以直接被肠粘膜细胞吸收 , 生物利 用率高 , 在国外已作为食品营养强化剂广为使用 , 本文就血红素铁的特性及研究进展作以综述 。 关键词 : 血红素铁 ; 强化食品 ; 进展 中图分类号 : TS20112 + 6 文献标识码 : A 文章编号 : 1006 - 2513 (2005) 04 - 0005 - 04
《中国食品添加剂 》 China Food Additives 2005 No14
在肠道粘膜细胞中直接吸收 , 不受胃酸影响 , 吸 收率达 15～25%。
第三 、非血红素铁摄入后有一定副作用 , 会 出现恶心 、胃胀 、消化器官障碍 、腹泻 、便秘等 症状 ; 而血红素铁是一种生物态铁 , 不会产生任 何消化道刺激症状 , 没有这些副作用 。实验 证 明 , 经口 LD50硫酸亚铁为 2152g / kg; 血红素铁经 口 LD50为 2010g / kg[ 6 H IP的组成
含量 ( % )
分析方法
110 - 115
原子吸光法
10 - 16
吡啶法
80 - 90
全氮法
1-5
干燥重量法
412 等电点法 [ 3 ] 血红蛋白具两性电解质性质 , 可通过调节 pH
值达到其等电点来提取血红素铁 。
(1) 羧甲基纤维素提取法
印韵芝等将新鲜血液离心分离出的红细胞加 水溶血后再加酸 (可用硫酸 ) , 调溶液 pH 值为 114, 然后在酸性溶液中加入羧甲基纤维素 , 静 置一段时 间 , 离心分 离 即 得 到 深 褐 色 的 血 红 素铁 。
血红素铁是暗紫色有光泽的细微针状结晶或 黑褐色颗粒 、粉末 , 略有特殊气味 , 极不稳定 , 易氧化 , 不溶于水 , 含铁量为 110% ～215%。用 作铁强化剂 , 其吸收率比一般铁剂高约 3倍 [ 3 ] 。
2 血红素铁的功能
211 抗贫血作用 血红素铁有良好的促进骨髓造血和治疗动物
溶血性和失血性贫血的作用 , 是人类迄今所知的 最为理想的抗贫血药物 。钟才文等 [ 4 ]利用血红素 铁强化 饼 干 对 贫 血 女 大 学 生 进 行 铁 营 养 强 化 研 究 , 发现适量增加贫血女大学生的血红素铁摄入 量 (610 mg /日 ) , 可明显地改善机体的铁营养状 况 , 有效地防治缺铁性贫血 。试验组补铁后血液 红细胞数上升 , 表明机体造血功能正在恢复 。从 试验组贫血恢复程度来看 , 其 Hb水平一个月后 即明显提高 , 试验至二个月时 Hb水平进一步增 至 11156 g / dl, 同时 PCV 也显著增加 。试验结束 时对照组 Hb 虽略有上升 , 但明显低于试验组 。 试验结果表明了人对血红素铁的良好生物利用效 率 , 这与动物试验相互印证 。钟才文等 [ 5, 6 ] 用大 鼠血红蛋白恢复试验研究了血红素铁的抗贫血作 用及生物利用效率 。结果表明 , 血红素铁具有良
《中国食品添加剂 》 China Food Additives 2005 No14
天然补铁剂 —血红素铁的研究进展
刘娅 1 韩新年 2
(11新疆石河子大学食品学院 21新疆农垦科学院作物所 邮编 832000)
摘 要 : 缺铁性贫血是我国人群普遍存在的营养性疾病之一 , 虽然传统的补铁剂在日常生活中起到一定
4 血红素铁的制备方法
动物血液是提取血红素铁的原料 , 制备方法 有以下几种 : 411 酶法
血红蛋白是分子量约 65 000的球状蛋白质 、 铁含量约 013%。血红蛋白经蛋白酶处理 , 除去 不需要的肽链 , 保留维持血红素铁稳定的肽链 , 分离后得到血红素铁的复合体 。夏恒连以屠畜血 液中的红血球为原料 , 加水后制得血红蛋白 , 在 血红蛋白中添加碱 , 以便加快酶反应速度 。当血 红蛋白的立体结构发生变化后 , 再添加碱性蛋白 酶 , 分解珠蛋白 。采用超滤法或等电点分离法分 离酶反应液 , 制得血红素铁 , 干燥后得到含铁 1%以上的产品 (H IP) 。
