矿物质与微量元素类强化剂
出处：按学科分类—工业技术 中国轻工业出版社《焙烤工业实用手册》第217页（5991字）
(一)钙(Calcium)
钙是人体内必需的常量矿物元素。成年人体内的钙含量约为1．3kg，占到体重的2%。其中有99%的钙集中分布在骨骼和牙齿中，剩余的1%钙则广泛分布于软组织和细胞外液中。
钙对于所有生物体都是必需的，它既是生物体内重要的结构组织成分，又作为生理作用离子参与细胞的多种生理过程。钙的生物钙化关系到骨骼和牙齿等机体硬组织的形成。钙离子是血液凝固、心脏和肌肉收缩与舒张、神经兴奋与传递、维持与发挥细胞膜正常生理功能、多种酶的激活及体内的酸碱成平衡等所必需的。
人体缺钙对儿童会发生佝偻病，对成年人会发生骨软化，对老年人会发生骨质疏松等症状。机体因钙、磷的异常代谢会出现高钙或低钙血症，由此可引起其他疾病。有人认为肾结石与大量的钙摄入有关。
在我国居民膳食结构中，以植物性食物为主，钙的实际摄入量远远低于推荐标准，缺钙现象相当普遍，钙是很有必要进行强化的矿物质元素。科学、合理地补钙，可有效地提高国民的健康水平。
在谷类及其制品中添加的钙类矿物质营养强化剂有：柠檬酸钙、葡萄糖酸钙、碳酸钙或生物碳酸钙、乳酸钙、磷酸氢钙、天冬氨酸钙(螯合型)、L－苏糖酸钙、甘氨酸钙、枸橼酸苹果酸钙、骨质磷酸钙、珍珠乳酸钙以及其他钙源物质。
一般说来，有机态的钙利用率较高，但价格也相对较高；而无机态的钙吸收率较低，价格也便宜。
钙类营养强化剂用于谷类及其制品中的最大使用量，以元素钙计强化量为1．6～3．2g／kg。
以下介绍几种常用的矿物质钙制剂：
1．葡萄糖酸钙(Calcium gluconate)
葡萄糖酸钙为白色结晶颗粒或粉末，无味无臭。溶于水，不溶于乙醇和其他有机溶剂。水溶液pH为6～7，熔点201℃(分解)。在空气中稳定。
按我国GB 14880－1994《食品营养强化剂使用卫生标准》规定，葡萄糖酸钙作为营养强化剂可用于谷类及其制品中，最大使用量为18～36g／kg。
葡萄糖酸钙在油炸食品、糕点等生产中，添加在谷麦粉中，可螯合金属离子，延缓油脂氧化及防止制品变色。
2．碳酸钙或生物碳酸钙(Calcium carbonate)
本品为白色晶体粉末，无臭，无味。相对密度2．5～2．7，在空气中稳定，加热至825～897℃发生分解并产生二氧化碳和氧化钙。几乎不溶于水和乙醇，难溶于稀硫酸。易吸收臭气，轻微吸湿。溶于稀酸，并产生二氧化碳。
轻质碳酸钙的质量指标(GB 1898－1987)：碳酸钙(以干基计)≥98．2%，水分≤1．0%，盐酸不溶物≤0．10%，铁(以Fe计)≤0．04%，重金属(以Pb计)≤0．003%，砷(以As计)≤0．0004%，钡(以Ba计)≤0．05%。
按我国GB 14880－1994《食品营养强化剂使用卫生标准》规定，碳酸钙或生物碳酸钙作为营养强化剂可用于谷类及其制品中，最大使用量为4～8g／kg。
3．乳酸钙(Calcium lacatate)
本品为白色或乳白色晶体颗粒或粉末，几乎无臭，无味。加热至120℃成为无水物。溶于水，呈透明或微浊的溶液，易溶于热水。水溶液的pH为6．0～7．0，几乎不溶于乙醇、乙醚和氯仿。略有分化性，但吸收率较高。
乳酸钙质量指标(GB 12497－1990)：乳酸钙含量≥98．0%，水解液试验合格，干燥失重通过试验(五水盐22%～27%，三水盐15%～20%，一水盐5%～8%，干燥型≤3%)；游离酸(以乳酸计)≤0．45%，游离碱合格，挥发性脂肪酸合格，砷(以As计)≤0．0003%，重金属(以Pb计)≤0．002%，镁及碱金属≤1%。
