JPH0352950B2 - - Google Patents

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請求の範囲 １ 下記式、 ｚ・［FeM_3y-3（PO₄）_y］・xH₂O （式中、ＭはH⁺、Na⁺、K⁺、NH₄ ⁺のいずれか
のイオンまたはこれらを組み合わせたものであ
り、ｙは1.5〜3.0であり、ｘは０以上であり、ｚ
は１以上の整数であり、ｚとｙとの積は整数であ
る） で表される錯リン酸第２鉄化合物を含有すること
を特徴とする食品用鉄強化剤。 ２ 前記ＭがH⁺およびNH₄ ⁺を組み合わせたも
のである、請求の範囲第１項に記載の食品用鉄強
化剤。 ３ 前記錯リン酸第２鉄化合物が Fe₃H₈（NH₄）（PO₄）₆・6H₂O である、請求の範囲第１項または第２項に記載の
食品用鉄強化剤。 ４ 下記式、 ｚ・［FeM_3y-3（PO₄）_y］・xH₂O （式中、ＭはH⁺、Na⁺、K⁺、NH₄ ⁺のいずれか
のイオンまたはこれらを組み合わせたものであ
り、ｙは1.5〜3.0であり、ｘは０以上であり、ｚ
は１以上の整数であり、ｚとｙとの積は整数であ
る） で表される錯リン酸第２鉄化合物を含有する食品
用鉄強化剤で強化されていることを特徴とする鉄
強化食品。 ５ 前記食品が穀物製品である、請求の範囲第４
項に記載の鉄強化食品。 ６ 前記食品が小麦粉および小麦粉製品である、
請求の範囲第４または５項に記載の鉄強化食品。 ７ 前記食品がパン等の発酵食品である、請求の
範囲第４、５または６項に記載の鉄強化食品。 ８ 前記食品が朝食用穀類である、請求の範囲第
４または５項に記載の鉄強化食品。 ９ 前記食品がオートミルかゆである、請求の範
囲第４項に記載の鉄強化食品。 発明の技術分野 本発明は、食品、特に穀物食品の鉄強化を目的
とする食品用鉄強化剤、該鉄強化剤で強化された
鉄強化食品およびその製造方法に関する。本発明
に特に関連性の深い食品として、小麦粉および小
麦粉製品、朝食用穀類、乳飲料、オートミルか
ゆ、米、ならびにパン等の発酵食品が挙げられ
る。 発明の背景 国際的見地から、鉄欠乏症はほとんどの発展途
上国において、最も多発する欠乏症のひとつであ
り、また工業国においても主要な欠乏症となつて
いる。鉄欠乏症は妊婦において特に問題となる
が、小児や若者にも見うけられる。 鉄欠乏症の発生を予防する手段のひとつに食品
の鉄強化が挙げられる。穀物製品は市販食品の重
要な原料であり、また比較的安価であるところか
ら、通常の場合、鉄添加物のキヤリアーとして選
ばれる。 適切な鉄強化剤には、多数の条件が要求され
る。第一に、鉄強化剤は人体に無害でなくてはな
らず、また良好な保存性を保つために、中性もし
くは中程度の酸性条件下では、水に不溶である必
要がある。さらにこの物質は人体における吸収
性、すなわち生体内有用性が高くなくてはならな
い。言い換えれば、PH値が約１程度（0.1MHCl
に相当）の胃腸管中において溶解度が高くなくて
はならない。またこの物質は化学的定義が可能で
あり、かつ再現可能な方法で製造できなくはなら
ない。これはすなわち確実に一定した制御可能な
性質を持つ必要があることを意味する。 鉄強化剤として用いられる物質の例として、鉄
粉（還元鉄）、リン酸第２鉄、二リン酸第２鉄、
二リン酸第２鉄ナトリウム、硫酸第１鉄および可
溶性有機第１鉄化合物が挙げられる。硫酸第１鉄
等の可溶性第１鉄化合物は、人体における生体内
有用性が高い。しかし、これらの物質は溶解しや
すいため、食品中の他の成分と反応して着色錯体
化合物や酸化物を形成した場合に、強化食品が変
色したり味が変化したりして不快なものになつて
しまうという欠点を持つ。鉄粉、リン酸第２鉄等
の水に不溶の鉄源は比較的不活性であり、食品に