H IP与血红蛋白的铁吸收量相比较 , 其吸收 性保持在 80 ～90% , 甚至与咖啡 、茶等一起饮 用 , 其吸收也不会受到阻碍 。表 1 是日本旭化成 工业公司用超滤法制取的 H IP组成 , 其血红素铁 换算成铁分 , 约为 110% ～115% , 蛋白质含量也 较高 , 能保 持血红 素铁 的 稳 定 及 促 进 肠 道 的 吸收 [ 10 ] 。
童 、妊娠妇女 、哺乳妇女和慢性病患者 。因此 , 在食品中强化铁来防治铁缺乏很有必要 。
传统的补铁剂如硫酸亚铁 、葡萄糖酸亚铁 、 富马酸亚铁等都是无机铁或植物铁 , 虽然补铁效 果较好 , 但由于它们在体内的利用率低 (吸收率 一般为 5% ～8% ) 、副作用大 (容易出现恶心 、 胃胀 、消化器官障碍 、腹泻 、便秘等症状 ) , 而 且 , 有特殊的金属铁锈味 , 难以长期食用 。而血 红素铁是一种生物态铁 , 可以直接被肠粘膜细胞 吸收 , 不会产生任何消化道刺激症状 , 生物利用 率高 (吸收率达 15% ～25% ) , 在日本 、美国等 国家早已广泛地用作食品营养强化剂 [ 2 ] 。
6
好的抗贫血作用 。血红素铁的吸收率较高 , 明显 优于 FeSO4 等无机铁 , 动物蛋白质降解产物能促 进它的吸收 [ 7 ] 。 212 生理功能
血红素铁保持铁的多种生理功能 : ( 1) 在体 内参与氧的运送 、交换和组织呼吸过程 ; ( 2) 与 红细胞形成和成熟有关 , 在骨髓造血组织中进入 幼红细胞内 , 与卟啉结合形成正铁血红素 , 后者 再与珠蛋白合成血红蛋白 ; ( 3) 铁作为含铁酶类 的成分 , 起着重要作用 , 如铁为过氧化氢酶的组 成成分 , 对清除体内的过氧化氢 , 增进健康起着 重要作用 ; (4) 铁还参与体内其他重要功能 , 如 催化促进 β—胡萝卜素转化为维生素 A、促进体 内抗体的产生 、药物在肝中的解毒及脂类在血液 中的转运等 [ 8 ] 。
3 与非血红素铁的差异
食物中的铁有两种存在形式 : 一类是非血红 素铁 (离子铁 ) , 以 Fe (OH ) 3 络合物形式存在 于植物性食物中 , 与其络合的有机分子有蛋白 质 、氨基酸 、有机酸等 。这种形式的铁必须事先 与有机部分分开 , 并还原成为亚铁离子才能被人 体吸收 ; 此外 , 还包括目前常用于强化食品的各 种无机和有机铁剂 , 如硫酸亚铁 、柠檬酸亚铁 、 富马酸亚铁 、乳酸亚铁 、三氯化铁 、硫酸铁 、焦 磷酸铁 、柠檬酸铁铵 、正磷酸铁 、氧化铁 、氢氧 化铁 、NaFeEDTA (铁络合物 ) 、淀粉铁 、蔗糖铁 等 ; 另一类为血红素铁 , 主要存在于血红蛋白 、 肌红蛋白 、细胞色素和含铁的氧化还原酶系 , 是 与血红蛋白和肌红蛋白中的卟啉结合的铁 , 此种 类型的铁不易受酸的影响 , 以卟啉铁的形式直接 被肠粘膜 上皮细 胞 吸 收 , 吸 收 率 比 离 子 铁 高 三倍 [ 9 ] 。
铁分是组成红血球的主要成分 , 在人体内起 着输送氧气的作用 , 是人体必需营养元素之一 , 而铁缺乏又是全球特别是发展中国家最主要的营 养问题之一 , 机体缺铁能引起营养性小红血球性 贫血 (缺铁性贫血 ) , 并影响机体的免疫力 ; 对 儿童还能影响其智力发育 , 引起行为改变 , 如注 意力分散 、易烦躁 、表情淡漠等 [ 1 ] 。据统计 , 我 国营养性贫血患者中有 95165%为缺铁性贫血 ; 7 岁以下小儿缺铁性贫血患病率约 20% ～70%。虽 然铁在食品中广泛存在 , 但由于它在食品中存在 的形态不利于机体对它的吸收利用 , 所以人们易 患缺铁症 , 特别是轻度铁缺乏较常见 , 多见于儿
N a ture iron supp lem ent—hem e iron and its p rogre ss
