姜 鵬 飛， 祁 立 波， 尚 珊， 傅 寶 尚， 鐘 利 敏， 林 松 毅

( 1.大連工業(yè)大學(xué) 食品學(xué)院， 遼寧 大連 116034； 2.大連工業(yè)大學(xué) 國家海洋食品工程技術(shù)研究中心， 遼寧 大連 116034； 3.贛州市全標(biāo)生物科技有限公司， 江西 贛州 341100 )

0 引 言

微量元素在人體內(nèi)的含量雖然不多，但卻與我們的健康息息相關(guān)，缺乏或是攝入過量均會導(dǎo)致人體生理功能的異常。其中，鋅在人體所有的組織及器官中均有分布，尤其在肝臟、肌肉和骨骼中的含量較高。鋅能參與機體內(nèi)200多種酶的合成，從而促進機體生長發(fā)育[1]。鋅是包括巨噬細胞、B淋巴細胞和T淋巴細胞在內(nèi)的免疫細胞發(fā)育和激活所必需[2]，因此鋅還能提高機體免疫，可積極支持呼吸道上皮屏障的完整性，先天和適應(yīng)性免疫功能以及炎癥調(diào)節(jié)，鋅還可能阻止病毒感染，抑制病毒復(fù)制并減輕呼吸道感染患者因氧化應(yīng)激和過度炎癥反應(yīng)引起的損害[3]，可被用于輔助治療各類疾病[4]。但缺鋅問題是一個世界性的營養(yǎng)問題。世界衛(wèi)生組織指出：鐵缺乏是第9位危險因素，鋅缺乏居于第11位[5]。鋅缺乏人數(shù)占世界總?cè)丝诘?/3[6]。我國屬于缺鋅的國家之一。隨著人們生活水平的提高，人群營養(yǎng)狀況在一定程度上有所改善，但微量元素水平仍不容樂觀，尤其體現(xiàn)在各年齡階段的兒童中。我國6歲以下兒童的鋅營養(yǎng)不良率為28.9%～81.2%，地域差異很大[7]。鋅的亞臨床缺乏與兒童免疫系統(tǒng)功能，生長和認知發(fā)育受損有關(guān)[8]。

現(xiàn)有的鋅強化方式可以分為食物強化及強化劑強化。食物強化是預(yù)防缺鋅最好的輔助方法，可以顯著提高鋅的吸收率和生物利用度[9]，但對于兒童來說，可能會因進食意愿及進食量等的影響而受到一定阻礙。鋅強化制劑也可能會導(dǎo)致兒童腸胃不耐受、吸收利用率低等問題。因此，目前有研究嘗試將鋅強化因子賦型于各類食品載體中，以達到更易于接受及更好地吸收利用效果。雖然早在1988年就開始出現(xiàn)補鋅飲料的研究[10]，但目前市場主流的補鋅制劑仍是鋅強化口服液，因此對鋅強化劑賦于食品中的研究仍處在發(fā)展階段，對其進行分析研究有一定的必要性。

1 鋅強化因子賦型于食品載體

日常膳食中，蛋黃、瘦肉、乳制品、海產(chǎn)品、堅果、谷物等都是富含鋅的食物，多食用富含鋅的食物，或補充鋅強化劑，能夠提高酶活力、增強免疫力、改善腸道內(nèi)菌群的平衡等。乳蛋白(尤其是酪蛋白)被廣泛認為是傳遞各種生物活性化合物(包括礦物質(zhì))的良好載體，具有提高的生物利用度的礦物質(zhì)結(jié)合蛋白復(fù)合物可以安全的替代各種功能性食品配方中的無機強化劑[11]。但在日常的飲食結(jié)構(gòu)中，很難保證營養(yǎng)素攝入的均衡性及充分性，因此可通過補充鋅強化的食品，在不添加食物攝入的基礎(chǔ)上，增加鋅元素的攝入[12]；若缺乏狀況較為嚴(yán)重，也可通過口服鋅劑來改善癥狀。但從兒童的腸胃耐受及經(jīng)濟角度出發(fā)，將鋅強化因子賦予食品載體中，通過進食食物來達到補鋅目的仍較為可取。