目立つた影響は及ぼさない。しかしこれらの物質
は溶解度が低いため、PH値が低い場合に溶解度が
低く、従つて可溶性鉄塩と比べると生体内有用性
が低い。今のところ、水中においては溶解度が低
く、かつ胃腸管中、すなわちPH値が低い環境下に
おいては適度の溶解度をもつという両条件を併せ
持つ鉄強化剤は見い出されていない。 小麦粉および小麦粉製品の鉄強化についての参
考文献の例として、硫酸第１鉄を組み合わせた製
剤を用いた小麦粉の鉄強化につい記したUS−Ａ
−3803292が挙げられる。この文献では、すぐれ
た生体内有用性を有する硫酸第１鉄と、長期保存
性を有する硫酸第１鉄七水和物による表面被覆を
施した硫酸第１鉄−水和物粒子とが併用されてい
る。しかしこの文献には、安定性試験のみが記さ
れており、生体内有用試験については言及されて
いない。 さらにカナダ国特許明細書第1044945号には、
乳児用の鉄酸化果実かゆ粉末が開示されている。
この場合は、強化用鉄として電解鉄（粒径の小さ
な鉄粉）が用いられる。生体内有用性試験につい
ては述べられていない。 またUS−Ａ−3876813には、硫酸第１鉄と比較
してポリリン酸第２鉄の生体内有用性の利点が示
されている。しかし、これらの結果は動物実験
（ラツト）のみに基づくものであり、ヒトにおけ
る使用については言及されていない。ラツト等の
動物における鉄吸収は、単位体重あたりで計算し
てヒトの約100倍に相当する。また、各種の鉄化
合物の吸収能力にも、かなりの差異がある。従つ
て適切な査定を行なうには、ヒトにおける生体内
有用性を調べる必要がある。 “「食品添加物ハンドブツク」、第２版、T.E.
Furia著、Cleveland、Ohio、1972年、第660頁”
に、特にオルトリン酸第２鉄およびピロリン酸ナ
トリウム鉄を食品の鉄強化用として用いた場合に
は、食品に好ましくない変化は見られないが、た
だしこれらの物質の強化剤としての価値は、鉄の
生体内有用性という見地からは疑問であると述べ
られている。 さらにS.RaoおよびN.Raoの論文“「Nutrition
Reports International」、第29巻、第５号、1984
年、第1101〜1106頁”には、鉄とのキレート結合
によつて人体内の鉄吸収を高めることのできるト
リポリリン酸ナトリウムを用いた食品の強化が記
されている。 ヒトにおける生体内有用性の比較研究は、硫酸
第１鉄、鉄粉およびリン酸第２鉄を含有するとこ
ろの、商業上もつとも多用されている鉄強化剤に
ついて行われた。これはCookらによる“「パン中
の強化鉄の吸収」American Journal of
Clinical Nutrition.第26号、第861〜872頁、1973
年８月”に参照される。この文献によれば、硫酸
第１鉄の吸収性がもつとも高いと考えられる（第
864頁第２欄第１節）。このような比較に際して
は、標識を施した強化鉄の人体内の吸収を測定す
るアイソトープ測定法を用いた。この方法につい
てはHallberg著“「食物鉄吸収」、Method in
Hematology、1980年、第116〜133頁”および
Hallbengら著“「ヒトにおけるカルボニル鉄の低
生体内有用性−小麦粉の鉄吸収に関する研究」、
American Joournal of Clinical Nutrition、第
43号、第56〜67頁、1986年１月号”に詳しく述べ
られている。この方法については、後記実施例に
おいて詳述する。 問題点 従つて、当業界においては、ヒトにおいて高度
の生体内有用性を示し、かつ強化食品の外観、味
および保存性に著しい影響を及ぼさないところの
食品用鉄強化剤を見い出すことが課題とされる。
すなわち所望される強化剤は、食品の変色したり
不快な変化をしないように水に不溶でなくてはな
らず、しかも胃腸内においてはすぐれた生体内有