L IU Ya, HAN X in 2n ian
( Food Engineering Institute of Shi Hezi University of Xinjiang, 832000)
Abstract: Iron deficiency anem ia ( IDA ) is one of the nutritional diseases that exits universally in our country1 Tradi2 tional iron supp lement can cure it to a certain extent, but its side effects are also enormous and absorp tivity is very low1 A s a kind of living iron, heme iron can be absorbed by the cells of the mucous membrane of the intestina directly and absorp tivity is high1 Heme iron has been w idely used overseas in food, this article generalizes its p roperties and p rogress in relative research1 Key words: heme iron, fortified food, p rogress
(2) 醋酸钠提取法 新鲜猪血离心 , 收集血球 , 加水溶血后用氯 仿洗涤过滤除纤维 , 滤液中加丙酮 , pH2～3条件 下搅拌抽提 , 然后过滤 , 将滤液调 pH 至 4 ～6, 再添加醋酸钠搅拌均匀 , 静置一段时间 , 血红素 即以无定形黑绿色沉淀析出 , 抽滤得血红素铁 。 (3) 鞣酸提取法 新鲜猪血离心 , 收集血球 , 加水溶血后用氯 仿洗涤过滤除纤维 , 滤液中加 pH2 ～3 的酸性丙 酮溶液搅拌抽提 , 然后过滤 , 滤液中加 5%的鞣 酸 , 搅拌静置过夜 , 血红素呈针状结晶析出 , 离 心分离得血红素铁 。
图 1 血红素铁的结构式
血红蛋白是由卟啉环中的铁经组氨酸连接后 与珠蛋白分子相连 , 当血红素铁与珠蛋白分离后 即自动氧化成三价铁 , 因此纯亚铁血红素极难分 离得到 , 一般都是羟高铁血红素或氯高铁血红 素 。通常制备的血红素铁仍含有 80% ～90%的蛋 白质 , 等电点 416～615, 含血红素 910% ～27%
收稿日期 : 2005 - 01 - 24 作者简介 : 刘娅 (1974 - ) , 女 , 讲师 , 硕士 , 研究方向 : 食品化学与营养学 。
5
《中国食品添加剂 》 China Food Additives 2005 No14
1 血红素铁的理化性质
血红素铁 , 又称卟啉铁 , 由卟啉和一分子亚 铁构成铁卟啉化合物 , 分子式 C34 H30 Fe N4 O4 , 相 对分子质量 614148, 结构式如图 1。
5 血红素铁的测定
目前国家标准中尚无食品中血红素铁的测定 方法 , 崔世勇等 [ 11 ]以氯化高铁血红素为标准物 , 在盐酸 酸性 条件 下 , 用 甲基 异丁 基酮 (M IBK) 提取血红素铁 , 然后将 M IBK提取液作为样液 , 在 640 nm 波长下 , 测定吸光度绘制出标准曲线 , 根据标准曲线即可求出血红素铁的含量 。
血红素铁与非血红素铁相比 。主要有三个方 面的差异 :
第一 、非血红素铁与碳酸 、磷酸 、单宁 、草 酸等相接触后就不能在肠道中吸收 ; 而血红素铁 则完全不会受这些物质的影响 。