1.1 鋅強化因子賦型于食品載體的類型

將鋅強化劑加入食品中，或直接在食品中增加鋅含量豐富的食物原料，可以很大程度上減輕鋅制劑對胃腸道的刺激，通過食物原料之間的配合達到更好的消化吸收作用，提高生物利用率。不同的食物載體適用于不同的年齡段人群，例如米粉、嬰幼兒輔食等是針對嬰幼兒開發(fā)的鋅強化食品，但各類淀粉類食物和酸奶則可適用于各年齡段人群。目前，鋅強化的方式主要有3種：營養(yǎng)強化劑強化、富含鋅元素食品強化和富含鋅元素食品配合營養(yǎng)強化劑強化。鋅強化的不同種食品載體見表1。

針對嬰幼兒人群研制的鋅強化食品多為米粉、輔食等，也有在營養(yǎng)包中添加鋅強化劑。嬰幼兒鋅強化米粉、輔食等多使用富含鋅元素的食品原料達到鋅強化的目的，其優(yōu)勢在于幾乎無副作用、易于吸收、天然健康、非常適宜嬰幼兒食用[19]。由佛山科學(xué)技術(shù)學(xué)院研發(fā)的兩種嬰幼兒輔食，都使用各類谷物作為原料，進行不同配比后磨粉蒸煮至糊狀物，制成嬰兒即食富鋅輔食，其中不添加防腐劑及任何補充食品，營養(yǎng)均衡，不易因單純補鋅導(dǎo)致鈣、鐵、銅等元素吸收失衡。

除了在食品中多添加鋅含量豐富的物質(zhì)外，還可以通過生物強化方式培育富鋅食品。利用生物的生長代謝過程將添加的外源無機鋅轉(zhuǎn)化為生物鋅，從而提高其營養(yǎng)價值[23]。生物強化富鋅食品安全可靠、易于吸收且穩(wěn)定性很強。目前主要研究的富鋅食品有富鋅食用菌菇、富鋅酵母、富鋅果蔬等。楊凱等[21]報道，在接種金針菇菌種的培養(yǎng)基中添加硫酸鋅，利用金針菇將無機鋅轉(zhuǎn)化為有機鋅，制得富鋅金針菇粉，加入面粉原料中制成面包，經(jīng)過統(tǒng)計實驗發(fā)現(xiàn)，志愿者食用一段時間后其血清鋅水平得到了很好的維持或提高。一般來說，在金針菇菌絲體培養(yǎng)過程中加入100 mg/L的無機鋅，鋅富集量就能達到約27.62 mg/kg，且其中超過90%的鋅都以有機態(tài)存在[24]。因此，金針菇是一種很好的鋅強化食品載體。

表1 鋅強化因子賦型于食品載體的類型Tab.1 Types of zinc fortifiers with food as carriers

米、面制品是人們?nèi)粘Ｉ攀持惺种匾氖称罚瑢\強化劑添加于這類食品中是一種十分有效地提高營養(yǎng)水平的途徑[13]。但是以淀粉為主要成分的食品用于鋅強化載體時需注意，鋅強化劑在其中的狀態(tài)不穩(wěn)定，易生成難溶物[25]，且在面食加熱、煮制的過程中，其本身的營養(yǎng)元素會因與面團結(jié)合不緊密的原因，易溶于水中從而造成營養(yǎng)流失。為解決這兩個問題，通常采用酶解對淀粉進行處理，使之成為多孔變性淀粉，改善淀粉顆粒的表面結(jié)構(gòu)，表面不平整度提高，便于營養(yǎng)素的吸附[13]。同時營養(yǎng)強化劑、水及多孔變性淀粉混合后，會產(chǎn)生類似蜂窩狀的中空結(jié)構(gòu)，營養(yǎng)強化劑存在于這些中空結(jié)構(gòu)中還能防止氧化分解。或通過酶對淀粉提取，因直鏈淀粉具有獨特的單螺旋結(jié)構(gòu)，可在螺旋腔內(nèi)容納離子，金屬離子可與直鏈淀粉的羥基原子配位，從而形成包含物。以普魯蘭酶水解天然馬鈴薯淀粉，得到直鏈淀粉，通過氯化鋅與直鏈淀粉反應(yīng)，合成了粗糙變形外觀的淀粉顆粒，即為直鏈淀粉-鋅包合物。在最佳工藝下制備的W-Zn和C-Zn，質(zhì)量分?jǐn)?shù)分別為128 mg/g 和82.05%[26]。因此，酶法改性淀粉或提取淀粉不僅能解決營養(yǎng)素不穩(wěn)定的問題，還可通過營養(yǎng)強化劑的添加，彌補淀粉中的營養(yǎng)流失。