按我国GB 14880－1994《食品营养强化剂使用卫生标准》规定，乳酸钙作为营养强化剂可用于谷类及其制品中，最大使用量为12～24g／kg。
乳酸钙也可作面包、糕点的缓冲剂、膨松剂。
(二)铁
铁是最早发现的人体必需微量元素。正常人体内含铁总量为3～4g，集中在血液里，但所有的活细胞都含有铁。缺铁是世界上最常见的营养性疾病之一。
铁是构成血红蛋白、肌红蛋白的必需成分，铁的生理功能主要是参与体内氧和二氧化碳的转运、交换和组织呼吸过程。作为机体若干重要酶系的活性部分，铁与氧化磷酸化、卟啉代谢、胶原合成、淋巴细胞与粒细胞功能、神经介质的合成与分解、躯体与神经组织的发育都有关系。
缺铁可能影响全身一系列功能系统，损害吞噬细胞的杀菌能力，降低免疫力。长期缺铁会导致缺铁性贫血或营养不良性缺铁等症状。
如过量服用铁剂会发生急性中毒，尤其多见于儿童。铁的慢性中毒也称铁过度积累，铁沉着在肝脏造成伤害。
我国的膳食结构以谷物、蔬菜为主，铁的吸收量难以满足人体对铁的生理需要，因此需要进行补充。
为使铁强化食品起到有效的作用，首先要清楚需要补铁的人群，然后再选择一种合适的铁剂和适当的食品来进行强化。铁强化剂的选择，必须从生物利用率、加入后食物的色香味、稳定性以及价格等几方面进行考虑，但有时不可兼得。铁剂与食物的比例应根据具体情况，如人群的缺铁程度、食品每日消耗量、对食品风味及稳定性的影响而加以考虑。
在谷类及其制品中添加的铁类矿物质有：硫酸亚铁、葡萄糖酸亚铁、柠檬酸铁、富马酸亚铁、柠檬酸铁铵、氯化高铁血红素、铁卟啉、乙二胺四乙酸铁钠、甘氨酸亚铁、乳酸亚铁等。
铁类营养强化剂用于谷类及其制品中的最大使用量，以元素铁计强化量为24～48mg／kg；用于婴幼儿食品中，以元素铁计强化量为60～100mg／kg。
1．硫酸亚铁(Ferrous sulfate)
硫酸亚铁又称铁矾、绿矾。为蓝绿色单斜晶系晶体或颗粒，无臭，味咸涩。易溶于水(1g／1．5mL，25℃)，不溶于乙醇。干燥的空气中可风化，潮湿空气中会氧化成棕黄色碱式硫酸铁。10%水溶液pH为3．7。加热至20～73℃可失去3个分子结晶水，至80～123℃失去6个分子水，至156℃以上可变成碱式硫酸铁。
按我国GB 14880－1994《食品营养强化剂使用卫生标准》规定，硫酸亚铁作为营养强化剂的使用范围和最大使用量分别为：用于谷类及其制品的强化量为120～240mg／kg，用于婴幼儿食品的强化量为300～500mg／kg；用于高铁谷类及其制品(每日限食这类食品50g)的强化量为860～960mg／kg。
2．葡萄糖酸亚铁(Ferrous gluconate)
本品为黄灰色或浅黄绿色晶体颗粒或粉末，微有类似焦糖的气味，几乎不溶于乙醇，易溶于水(10g／100mL，温水)。5%水溶液呈酸性，水溶液加葡萄糖可使其稳定。
按我国GB 14880－1994《食品营养强化剂使用卫生标准》规定，葡萄糖酸亚铁作为营养强化剂的使用范围和最大使用量分别为：用于谷类及其制品的强化量为200～400mg／kg，用于婴幼儿食品的强化量为480～800mg／kg，用于高铁谷类及其制品(每日限食这类食品50g)的强化量为1400～1600mg／kg。
(三)锌(Zinc)
锌是人体内必需的微量元素之一，正常人体内含锌2～3g，主要分布于肌肉(≥50%)、骨骼(≤30%)和皮肤(≤20%)。
锌参与体内多种金属酶的组成，在组织呼吸和物质代谢中起重要作用；是细胞膜的组成部分之一，具有保护和稳定生物膜的作用；广泛参与核酸和蛋白质的代谢，促进机体的生长发育和组织再生，对胎儿的生长发育也很重要。锌能调节免疫功能，对内分泌系统产生影响，能改善味觉并促进食欲，促进维生素A的正常代谢和视觉功能，保护皮肤和骨骼的正常功能，促进智力发育。