第二 、非血红素铁必须在肠道粘膜细胞中与 铁转移蛋白相结合后才能吸收 , 因此受胃酸分泌 状态的影响 、吸收率为 5～8% ; 而血红素铁可以
《中国食品添加剂 》 China Food Additives 2005 No14
在肠道粘膜细胞中直接吸收 , 不受胃酸影响 , 吸 收率达 15～25%。
第三 、非血红素铁摄入后有一定副作用 , 会 出现恶心 、胃胀 、消化器官障碍 、腹泻 、便秘等 症状 ; 而血红素铁是一种生物态铁 , 不会产生任 何消化道刺激症状 , 没有这些副作用 。实验 证 明 , 经口 LD50硫酸亚铁为 2152g / kg; 血红素铁经 口 LD50为 2010g / kg[ 6 H IP的组成
含量 ( % )
分析方法
110 - 115
原子吸光法
10 - 16
吡啶法
80 - 90
全氮法
1-5
干燥重量法
412 等电点法 [ 3 ] 血红蛋白具两性电解质性质 , 可通过调节 pH
值达到其等电点来提取血红素铁 。
(1) 羧甲基纤维素提取法
印韵芝等将新鲜血液离心分离出的红细胞加 水溶血后再加酸 (可用硫酸 ) , 调溶液 pH 值为 114, 然后在酸性溶液中加入羧甲基纤维素 , 静 置一段时 间 , 离心分 离 即 得 到 深 褐 色 的 血 红 素铁 。
血红素铁是暗紫色有光泽的细微针状结晶或 黑褐色颗粒 、粉末 , 略有特殊气味 , 极不稳定 , 易氧化 , 不溶于水 , 含铁量为 110% ～215%。用 作铁强化剂 , 其吸收率比一般铁剂高约 3倍 [ 3 ] 。
2 血红素铁的功能
211 抗贫血作用 血红素铁有良好的促进骨髓造血和治疗动物
溶血性和失血性贫血的作用 , 是人类迄今所知的 最为理想的抗贫血药物 。钟才文等 [ 4 ]利用血红素 铁强化 饼 干 对 贫 血 女 大 学 生 进 行 铁 营 养 强 化 研 究 , 发现适量增加贫血女大学生的血红素铁摄入 量 (610 mg /日 ) , 可明显地改善机体的铁营养状 况 , 有效地防治缺铁性贫血 。试验组补铁后血液 红细胞数上升 , 表明机体造血功能正在恢复 。从 试验组贫血恢复程度来看 , 其 Hb水平一个月后 即明显提高 , 试验至二个月时 Hb水平进一步增 至 11156 g / dl, 同时 PCV 也显著增加 。试验结束 时对照组 Hb 虽略有上升 , 但明显低于试验组 。 试验结果表明了人对血红素铁的良好生物利用效 率 , 这与动物试验相互印证 。钟才文等 [ 5, 6 ] 用大 鼠血红蛋白恢复试验研究了血红素铁的抗贫血作 用及生物利用效率 。结果表明 , 血红素铁具有良
《中国食品添加剂 》 China Food Additives 2005 No14
天然补铁剂 —血红素铁的研究进展
刘娅 1 韩新年 2
(11新疆石河子大学食品学院 21新疆农垦科学院作物所 邮编 832000)
摘 要 : 缺铁性贫血是我国人群普遍存在的营养性疾病之一 , 虽然传统的补铁剂在日常生活中起到一定
4 血红素铁的制备方法
动物血液是提取血红素铁的原料 , 制备方法 有以下几种 : 411 酶法
血红蛋白是分子量约 65 000的球状蛋白质 、 铁含量约 013%。血红蛋白经蛋白酶处理 , 除去 不需要的肽链 , 保留维持血红素铁稳定的肽链 , 分离后得到血红素铁的复合体 。夏恒连以屠畜血 液中的红血球为原料 , 加水后制得血红蛋白 , 在 血红蛋白中添加碱 , 以便加快酶反应速度 。当血 红蛋白的立体结构发生变化后 , 再添加碱性蛋白 酶 , 分解珠蛋白 。采用超滤法或等电点分离法分 离酶反应液 , 制得血红素铁 , 干燥后得到含铁 1%以上的产品 (H IP) 。
