第一節 食物營養強化概況
大規模的和特殊人群的營養幹預與營養補充的生物學效果數據顯示，營養強化食品對提高和改善營養狀況具有顯著效果。近百年的實踐證明營養強化是改善營養狀況的十分有效的方式。食物營養強化作為營養改善的方式在全球範圍內普遍開展，成為各國政府和居民改善營養的主要手段。營養強化食品在世界各地都實現了商業化，營養強化食品作為特殊的營養商品已經成為人們生活中不可或缺的食品類別。
一、食物強化
聯合國食品法典委員會（CodexAlimentarius）把食物強化定義為：承擔最小安全風險的前提下，為使公眾健康受益，有意提高食品中基本營養素包括維生素和礦物質含量的實踐活動。一些國家食物強化的曆史已有近百年，食物強化為改善人類營養狀況產生的作用是巨大的，甚至是不可估量的。
食品應有較好的色、香、味、形等感官性狀，更應有一定的營養價值。人類的營養需求是多方麵的，任何一種天然食品或傳統食品並不能完全滿足人體對各種營養素的需求，特別是在食品的烹調加工、運輸、貯存等過程，往往還可能造成營養素的損失。營養強化的目的是用於補充天然食品中某些營養素的不足，以增加天然營養素的含量；補償加工中的損失，提高食品的營養價值，防止由於缺乏營養素所導致的各種特殊疾病。目前，強化食品逐漸進入居民的日常飲食中，其應用涉及調味品強化（如碘鹽、鐵強化醬油）、主食強化（如麵粉、大米）、乳粉（如嬰幼兒配方乳粉）、飲料（如果汁）等。
強化食品生產所需要的重要原料就是營養素，包括營養素單體（主要是微量元素和維生素）和多種營養素複配的營養素產品。這類產品已發展成為獨立的產業門類。
（一）食物強化的必然性
人類自身的發展曆史一再證實，單獨靠經濟發展使營養狀況自然改善的方式是不夠的。越來越多的國家和國際組織把享受充分營養作為人的基本生存權利。保障營養就如同其他社會基礎保障一樣重要而必需。
為了更好地進行營養改善和營養指導，營養科學工作者不斷地探究從受孕開始的人生整個生命周期中不同生理時期的生理特點和營養需求，並且試圖了解人生早期營養狀況對其此後的各生理時期的健康狀況和壽命的影響。同時，營養工作者與社會其他行業如食品工業、農業部門及其他政府部門一同試圖努力尋找可持續且有效的途徑來滿足各類人群的營養需求。很顯然，生活在不同國家、地區和不同經濟水平條件下的人群的食物構成存在差別，營養科學家在對膳食結構的研究中，發現膳食結構是營養狀況的最基本影響因素。因此使膳食結構合理化被認為是改善營養狀況的根本方式。然而，膳食結構的成因是十分複雜的，其與人種、曆史、地理、氣候、文化、經濟乃至宗教等各方麵都有著密不可分的關係，按照營養學的基本原理設想的膳食結構，隻能在宏觀層麵影響現實膳食結構的走向，基於營養學本身發展和認識的發展，很難想象在某一特定的時期，現實膳食結構與營養學家設定的理想膳食結構相吻合。我國營養學家一直致力於從營養學角度影響和誘導我國膳食結構的變化，並且取得了一定的成績。
提高居民的營養知識水平，宣傳重視營養的重要意義，也被認為是改善營養的重要方式之一。許多科學觀察表明，在不改變任何其他條件的情況下，單獨進行營養教育，改變人群的營養認知水平，就可以顯著改變營養狀況，減少營養缺乏症的發生率。營養知識水平是國民科學素養的具體反映，也是營養教育在現行教育體製中所占地位的直接反映。我國把教育作為國家發展的重要戰略，但目前教育水平和國民科學素養水平亟待提高，營養教育可謂任重道遠。
營養素補充劑被認為是在不改變膳食結構和營養認知水平的基礎上可有效改善營養狀況的途徑。營養素補充劑是應用於改善特殊人群如在高寒、高溫、高海拔特定環境條件下營養需求較高又難以獲得平衡膳食的人群；從事特殊職業工作或生活不規律的難以獲得充足食物營養保障的職業；處於斷乳或孕產哺乳等特定營養需求水平較高的生理階段等人群，均應在某一時段采用營養補充劑的方式來進行營養改善。但由於經濟消費水平和生活習慣等原因營養補充劑並不適合大多數人群的營養改善。