除酶法以外，還可在高植酸玉米粉中加入NaFeEDTA復(fù)合物，由于在消化過程中pH的變化發(fā)生部分解離，與鋅結(jié)合并增加其利用率，也是一種解決鋅攝入不足、利用率低的方法[27]。

1.2 鋅強化因子賦型于食品載體補充劑的分類

目前，在各類補鋅產(chǎn)品中添加的鋅補充劑可以分為3種：無機鋅補充劑、有機鋅補充劑、生物鋅補充劑。有機鋅和無機鋅仍然是目前補鋅產(chǎn)品常用的鋅強化劑。

無機鋅如硫酸鋅、氧化鋅等因其較為低廉的價格，被目前市面上較多的營養(yǎng)補充食品選擇作為鋅強化劑，能夠在一定程度上可補充體內(nèi)的鋅元素。然而無機鋅在小腸弱堿性環(huán)境中易形成不溶性鹽，導(dǎo)致吸收率很低，僅有7%，而且還可能產(chǎn)生不耐受等不適反應(yīng)。

有機鋅包括葡萄糖酸鋅、氨基酸鋅、檸檬酸鋅、乳酸鋅等，生物利用率相比無機鋅較高，但也僅為14%。雖然有機鋅可以與氨基酸或小分子肽結(jié)合，從而促進鋅的吸收，但其會對腸胃造成一定程度的刺激，因此必須在飯后食用，也不太適合嬰幼兒等胃腸脆弱的人群食用。葡萄糖酸鋅作為常見補鋅藥物的主要成分，其補鋅能力優(yōu)于其他有機鋅，但若想將其作為食品中的主要鋅補充劑，仍需解決其不良影響的問題。有研究通過凝膠包埋的方式，有效控制有機鋅對于腸胃的刺激[14]。使用凝膠包裹鋅組分，阻止鋅鹽在胃中被胃酸消化，一方面可以很好地提高生物利用率，另一方面還能降低乃至消除其對腸胃的刺激。通過體外抗消化實驗，對溶出的鋅進行測定，發(fā)現(xiàn)凝膠包埋鋅組分后，鋅的保留率可以達到86%[28]。

目前，最具有發(fā)展前景的鋅補充劑為生物鋅，相比于無機鋅強化劑和有機鋅強化劑能更好地被人體吸收利用。通過在生物生長過程中添加硫酸鋅或葡萄糖酸鋅等鋅鹽，利用生物生長和代謝過程，達到營養(yǎng)素富集的作用，將有機鋅和無機鋅轉(zhuǎn)化為生物鋅，更有利于人體吸收[24，29]。馬鈴薯塊莖中鋅的含量具有廣泛的遺傳多樣性，鋅濃度的遺傳力相對較高，通過常規(guī)育種，鋅質(zhì)量分?jǐn)?shù)可達33 mg/kg[30]。李成晨等[31]對馬鈴薯中的鋅生物強化進行了研究，給馬鈴薯施鋅肥，可使馬鈴薯塊莖中的鋅質(zhì)量分?jǐn)?shù)增加244.58%；但馬鈴薯中生物鋅的轉(zhuǎn)換仍受到其自身運輸?shù)南拗疲R鈴薯塊莖中約有17%的鋅存在于其表皮中[32]。因此，通過施加鋅肥來種植富含生物鋅的作物，存在一定程度的限制，成本和生物轉(zhuǎn)化率都需要考慮在內(nèi)，也因此需要進一步的研究，進行精準(zhǔn)施肥或提高作物對肥料的吸收率。但總體來說，生物鋅作為最新型的鋅補充劑，生物利用率高，幾乎無副作用，具有良好的前景。

根據(jù)各類鋅補充劑的特點、鋅補充食品面向的受眾人群及功效目的等，各類補鋅食品中所添加的鋅補充劑往往不同，鋅強化因子賦型于食品載體補充劑的分類見表2。

表2 鋅強化因子賦型于食品載體補充劑的分類Tab.2 Classification of zinc fortifiers with food as carriers