用性を得るために充分な溶解度を有する必要があ
る。商業上一般的とされている鉄化合物は、技術
上の問題が生じうる程、水に溶解するか、または
ほとんど溶解しないために人体内における吸収が
低いかのどちらかである。 問題点の解決 これまで商業上使用されてきた一般的なリン酸
第２鉄化合物はPH１における溶解度がきわめて低
い。ここで用いる「一般的」という表現は、食品
化学法令（FCC）において、強化用として商業
上の利用が示されているリン酸第２鉄を意味する
ものである。 本発明者らは、１価の陽イオを含む錯リン酸第
２鉄化合物が、PH１において高い溶解度を示すこ
とを見い出した。オルトリン酸第２鉄にNH₄ ⁺、
H⁺および／またはNa⁺およびK⁺を添加すると、
溶解度が上昇する。これらの化合物はいわゆるリ
ン酸第２鉄を含有するが、FCCに述べられてい
る一般的なリン酸第２鉄（FePO₄×NH₂O）とは
異なる。この違いは、主としてリン酸と鉄とのモ
ル分率の差によるものであり、これによつて溶解
度が変動する。本発明者らは広範囲にわたつて系
統的な研究を行なつた結果、明瞭なＸ線結晶構造
を有する特殊なタイプの錯リン酸第２鉄化合物を
発見した。予想外のことに、このタイプはPH１に
おける溶解度に関して、すぐれた性質を示した。
またその生体内有用性、特に小麦粉製品中におけ
るものも予想以上に高いと同時に、鉄強化剤とし
ての適性な純粋なリン酸第２鉄化合物に匹敵す
る。すなわちほとんど無色で、食品中での反応性
が低いものであつた。 従つて、本発明は、食品の鉄強化を目的とする
錯リン酸第２鉄化合物に関する。この化合物は次
式で示される。 ｚ［FeM_3y-3（PO₄）_y］・xH₂O 式中、ＭはH⁺、Na⁺、K⁺、NH₄ ⁺のいずれか
のイオンまたはこれらを組み合わせたものであ
り、ｙは1.5〜3.0であり、ｘは０以上であり、ｚ
は１以上の整数であり、ｚとｙとの積は整数であ
る。ｚは１から５までの整数であることが好まし
い。 式の１単位について１個の鉄原子が含まれると
して本発明に用いるリン酸第２鉄の化学式を書く
と、次の通りである。 FeM_3y-3（PO₄）_y・xH₂O 本発明はまた、鉄強化食品の製造方法、さらに
は鉄強化食品に関する。 本発明に用いるリン酸第２鉄の溶解度は、リン
酸および鉄のモル分率が上昇するにつれて上昇す
る。陰性電荷の上昇分を補うため、この化合物に
は１価の陽イオンが含まれる。 上記の化合物はそれ自体既知のもので、とりわ
けJ.F.Haseman、J.R.LehrおよびJ.P.Smith著の
“「カリウムおよびアンモニウムを含有するある種
のリン酸鉄ならびにリン酸アルミニウムの鉱物学
的特性」、Soil Science Society Proceedings、
第15号、1951年、第76〜84頁”に記載されてい
る。上記の化合物は、強化に関連して既に知られ
ているオルトリン酸第２鉄、二リン酸第２鉄およ
びポリリン酸第２鉄とは、全く異なる構造組成を
有するために、これらと識別し得る。 リン酸鉄は、２価または３価の鉄イオンとリン
酸イオンより成る。このリン酸イオンならびにリ
ン酸イオンと鉄イオンとの結合は、多様に異なる
性質を持ち得る。最もよく見られるタイプのリン
酸鉄は、オルトリン酸鉄である。これらのリン酸
塩は、独立単位としてPO₄ ^3-基を有する。このタ
イプを代表する化合物は、鉱物としてはストレン
ガイトと呼ばれるFePO₄・2H₂Oまたは鉱物とし
てはビビアナイトと呼ばれるFe₃（PO₄）₂・8H₂O
である。 二リン酸塩またはピロリン酸塩はP₂O₇ ^4-基を
含有する。この基では、２個のリン酸塩四面体が
ひとつの角を共有している。二リン酸第２鉄は
Fe₄（P₂O₇）₃・9H₂Oという式であらわされる。 ポリリン酸塩はPO₄四面体の鎖または環を含有