因此除了以上各種營養改善的方式，還應該有一種更為經濟、適應於廣大人群且時效性相對更強的營養改善方式。經過人類近百年的實踐，應該說這種方法已經得到了，這就是食物強化的方法。其特點是不改變人群的飲食習慣、安全可靠、不需要使用者擁有更多的營養知識、通過法規、標準和宣傳等方法，政府可以有效發揮作用促進強化食物的發展。國際經驗表明，一些國家成功使用食物強化的方式改善了居民的營養狀況。食物強化作為營養改善的重要方式是有其曆史必然性的。
（二）食物強化的種類和方式
食物強化分主食強化、輔食強化、調味品強化和嬰幼兒食品強化等。
國外主食強化應用最多的是麵粉，大米的強化在許多國家也已經開始，主食強化目的是增補或複原營養素的含量，適用於大規模應用，許多國家早在60年前就開始強化麵粉立法工作。主食的強化不應改變主食原有的性狀和加工特性，強化的營養素應根據居民膳食結構特點，有目的選用易缺乏且對人體極為重要的營養素，如鐵、維生素B1、維生素B2等，添加的營養素強化劑還應考慮價格和吸收性等因素。
在我國輔食強化產品有餅幹、糖果、飲料等，強化的營養素和量可按各個人群需求設計，如鈣、鐵、維生素C、DHA、牛磺酸等，此類產品目前基本上是由企業自行生產推廣，沒有政府部門的幹預行為。
調味品強化有碘鹽、鐵強化醬油、維生素A強化食用油等，調味品與主食一樣，都是家庭烹調必備品，很容易大規模進行推廣。目前唯一被立法強製進行食物強化的是碘鹽。
嬰幼兒食品強化是食物強化產品最多的一類，特別是配方奶粉，按嬰兒不同階段所需求營養素的變化設計不同的營養配方，是所有自願強化食品中強化率最高的品種。另外，嬰幼兒輔食的營養強化也越來越被重視。
（三）國際與中國食物強化的曆史
營養學長期積累的經驗和一些研究數據表明，通過在食物中補充某種特定的營養素可以十分顯著地改善營養不良的症狀。因此在20世紀初，一些國家開始嚐試使用把某種營養素加在某種食品中，以控製營養缺乏導致的健康問題。發展到後來，一些工業化程度較高的國家不僅宣傳推動企業可以自由選擇生產的強化食品，為了提高強化食品對營養缺乏幹預的效果和人數，還開始采用國家立法的方式對一些主食進行強製性營養強化。我國營養強化工作起步較晚，在20世紀80年代中期出現並逐漸發展起來。總體來說，營養強化在我國還屬初級階段需要全麵促進和推動。國際國內食物強化發展情況如下：
1.國際食物強化
1900年，瑞士最先在食鹽中加碘，預防甲狀腺腫大。
1915年，美國開始商品化生產碘鹽。
1918年，丹麥在人造奶油中添加魚肝油。
1936年，美國政府建議在牛奶和人造奶油中強化維生素A和維生素D。
1941年，美國公布食品強化法，規定在小麥麵粉和麵包中必須強化維生素B1、維生素B2、尼克酸和鐵。
1944年，加拿大立法進行麵粉及其製品的強化。
1948年，菲律賓開始大米強化和味精中維生素A強化。
1949年，日本進行大米強化。
1955年，WHO建議，向運往發展中國家的牛奶中強化維生素A和D。
目前已有30餘個國家進行了強製性的食物強化，近百個國家進行了市場性的食物強化。
2.中國食物強化
1954年，中央衛生研究院營養學係進行嬰幼兒配方食品研究工作。
1956年，我國將碘缺乏防治列入工作計劃。
1959年，衛生部幹預新疆煙酸缺乏症。
1976年，衛生部推廣硒預防克山病措施。
1981年，中國乳品工業檢驗中心組織配方奶粉的研發工作。
1987年，衛生部製定了《食品營養強化劑使用衛生標準》（試行）。
1993年，我國立法強製實行食鹽加碘。
1994年，衛生部製定《食品添加劑使用衛生標準》（GB2760—1994）。1996年，衛生部製定《食品營養強化劑使用衛生標準》（GB14880—1996）。
1997年至今，衛生部每年對《食品添加劑使用衛生標準》品種進行增補及擴大使用範圍。