2 鋅強化因子賦型于嬰幼兒食品載體

目前專項補鋅的輔食較少，更多研究關(guān)注于通過添加輔食預(yù)防嬰幼兒缺鈣或缺鐵方面，補鋅制劑也多為口服液，向較為嚴(yán)重的缺鋅患兒進行鋅補充。夏鐘意等[33]在對0～10歲兒童血液中微量元素的檢測中發(fā)現(xiàn)，在2 030名受檢兒童中缺鋅人數(shù)最多，占總檢測人數(shù)的14.58%；而缺鈣和缺鐵人數(shù)接近且較少，分別為5.67%和5.12%。因此，針對嬰幼兒的補鋅輔食或各類以食品為載體的鋅強化產(chǎn)品需受到更多的重視。

2.1 鋅強化因子賦型于嬰幼兒食品載體補充劑的分類

目前，補鋅的產(chǎn)品主要有補鋅營養(yǎng)包、補鋅輔食、葡萄糖酸鋅顆粒、葡萄糖酸鋅口服液、葡萄糖酸鈣鋅等產(chǎn)品，其中用于專項補鋅的產(chǎn)品，多為一些口服液，如葡萄糖酸鋅口服液等，其對于一些腹瀉或免疫力低下引起的病癥具有較好的輔助治療作用。少數(shù)的鋅補充營養(yǎng)包或輔食對于預(yù)防鋅缺乏也有明顯的作用。不同補鋅產(chǎn)品對于嬰幼兒缺鋅相關(guān)癥狀的影響見表3。

張嫻等[6]對云南貧困少數(shù)民族地區(qū)嬰幼兒的微量元素營養(yǎng)狀況進行了統(tǒng)計分析，在5種微量元素中，鋅的缺乏率最高，缺乏率達68.9%。其原因可能是云南地處內(nèi)陸，難以獲得鋅含量高的海產(chǎn)食品，又因經(jīng)濟貧困，少食牛乳、動物制品等。添加補鋅營養(yǎng)包后，血鋅達標(biāo)人數(shù)就有了明顯的上漲。對于貧困地區(qū)，通過補充聯(lián)合國免費發(fā)放的營養(yǎng)包達到補鋅目的可作為選擇之一，也可嘗試通過指導(dǎo)種植富鋅作物，如富鋅水稻、富鋅小麥等，自主在膳食中使用生物鋅含量高的食物，以達到預(yù)防缺鋅的目的。

目前，較多的補鋅輔助治療的研究都聚焦在對腹瀉的作用上，且選用的鋅補充劑均為葡萄糖酸鋅。葡萄糖酸鋅等水溶性鋅鹽因其高溶解度和生物利用度而被廣泛用作預(yù)防缺鋅的補充劑[44]。補鋅對于輔助治愈腹瀉的作用是通過改善腸黏膜對水和鈉的吸收，促進腸黏膜細胞的再生，修復(fù)腸黏膜，減少水和電解質(zhì)的分泌，從而有效緩解腹瀉的癥狀[38]。補鋅降低了兒童腹瀉和急性下呼吸道感染的發(fā)生率和嚴(yán)重程度[45]。同時補鋅可提高腸腔內(nèi)各種酶的活性及水平，可進一步促進細胞的免疫功能，從而有效預(yù)防腹瀉。在表3中，不添加鋅補充劑的組別治愈率在75%～78%，而添加鋅輔助治療的組別治愈率則在92.5%～100%。但添加葡萄糖酸鋅制品需注意控制用量，且須飯后服用，葡萄糖酸鋅相較其他有機或無機鋅補充劑的毒性較小，但若服用劑量過大，也會引起惡心、嘔吐等不適反應(yīng)[36]。同時，添加補鋅劑治愈的腹瀉在后續(xù)3月中再次發(fā)生腹瀉的概率均降低，但是否可以在一定程度上減少患兒的服藥治療時間，以進一步降低鋅制劑帶來的不良反應(yīng)仍需進一步研究。各項研究仍表明，WHO推薦的通過補鋅輔助治療腹瀉的方案對于我國嬰幼兒具有很強的可行性，但鋅制劑帶來的不適反應(yīng)仍需被著重考慮，更可行的方向是，通過在嬰幼兒日常飲食中進行鋅強化，如食用富含生物鋅的食品或鋅強化食品來達到對鋅缺乏的預(yù)防作用，也在一定程度上預(yù)防因鋅缺乏導(dǎo)致的腹瀉。

表3 不同補鋅產(chǎn)品對于嬰幼兒缺鋅相關(guān)癥狀的影響Tab.3 Effects of different zinc supplements on zinc-deficiency symptoms in infants and young children