H IP与血红蛋白的铁吸收量相比较 , 其吸收 性保持在 80 ～90% , 甚至与咖啡 、茶等一起饮 用 , 其吸收也不会受到阻碍 。表 1 是日本旭化成 工业公司用超滤法制取的 H IP组成 , 其血红素铁 换算成铁分 , 约为 110% ～115% , 蛋白质含量也 较高 , 能保 持血红 素铁 的 稳 定 及 促 进 肠 道 的 吸收 [ 10 ] 。
童 、妊娠妇女 、哺乳妇女和慢性病患者 。因此 , 在食品中强化铁来防治铁缺乏很有必要 。
传统的补铁剂如硫酸亚铁 、葡萄糖酸亚铁 、 富马酸亚铁等都是无机铁或植物铁 , 虽然补铁效 果较好 , 但由于它们在体内的利用率低 (吸收率 一般为 5% ～8% ) 、副作用大 (容易出现恶心 、 胃胀 、消化器官障碍 、腹泻 、便秘等症状 ) , 而 且 , 有特殊的金属铁锈味 , 难以长期食用 。而血 红素铁是一种生物态铁 , 可以直接被肠粘膜细胞 吸收 , 不会产生任何消化道刺激症状 , 生物利用 率高 (吸收率达 15% ～25% ) , 在日本 、美国等 国家早已广泛地用作食品营养强化剂 [ 2 ] 。
6
好的抗贫血作用 。血红素铁的吸收率较高 , 明显 优于 FeSO4 等无机铁 , 动物蛋白质降解产物能促 进它的吸收 [ 7 ] 。 212 生理功能
血红素铁保持铁的多种生理功能 : ( 1) 在体 内参与氧的运送 、交换和组织呼吸过程 ; ( 2) 与 红细胞形成和成熟有关 , 在骨髓造血组织中进入 幼红细胞内 , 与卟啉结合形成正铁血红素 , 后者 再与珠蛋白合成血红蛋白 ; ( 3) 铁作为含铁酶类 的成分 , 起着重要作用 , 如铁为过氧化氢酶的组 成成分 , 对清除体内的过氧化氢 , 增进健康起着 重要作用 ; (4) 铁还参与体内其他重要功能 , 如 催化促进 β—胡萝卜素转化为维生素 A、促进体 内抗体的产生 、药物在肝中的解毒及脂类在血液 中的转运等 [ 8 ] 。
3 与非血红素铁的差异
食物中的铁有两种存在形式 : 一类是非血红 素铁 (离子铁 ) , 以 Fe (OH ) 3 络合物形式存在 于植物性食物中 , 与其络合的有机分子有蛋白 质 、氨基酸 、有机酸等 。这种形式的铁必须事先 与有机部分分开 , 并还原成为亚铁离子才能被人 体吸收 ; 此外 , 还包括目前常用于强化食品的各 种无机和有机铁剂 , 如硫酸亚铁 、柠檬酸亚铁 、 富马酸亚铁 、乳酸亚铁 、三氯化铁 、硫酸铁 、焦 磷酸铁 、柠檬酸铁铵 、正磷酸铁 、氧化铁 、氢氧 化铁 、NaFeEDTA (铁络合物 ) 、淀粉铁 、蔗糖铁 等 ; 另一类为血红素铁 , 主要存在于血红蛋白 、 肌红蛋白 、细胞色素和含铁的氧化还原酶系 , 是 与血红蛋白和肌红蛋白中的卟啉结合的铁 , 此种 类型的铁不易受酸的影响 , 以卟啉铁的形式直接 被肠粘膜 上皮细 胞 吸 收 , 吸 收 率 比 离 子 铁 高 三倍 [ 9 ] 。
铁分是组成红血球的主要成分 , 在人体内起 着输送氧气的作用 , 是人体必需营养元素之一 , 而铁缺乏又是全球特别是发展中国家最主要的营 养问题之一 , 机体缺铁能引起营养性小红血球性 贫血 (缺铁性贫血 ) , 并影响机体的免疫力 ; 对 儿童还能影响其智力发育 , 引起行为改变 , 如注 意力分散 、易烦躁 、表情淡漠等 [ 1 ] 。据统计 , 我 国营养性贫血患者中有 95165%为缺铁性贫血 ; 7 岁以下小儿缺铁性贫血患病率约 20% ～70%。虽 然铁在食品中广泛存在 , 但由于它在食品中存在 的形态不利于机体对它的吸收利用 , 所以人们易 患缺铁症 , 特别是轻度铁缺乏较常见 , 多见于儿
N a ture iron supp lem ent—hem e iron and its p rogre ss
L IU Ya, HAN X in 2n ian
( Food Engineering Institute of Shi Hezi University of Xinjiang, 832000)