人体缺锌会引起多种疾病，如侏儒症、糖尿病、高血压、生殖器及第二性特征发育不全、男性不育等疾病。缺锌时儿童生长发育停滞，引起味觉减退及食欲不振，皮肤干燥、粗糙，发生肠原性肢体皮炎。锌与心血管疾病和肿瘤都有一定关系。
如过量摄入锌剂也会发生急性或慢性锌中毒综合征，表现为上腹疼痛、腹泻、恶心、呕吐等症状，还出现易激动、头痛和嗜睡等现象。
一般儿童缺锌的情况较为普遍，我国大约有60%儿童锌水平低于正常值。
在谷类及其制品中添加的锌类矿物质有：硫酸锌、葡萄糖酸锌、柠檬酸锌、甘氨酸锌、乳酸锌等。
锌类营养强化剂用于谷类及其制品中的最大使用量，以元素锌计强化量为20～40mg／kg；用于婴幼儿食品中，以元素锌计强化量为25～70mg／kg。
1．硫酸锌(Zinc sulfate)
硫酸锌为无色透明棱状或细针状结晶或晶体粉末，无臭，味涩。七水合物在室温、干燥空气中逐渐粉化，一水合物加热至283℃失水。溶于水和甘油，而不溶于乙醇。水溶液呈酸性。
按我国GB 14880－1994《食品营养强化剂使用卫生标准》规定，硫酸锌作为营养强化剂的使用范围和最大使用量分别为：用于谷类及其制品的强化量为80～160mg／kg，用于婴幼儿食品的强化量为113～318mg／kg。
2．葡萄糖酸锌(Zinc gluconate)
葡萄糖酸锌为白色或类似白色颗粒或晶体粉末，含有三分子结晶水或无水物，无味、无臭。易溶于水，极难溶于乙醇。本品于体内吸收率高，对肠胃无刺激。
葡萄糖酸锌的质量指标(GB 8820－1988)：含量(以C12H22O14Zn计)97．0%～102．0%，水分≤11．6%，还原物质(以C6H12O6计)≤1．0%，氯化物(以Cl－1计)≤0．05%，硫酸盐(以
计)≤0．05%，砷(以As计)≤0．0003%，铅(以Pb计)≤0．001%，镉(以Cd计)≤0．0005%。
按我国GB 14880－1994《食品营养强化剂使用卫生标准》规定，葡萄糖酸锌作为营养强化剂的使用范围和最大使用量分别为：用于谷类及其制品的强化量为160～320mg／kg，用于婴幼儿食品的强化量为195～545mg／kg。
(四)硒(Selenium)
硒是生命科学中最重要的必需元素之一。硒具有多方面的生理功能，最重要的是清除机体内产生过多的活性氧自由基，含硒的谷胱甘肽过氧化物酶(GSH－Px)等和硒化物均有此作用。硒能有效地提高机体的免疫水平，可作为部分重金属(如镉、汞、砷、铅等)的天然解毒剂，锌还可降低黄曲霉毒素B1的毒性。
流行病学调查表明，部分地区的癌症死亡率与机体内的硒水平呈负相关。动物试验证实硒具有很好的抗化学致癌功效，补充适量的硒可作为抵抗肿瘤侵袭的一种安全而又简便的手段。已经证实，缺硒与动脉硬化、冠心病和高血压等心血管疾病关系密切，硒的抗衰老作用正日益受到人们的关注。缺硒是克山病和大骨节病的主要患病原因。
长期摄入过量的硒会导致慢性硒中毒，主要症状是肠胃障碍、黄疸、贫血、毛发脱落、指甲皮肤病变以及神经系统损伤等。
为保证人体健康，每天应摄入足够的硒。由于天然食物中的硒含量普遍较低，除了从日常食物中摄取微量的硒外，额外地补充富硒制品也是很必需的。我国批准用于补硒的营养强化剂有亚硒酸钠、富硒酵母、硒蛋质等。
我国GB 14880－1994《食品营养强化剂使用卫生标准》规定，亚硒酸钠用于谷类及其制品的强化量为300～600mg／kg，如以元素硒计强化量为140～280μg／kg。亚硒酸钠在饼干中的最大使用量为240μg／kg。
在国外，富硒麦芽也是一种良好的功能性富硒食品配料，可用来生产富硒饼干、面条、面包和富硒早餐谷物食品等。