使用賴氨葡鋅顆粒對兒童厭食進行輔助治療相比僅使用葡萄糖酸鋅的效果更佳，甚至治愈率達到100%。其原因可能是賴氨葡鋅顆粒的主要成分為鹽酸賴氨酸及葡萄糖酸鋅，氨基酸的存在對于鋅的吸收及生物利用具有一定的輔助作用。同時，賴氨酸本身是人體重要的必需氨基酸之一，可以幫助機體充分消化吸收及利用蛋白質(zhì)，從而達到改善食欲的效果，對于治療厭食有一定的輔助作用。因此，為預(yù)防和治療因缺鋅引起的小兒厭食癥，補鋅是最為關(guān)鍵的，可以配合補充氨基酸。許多食物中含有豐富的人體必需氨基酸，如大豆、牛乳中就含有豐富的賴氨酸，可以嘗試在這些食物中進行鋅強化，可以很大程度地促進鋅的吸收利用，以達到更好的預(yù)防鋅缺乏的作用。

2.2 鋅強化因子賦型于嬰幼兒食品載體的不良反應(yīng)

在使用鋅補充品輔助治療各類疾病的時候，相比單一使用藥物治療的不良反應(yīng)率會相對較低。郭曉蓓[46]統(tǒng)計了補鋅治療小兒腹瀉后，總有效率可達96.4%，其不良反應(yīng)發(fā)生率為5.36%。補鋅輔助治療不會加重不良反應(yīng)，且輕微的不良反應(yīng)在治療過程中在未予以處理的情況下能夠自行緩解，因此是可以被接受的。范振敏[47]統(tǒng)計得到使用鋅制劑輔助治療小兒腹瀉后的不良反應(yīng)率為4.88%，其中惡心嘔吐和便秘的不適癥狀各占一半，雖然相比單一藥物治療的不良反應(yīng)率(12.20%)有較明顯的下降，但仍需嚴(yán)格注意補鋅劑添加的計量。

目前鋅補充劑多用的仍為以葡萄糖酸鋅為例的有機鋅制劑，不良反應(yīng)的出現(xiàn)率均在5%左右，且較多為惡心、嘔吐等。但對于生物鋅及生物強化富鋅食品食用后的不良反應(yīng)，現(xiàn)在仍沒有系統(tǒng)地分析研究，富鋅食物對于機體內(nèi)各種微量成分的促進作用已經(jīng)得到證實，但對于服用者宏觀的營養(yǎng)狀況是否有顯著改善，仍需進一步證實。

3 結(jié) 論

目前，全球的鋅缺乏狀況都較為嚴(yán)峻，但受重視程度仍然不夠，體現(xiàn)在專項補鋅的輔食及營養(yǎng)包種類均較少。補鋅制品仍多為藥用的口服液、顆粒等，以食物為載體的補鋅產(chǎn)品研制仍然較少。

現(xiàn)有的補鋅食品多使用淀粉含量高的食物作為載體，例如面包、面條、米粉等。然而鋅強化劑在淀粉種狀態(tài)不穩(wěn)定，易生成難溶物。乳制品是鋅強化因子的良好載體，乳制品中的鋅含量本身較高，尤其酸奶的鋅含量高于牛奶，再進一步進行鋅強化，可以在原有基礎(chǔ)上成為更為有效的補鋅產(chǎn)品。在鋅強化劑方面，現(xiàn)在最常使用的仍為以葡萄糖酸鋅為代表的有機鋅，但有關(guān)生物鋅的研究也正在日益完善，越來越多的生物強化富鋅食物被研發(fā)出來，例如富鋅馬鈴薯、富鋅水稻、富鋅可食用菌。通過對食物進行生物鋅強化，可以作為未來食物載體中鋅強化很好的研究方向。

許多研究表明，補鋅不僅在營養(yǎng)素缺乏方面有一定的必要性，在輔助治療各類缺鋅疾病方面也有很好的作用，但目前各類鋅補充藥物仍有不可忽視的不良反應(yīng)，易引起惡心、嘔吐、便秘等。通過食物作為載體進行鋅強化，食物中含有的其他微量元素及氨基酸等物質(zhì)均可對鋅的吸收利用起到一定的協(xié)同作用，且有效緩解其不良反應(yīng)。對于生物鋅補充劑可能引起的不良反應(yīng)還需進行進一步研究。