Abstract: Iron deficiency anem ia ( IDA ) is one of the nutritional diseases that exits universally in our country1 Tradi2 tional iron supp lement can cure it to a certain extent, but its side effects are also enormous and absorp tivity is very low1 A s a kind of living iron, heme iron can be absorbed by the cells of the mucous membrane of the intestina directly and absorp tivity is high1 Heme iron has been w idely used overseas in food, this article generalizes its p roperties and p rogress in relative research1 Key words: heme iron, fortified food, p rogress
(2) 醋酸钠提取法 新鲜猪血离心 , 收集血球 , 加水溶血后用氯 仿洗涤过滤除纤维 , 滤液中加丙酮 , pH2～3条件 下搅拌抽提 , 然后过滤 , 将滤液调 pH 至 4 ～6, 再添加醋酸钠搅拌均匀 , 静置一段时间 , 血红素 即以无定形黑绿色沉淀析出 , 抽滤得血红素铁 。 (3) 鞣酸提取法 新鲜猪血离心 , 收集血球 , 加水溶血后用氯 仿洗涤过滤除纤维 , 滤液中加 pH2 ～3 的酸性丙 酮溶液搅拌抽提 , 然后过滤 , 滤液中加 5%的鞣 酸 , 搅拌静置过夜 , 血红素呈针状结晶析出 , 离 心分离得血红素铁 。
图 1 血红素铁的结构式
血红蛋白是由卟啉环中的铁经组氨酸连接后 与珠蛋白分子相连 , 当血红素铁与珠蛋白分离后 即自动氧化成三价铁 , 因此纯亚铁血红素极难分 离得到 , 一般都是羟高铁血红素或氯高铁血红 素 。通常制备的血红素铁仍含有 80% ～90%的蛋 白质 , 等电点 416～615, 含血红素 910% ～27%
收稿日期 : 2005 - 01 - 24 作者简介 : 刘娅 (1974 - ) , 女 , 讲师 , 硕士 , 研究方向 : 食品化学与营养学 。
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《中国食品添加剂 》 China Food Additives 2005 No14
1 血红素铁的理化性质
血红素铁 , 又称卟啉铁 , 由卟啉和一分子亚 铁构成铁卟啉化合物 , 分子式 C34 H30 Fe N4 O4 , 相 对分子质量 614148, 结构式如图 1。
5 血红素铁的测定
目前国家标准中尚无食品中血红素铁的测定 方法 , 崔世勇等 [ 11 ]以氯化高铁血红素为标准物 , 在盐酸 酸性 条件 下 , 用 甲基 异丁 基酮 (M IBK) 提取血红素铁 , 然后将 M IBK提取液作为样液 , 在 640 nm 波长下 , 测定吸光度绘制出标准曲线 , 根据标准曲线即可求出血红素铁的含量 。
血红素铁与非血红素铁相比 。主要有三个方 面的差异 :
第一 、非血红素铁与碳酸 、磷酸 、单宁 、草 酸等相接触后就不能在肠道中吸收 ; 而血红素铁 则完全不会受这些物质的影响 。
第二 、非血红素铁必须在肠道粘膜细胞中与 铁转移蛋白相结合后才能吸收 , 因此受胃酸分泌 状态的影响 、吸收率为 5～8% ; 而血红素铁可以