1997年，我國開展鐵強化醬油預防缺鐵性貧血研究工作。
2002年，鐵強化醬油、強化麵粉、維生素A強化食用油進入市場，並受到廣泛關注。
我國食物強化工作在20世紀80年代後起步並逐步發展。1986年頒布，1994年、1996年兩次修訂的《食品營養強化劑使用衛生標準》是我國進行食物強化的基礎法規，其中詳細規定了營養素種類、品種、使用範圍、每公斤使用量等。食品法規的規範、政府的關注、國際強化經驗的借鑒、營養強化劑品種的豐富、外來品的技術移植、人們對營養健康的需求等一係列因素，推動了我國食物強化工作的開展。在2000年，衛生部、教育部、農業部和體育總會共同給國務院的“關於改善我國兒童青少年體質與健康狀況的報告”中提出將麵粉、醬油和兒童輔助食品的營養強化作為改善兒童青少年體質的具體措施。強化麵粉、鐵強化醬油已成為國家營養改善措施和推廣的食物強化項目。
目前我國強化的產品涉及穀物類及製品、調味品、乳製品、食用油品、飲料等，其中除調味品中的碘鹽為國家強製性食物強化外，其他食物強化目前都為企業自願性的強化，如目前已較大規模推廣的維生素A強化食用油、鐵強化醬油、強化麵粉、嬰幼兒配方奶粉等。另外，也包括純企業行為的強化食品，如維生素飲料、加鈣加鐵加鋅餅幹、營養糖果等。
二、營養強化劑
人體日常所需的營養素高達40餘種，按需求量可分為宏量營養素和微量營養素。宏量營養素包括蛋白質、脂肪、碳水化合物、水；微量營養素包括維生素和礦物質（包括常量元素和微量元素）。
營養強化劑即為商品化的營養素。商品營養素按商業用途，在我國分成藥用原料級、食品添加劑級、飼料添加劑級。用於人類的營養強化劑分為藥用原料級或食品添加劑級。營養強化劑作為商品營養素中的一大類，列入GB14880—1994《營養強化劑使用衛生標準》（及增補品種）的種類主要有氨基酸及含氮化合物、脂肪酸、維生素類、礦物質類。這些類別的強化劑是人們食品中最易缺乏和實際需要強化的營養素。
三、營養強化劑在我國的發展與現狀
（一）我國營養強化劑的管理
新中國成立前，我國一些醫院如協和醫院采用鈣片治療小兒缺鈣等營養缺乏症，說明當時已有營養素的供應。新中國成立後，營養素主要作為醫藥原料進行管理和供應。隨著營養素需求的增加，特別在食品工業中應用，營養素作為食品原料成為必然。
1986年11月14日，衛生部頒布了《食品營養強化劑使用衛生標準》（試行），第一次對食品營養強化劑進行定義，並將11種的營養強化劑納入食品添加劑的一類進行管理，使我國食品營養強化有法可依，扭轉了以往營養強化劑在使用、生產和宣傳方麵的混亂現象。
隨著國民經濟的發展和改善人民營養的需要，1994年又重新修訂了“食品營養強化劑使用衛生標準GB14880—1994”，大幅度增加和明確了營養強化劑在食品中的應用，並規定了強化範圍和使用量。1996年及以後，每年又進行品種增補和使用範圍的擴大。到目前為止，分四大類，三十多種營養素，共一百三十多個營養素單體，已基本滿足目前市場營養強化的需求。
由於法規的頒布、實施，政府監管力度的加強，營養強化劑的生產、流通、應用有了統一的管理規範，大大促進營養產業的有序發展。
（二）營養強化劑在我國的發展
早在20世紀50年代，許多家庭使用魚骨經烘焙製粉，以增加兒童鈣質的攝入。在設計嬰兒代乳粉配方時，以豆粉和奶粉為主要原料，添加骨粉或乳酸鈣來增加鈣質。另外，在給嬰兒配製喂養餐時，建議加入魚肝油，以補充維生素A和維生素D。由於我國當時的製藥工業落後，僅可供應少數幾種營養素如鈣、魚肝油等。這些營養素來自一些含量較高的食物資源，主要通過濃縮和簡單提取獲得。這些營養素主要應用於嬰幼兒營養食品，當時這些食品在我國開始了小規模試生產。
進入20世紀70年代，若幹種B族維生素已能自行生產，維生素C兩步法生產工藝的研究成功在國際上引起震動。