する。鎖長はきわめて広範囲に変動する可能性が
ある。原則として、これらの化合物は非結晶性で
あり、その構成様式は多様である。ポリリン酸塩
は第２鉄イオンと強固な結合を形成している。 錯リン酸鉄は、鉄以外に他の陽イオンも含有す
る。本発明に用いられる化合物はオルトリン酸塩
で構成されており、H⁺、Na⁺、K⁺およびNH₄ ⁺
から選択された１種以上の陽イオンを含有する。
一般的なリン酸鉄の場合、オルトリン酸基の酸素
はすべて鉄と結合している。一方、錯リン酸鉄
は、鉄と結合していない酸素原子を含んでいる。
この化合物がH⁺イオンを含む場合には、これら
のイオンは上記の酸素原子と結合している。錯リ
ン酸塩には鉄以外の陽イオンも含まれているた
め、リン酸と鉄とのモル分率は、純粋なリン酸鉄
のモル分率をうわまわる。この化合物の化学的性
質を考慮するにあたつて、リン酸と鉄とのモル分
率およびその他の陽イオンの組成がきわめて重要
な意味を持つ。 第１図および第２図は、すべて四面体単位に基
づいた異なるタイプのリン酸イオンについての異
なる立体配置を示す。第３図および第４図は、一
般的なリン酸塩化合物および空間格子中に挿入さ
れたリン酸イオン四面体を有する本発明による化
合物の原子モデルを示す。 第３図および第４図から明らかであるように、
本発明による錯化合物は、強化に関連して既に知
られている一般的なリン酸塩とは具体的に識別し
うる。 上記の一般式を有する多数の物質が製造可能で
ある（下記の表を参照のこと）。これらの物質の
溶解度および安定性は、ｙの値ならびに構造中の
陽イオンの組成にある程度左右される。大部分の
化合物は、室温において極めて安定しており、吸
湿性ではない。

【表】 上記の表に示されるリン酸第２鉄はすべて
0.1MHClに可溶である。その溶解速度は、組成
よりも粒径により大きく影響される。上記の表中
の代表的な化合物についての溶解度試験を、本明
細書の実験部分に記す。また最も好ましい化合物
については、吸収性および生体内有用性について
のテストも行なつた。 本発明に用いる化合物は、NH⁴⁺、Na⁺または
K⁺の存在下における第２鉄塩とH₃PO₄との反応
によつて製造される。 本発明に用いるリン酸第２鉄は、鉄強化剤とし
て、例えば小麦粉に通常の方法で添加することが
できる。こうして得られた小麦粉を製パンに使用
できる。この強化剤を非発酵製品に使用した場
合、同等の強化および吸収効果が得られる。この
事実は、強化小麦粉を用いてかゆを作つた比較テ
ストによつて明らかになつた。ヒトにおける生体
内有用性の分析をするため、第２鉄化合物を合成
するにあたり放射性鉄による標識を行なつた。 生体内有用性の試験 この試験は、上記のHallbergらによる論文に
記載の手法を用いて実施した。 使用する鉄化合物を合成する際に、被験鉄化合
物を放射性鉄（ ⁵⁵Fe）で標識した。この鉄を用
いて小麦粉を強化し、得られた小麦粉から、例え
ば次に示すような標準的な方法によつてバンを製
造した。 成 分 重量部 小麦粉 100 砂 糖 3.5 塩 1.0 酵 母 6.5 水 83 鉄 源 6.5×10^-3 微量の ⁵⁹Fe標識塩化第２鉄を添加することに
よつて、小麦粉中に元来存在する鉄（天然鉄）を
標識する。従つて、これらのバンは、２種類の異
なる放射性アイソトープを用いて標識された小麦
粉から製造される。 これらの諸成分を混合し、得られたパン生地を
30分間膨脹させる。通常の混練作業を行なつた
後、パン生地を小さなアルミニウム製のベーキン
グ容器に入れ、この容器中でパン生地片をさらに
30分間にわたつて膨腸させる。次にこのベーキン
グ容器中のパン生地片を250℃の温度で10分間焼
く。 これらの二重標識を施したバンをコーヒー、マ
ーガリンおよびマーマレードと共に２日連続して