在20世紀80年代，我國已基本形成除生物素以外的各種維生素生產體係，但中間體依賴進口，產量和規模不能滿足市場需求。80年代後期，由於經濟的快速複蘇，由企業自發開始進行麵粉等主食的強化，如強化鈣、鐵、賴氨酸等，同時還開展鐵強化醬油、鈣醋、碘鹽等方麵的試驗。與此同時，有中國特色的營養保健品也開始起步。這個時期由於營養強化和保健品在生產、銷售等方麵無章可循，對添加的營養素無確切的質量標準，添加量、使用量也無限製，造成市場上的產品出現良莠不齊現象。為規範營養相關食品與營養強化劑的生產、銷售和管理，衛生部於1986年底開始，頒布一係列的法規和管理辦法等，使營養強化劑的研發、生產、應用步入正軌。
從20世紀90年代初至今，商品化的營養素使用有了大幅度的增長。我國各種維生素及中間體的生產技術相繼有了突破性進展，有效地促進了維生素工業的發展。按國家公布的數字，我國1985年維生素產量為4431t，1990年增加到7859t，到2001年18萬t。目前我國已能夠生產所有維生素品種，同時也是全球最大的維生素出口國之一，某些產品的生產工藝及產品質量在國際上處於領先地位。
（三）營養強化劑現狀
我國氨基酸工業起步較早，與氨基酸相關的營養品在20世紀80年代就已風行，18種氨基酸都能自行生產。功能性營養強化劑牛磺酸，於1981年中科院長春應用化學研究所與長春市春城製藥廠協作開發成功牛磺酸並投入工業化生產。目前，一些氨基酸品種已經出口歐美等國。
脂肪酸類中，隻有為數不多的幾種被作為營養強化劑使用，主要是多不飽和脂肪酸或必需脂肪酸，如二十二碳六烯酸（DHA）、花生四烯酸（AA）、亞麻酸等，隨著這些功能性脂肪酸生理作用的深入研究，其營養價值和保健作用越來越被營養學家所重視。已應用於配方乳粉以及益智保健食品中。目前主要通過提取分離（如DHA）和微生物工程（如AA、亞麻酸）等方法製備。
礦物質是營養強化劑中單體品種發展最快的營養素，為適應各種食品的強化需要，單體品種快速發展。如鐵營養強化劑，列入2000年版《中國藥典》的鐵劑有10種左右，而可作為食品營養強化劑應用的單體數量達20多種。由於商品化礦物質營養素其結構大都為無機鹽或有機酸鹽類，構成成分和空間結構都比較簡單，合成相對容易。目前，所有相關礦物元素的營養強化劑，我國都能自行生產，並能滿足食品強化和營養素補充劑的需要，其中的鈣、鐵、鋅、硒等營養強化劑應用最多。
維生素類的營養強化劑，綜合其生理作用、合成技術、產值等多方麵因素，在營養素產業中所占的分量應屬最重。國外雖然從20世紀30年代就開始研究維生素的結構及其合成方法，但大規模的工業化生產技術一直到70年代以後才逐漸成熟。少數幾家跨國公司依靠技術優勢和雄厚的資金實力，在國際維生素市場長期占據壟斷地位。我國維生素工業在20世紀80年代，從維生素C首先打開了國際市場，整個維生素工業在90年代有了快速發展，隨著科研工作的大量轉化和技術的不斷創新，許多企業能自主合成關鍵的中間體及維生素原料，使價格和產量在國際上具有競爭力，目前已成為國際上維生素原料生產大國，改變了國際維生素市場的壟斷格局。
根據中國化學製藥工業協會和中國飼料工業協會統計，2001年產量約18萬t。其中，氯化膽堿約10萬t，占全球產量的40%；維生素C產量48700t，占全球產量的40%；維生素E產量12000t，占全球產量的30%；維生素A產量3000t，占全球產量的10%；其他維生素約2萬t。14大類維生素，我國目前都能自主生產，依靠進口的局麵現已完全改變，國內市場幾乎所有的維生素都是由國內獨資或合資企業生產，這些企業產品很大一部分出口，已成為國際市場重要的維生素供應商。
四、營養強化劑技術發展狀況
營養強化劑的目的是用於增加食物營養，在添加時應綜合考慮食品的安全性、感官性狀、滋味、氣味、穩定性、吸收利用率、價格等諸多方麵。為適合不同種類食品的強化或便於添加，營養強化劑技術，特別是單體技術方麵，得到快速發展。
（一）營養素的衍生物技術