朝食用として被験者に供する。被験者は前夜なに
も食べない。朝食後３時間は、飲食物を一切とら
ない。最後の朝食の２週間後に、血液検査を行な
つて、血液中に含まれる ⁵⁵Feおよび ⁵⁹Feを測定
する。さらに体内に吸収された ⁵⁹Feの総量をい
わゆるトータル・ボデイー・カウンターを用いて
測定する。血液試料中の ⁵⁹Fe対 ⁵⁵Feの比率か
ら、体内に吸収された ⁵⁵Feの総量を算出するこ
とができる。 続いて、一夜絶食した後の朝食時に２日連続し
て、 ⁵⁹Fe標識を施した硫酸第１鉄およびアスコ
ルビン酸を含む参照用溶液を投与する。その後３
時間は、飲食物を一切とらない。さらに２週間後
に、あらたに全身測定を行ない、参照用服用の吸
収量を調べる。参照溶液の投与は、各被験者の鉄
吸収能力の差を補正することを目的とする。 ⁵⁹FeCl₃として小麦粉に添加された ⁵⁹Feは、い
わゆるアイソトープ交換によつて、分析対象であ
る食事中に含まれる生体内において有用な全ての
非血鉄（すなわち天然鉄ならびに溶解した強化
鉄）を標識する。ただし胃腸管中で溶解しない強
化鉄には、標識が施されない。パンに添加される
強化鉄は別のアイソトープ（ ⁵⁵Fe）で標識され
ているため、吸収された ⁵⁵Feと ⁵⁹Feとの比率
は、胃腸管内におけるいわゆる非血鉄プール中に
吸収されて体内に吸収され得るものと考えられる
被験 ⁵⁵Fe標識鉄化合物の割合をそのまま反映し
ているものとみなされる。この割合は、硫酸第１
鉄等の溶解しやすい鉄化合物については、その生
体内用性の尺度となる。硫酸第１鉄を鉄強化剤と
して添加すると、この物質は実際に非血鉄のプー
ルと完全に混じり合う。こうして既知の入手しや
すい化合物についての生体内有用性の尺度が得ら
れる。すなわち ⁵⁵Fe対 ⁵⁹Feの比率、もしくは相
対生体内有用性である。 上記に用いた用語について説明する。いわゆる
血液鉄とは肉や血液製品中に存在するものであ
り、ヘモグロビンおよびミオグロビンの形をと
り、食物と共に摂取される鉄の総量中に占める割
合は比較的小さい。いわゆる非血鉄とは、主にパ
ン等の穀物製品や果実や野菜に含まれるもので、
食物中に含まれる鉄の主要部分を占めている。非
血鉄の体内吸収において最も重要とされるのは、
食事構成であるといわれる。 下記の実施例１では、本発明による化合物であ
るFe₃H₈（NH₄）（PO₄）・6H₂Oの生体内有用性に
関する試験について説明する。なぜならこの化合
物は、極めて粒径の小さい結晶として再現的に製
造できるからである。ただしこの特定の化合物の
選定は、何ら制限的な意味を持つものではない。
いずれにせよFeM_3y-3（PO₄）_y・xH₂Oなる式を有
するその他の化合物のどれをとつても、同様の実
験が可能なわけである。 比較例１として、これまで最も多用されてきた
鉄強化剤である鉄粉を使用して、同様の試験を実
施した。しかし多くの種類の鉄粉は吸収性が低
く、粒径が小さいものだけが比較的すぐれた吸収
性を有する。下記の比較例では、市販の鉄粉のな
かでは好ましいものと考えられるいわゆるカルボ
ニル鉄の吸収を測定した。この鉄粉の粒径は１〜
10μｍであつた。 比較例２においては、一般的なリン酸第２鉄を
用いて同様の試験を行なつた。 ヒトを対象とする完全な生体内有用性テスト
は、極めて複雑で長時間を要するため、実施例１
で試験した化合物を参照物質として、本発明によ
るその他の各化合物の生体内有用性を、人工胃内
環境下における溶解度試験によつて模式的にテス
トした（実施例２〜６）。またいくつかの商業上
用いられているリン酸第２鉄の溶解度についても
テストした。 実施例 １ Fe₃H₈（NH₄）（PO₄）₆・6H₂O由来の ⁵⁵Feおよ
びFeCl₃由来の ⁵⁹Feを用いて強化した小麦粉を原
料として、上記の方法によつて重さ40ｇのバンを
製造した。各バンには0.2mgの天然鉄と2.2mgの強
化鉄が含まれていた。 10名の被験者群を対象として上記の測定（参照
溶液はFeSO₄の形をとる３mgの ⁵⁹Feと30mgのア
スコルビン酸を含む10mlの0.01MHClとした）を
実施し、下記の表に示す結果を得た。

【表】 比較例 １ カルボニル鉄由来の ⁵⁵FeおよびFeCl₃由来の
⁵⁵Feで強化した小麦粉を原料に用いて、上記の方
法によつて重さ60ｇのバンを製造した。各バンに
は0.4mgの天然鉄と１mgの強化鉄が含まれていた。 10名の被験者群を対象として上記の測定（参照
溶液は上記溶液と同じものを使用）を実施し、下
記の表に示す結果を得た。

【表】 第５図は、鉄強化パンをさまざまな献立に組み
入れて供した場合［すなわちＩ：オートミルかゆ
とパン、：パンと牛乳（またはパン、サワーミ
ルク、穀物およびコーヒー）の朝食、：パンと
コーヒーの朝食］におけるカルボニル鉄および本
発明による鉄強化剤の相対的生体内有用性を比較
するためのステープル図である。 比較例 ２ 一般的なリン酸第２鉄由来の ⁵⁵FeおよびFeCl₃
由来の ⁵⁹Feで強化した小麦粉を原料に用いて、
上記の方法によつて重さ60ｇのバンを製造した。
各バンには0.5mgの天然鉄と３mgの強化鉄が含ま
れていた。 10名の被験者群を対象として上記の測定（参照
溶液は上記溶液と同じものを使用）を実施し、下
記の表に示す結果を得た。

【表】 上記の諸例から、本発明による化合物は、これ
までに最も多用されきた商業用強化剤、すなわち
鉄粉および構造的に最も近い関係にある既知の商
業用強化剤、すなわち一般的なリン酸第２鉄の双
方をはるかにうわまわる生体内有用性をもつてい
ることがわかるものであろう。上記の３種の強化
剤が強化を施した食品の保存期間、外観および味
に与える影響はほぼ同じである。 実施例 ２〜６ 多数の代表的な本発明の化合物について、人工
胃内環境下（0.1MHCl；PH＝１；37℃）におけ
る単位時間あたりの溶解度（％）を測定した。実
施例１において実験した化合物についても、参照
物質として試験を行なつた（化合物Ａ）。 被験化合物は以下の通りである。 化合物Ａ：Fe₃H₈（NH₄）（PO₄）₆・6H₂O 化合物Ｂ：FeH₅Na（PO₄）₃・H₂O 化合物Ｃ：Fe₅H₈Na₄（PO₄）₉・10H₂O 化合物Ｄ：FeH₂Na（PO₄）₂・0.5H₂O 化合物Ｅ：Fe₃H₈K（PO₄）₆・6H₂O 化合物Ｅに関しては、テスト用として製造した
化合物の構造が、その他の化合物の微小結晶度と
完全に一致してはいないことを念願に置く必要が
ある。この化合物の溶解度にかたよりが見られる
のは、ある程度この事実に起因する。 比較用として、食品化学法令（FCC）に記載
の鉄化合物、すなわち非結晶FePO₄および微晶質
FePO₄の溶解度も同様にテストした。 結果を第４表および第６図に示す。

【表】

【表】 上記の表から、ナトリウムを含有する化合物
Ｂ，ＣおよびＤは、生体内有用性についてテスト
したアンモニウムを含有する化合物Ａとほぼ同じ
くらいのすぐれた溶解性を有することがわかる。
カリウムを含有する化合物Ｅの溶解度は、最初は
低いがしばらくすると比較的高い値となる。 同様のテスト条件下において、既知のリン酸鉄
は極めて低い数値を示す。非晶質構造の化合物は
表面積がが大きくて一般により溶解しやすいた
め、鉄強化に最も多用されている物質のひとつと
して、非晶質リン酸鉄が挙げられる。しかし本発
明による化合物は、再現性にすぐれ明瞭な結晶構
造を得るべく微小結晶状態であるため、微晶質化
合物とも比較する必要がある。 このように、本発明に使用する化合物は、胃内
環境下における溶解度の点から、驚異的かつ極め
て有用な性質を有する。