衍生物技術在維生素類營養素上應用較多，是化學合成上常用的修飾技術，用於改變營養素的理化性質，如晶型、熔點、溶解性等。如維生素B2，其溶解度為0.01%，經磷酸酯化衍生，其溶解度達10%；維生素C，不溶於油脂，但其衍生物硬脂酸—L—抗壞血酸醋酸酯可溶於油脂，適用於油脂性產品中的強化。
（二）改變酸根或堿基技術
營養素通過改變酸根或堿基，改變其穩定性、溶解性等。如維生素C，有鈉鹽、鈣鹽等，抗壞血酸鈉不降低強化牛乳後的pH，可保持原有的牛奶風味。此技術在礦物質營養素方麵應用較多，通過在改變酸根或堿基後，其人體生物利用率、溶解性、口味等都發生較大改變。鐵營養強化劑是最典型的一類。鐵劑的單體品種最為豐富，分無機鹽、有機酸鹽和絡合物，強化時必須選擇合適的鐵劑進行強化。溶解性好的鐵劑，往往由於其較為明顯的鐵鏽味而不被接受；無鐵鏽味的鐵劑又大多為難溶性或不溶性，且其生物利用率較低，不易在飲料中強化。究其原因，則為鐵離子的大量遊離而出現強烈的鐵鏽味。許多的研究後來逐漸集中在鐵的絡合物或螯合物上，通過絡合或螯合作用，Fe2+或Fe3+被包埋在絡合物中，在飲料等液體食品強化後，鐵離子不遊離，表現不出其離子狀態的性質。這類絡合物具有理想的溶解性和很弱的鐵鏽味，有很高的吸收率，如營養強化劑NaFeEDTA，能達到硫酸亞鐵的2～3倍。
（三）微膠囊技術
微膠囊技術是一種包埋技術，改變營養素自身的一些物理性質同時，又能保護營養素，減少貯存及使用時營養素的損失。目前應用越來越廣泛，在脂溶性維生素或不飽和脂肪酸、水溶性維生素、礦物質產品中都有微膠囊技術的應用。作用如下：
（1）使其成為冷水分散型，在水中能形成均勻的乳濁液，很好解決脂溶性維生素的水溶問題；
（2）減少氧化和光照分解，延長保質期；
（3）改善流動性等物理性質，能從油狀物變成微丸，便於混合和添加；
（4）稀釋營養素的含量，將微量添加的營養素的量放大，便於添加；
（5）掩蓋不良氣味；
（6）礦物質包埋，減少對其他營養素的催化降解。
目前常用此類產品有：維生素A、維生素E、維生素D、β—胡蘿卜素、DHA、穩定型維生素C、鐵劑等。
（四）其他技術
如生物技術和天然提取分離技術，從天然動植物富含營養素部位提取天然營養素，或用微生物技術使某種營養素富集再提取分離。目前主要應用於β—胡蘿卜素、不飽和脂肪酸、氨基酸和L—肉堿等。
（五）營養素預混料
食品用營養素預混料是將兩種或以上營養素單體（維生素、礦物質或其他營養素）稀釋在適當的載體中，用於特定食品的營養強化劑的混合物。預混料技術改變了食品行業傳統的將多種單一原料在生產過程中進行混合加工的過程，縮短強化食品的加工時間，同時降低生產成本，減少管理費用。
食物營養強化屬技術性較強的領域，涉及單體選用、混合均勻性、強化工藝、穩定性、檢測方法等多方麵的技術、設施，以及人員配套等。食品企業在進行食品強化時，特別是多種營養素的強化，往往選用專業性很強的預混料供應商供應營養素預混料，以保證強化食品的質量。
預混料技術在我國的應用始於20世紀80年代初，首先應用於嬰幼兒配方乳品中。我國從1981年開始由國家乳品中心立項研發母乳化奶粉，1985年通過鑒定並生產。當時所有營養素單體或預混料依賴進口。20世紀80年代末，營養素預混料逐漸實現國產化，這樣大大縮短供貨期，並降低了成本。
1990年，中國預防醫學科學院營養與食品衛生研究所成立開發研究室並組建北京維他營養保健品公司，率先生產推廣營養素預混料，應用於“龍丹”、“三鹿”等一大批國產奶粉品牌的配方乳粉中，同期還有以豆基配方為基礎的輔助食品（5410改良配方）“嬰寶”產品。
1992年，軍事醫學科學院四所成立天津四環營養保健品廠推出營養素預混料。
20世紀90年代中後期，強化食品的快速增長，預混料生產企業逐漸增多，也開始出現具備GMP淨化車間生產條件的企業，生產規模逐步擴大，基本可以滿足國內需求。