焦磷酸铁
焦磷酸铁（英文：Ferric Pyrophosphate， 化学式：Fe₄(P₂O₇)₃·xH₂O）是一种铁(III)的焦磷酸盐，通常以水合物形式存在。它是一种重要的铁营养强化剂和食品添加剂，以其良好的溶解性（特别是微溶形式）、稳定性、色泽浅及对食物感官特性影响小等特点，被广泛应用于食品、保健品及临床营养领域。
化学与物理性质
| 项目 | 描述 |
|---|---|
| 化学名称 | 焦磷酸铁 (III)， 三焦磷酸铁 |
| CAS号 | 10058-44-3 （无水物）， 14940-41-1 （水合物） |
| 分子式 | Fe₄(P₂O₇)₃·xH₂O （常见为9-10水合物） |
| 外观 | 白色至浅棕黄色粉末或颗粒，无臭。这是其作为食品添加剂的关键优点，不会像传统铁剂（如硫酸亚铁）那样使产品显著变色。 |
| 溶解性 | 微溶于水，不溶于乙醇。其溶解度受颗粒大小和结晶水影响，纳米级或微溶形式的焦磷酸铁在水和酸性介质中的溶解度显著提高，生物利用率也相应提升。 |
| 化学稳定性 | 在空气中稳定，不易吸湿结块，对热稳定。在中性和碱性条件下溶解性差，但在胃酸（pH 2-3）中可较好溶解，释放铁离子。 |
| 铁含量 | 理论铁含量（以无水物计）约24-26%，实际产品通常含有约14-18%的铁（因含结晶水）。 |
生产与制备
工业生产通常通过化学反应和严格控制工艺获得符合食品或药品标准的产品。
主要方法： 可溶性铁(III)盐（如氯化铁、硫酸铁）与可溶性焦磷酸盐（如焦磷酸钠）在水溶液中进行反应，生成焦磷酸铁沉淀。
4 Fe³⁺ + 3 P₂O₇⁴⁻ → Fe₄(P₂O₇)₃↓后处理： 经过滤、洗涤、干燥（控制温度以保持特定结晶水）、粉碎、过筛等步骤，得到所需粒径和纯度的产品。
微溶/纳米化技术： 通过特殊工艺（如控制沉淀条件、喷雾干燥、微粒化技术）生产微溶或纳米级焦磷酸铁，以改善其溶解性和生物利用率。
主要应用领域
食品营养强化剂：
优势： 色泽浅、无异味、稳定性高、不与食品中其他成分发生不良化学反应（如不催化脂肪氧化）。
强化食品：
谷物制品： 面粉、早餐谷物、饼干、面条。
乳制品： 奶粉（特别是婴幼儿配方奶粉）、液体奶、酸奶。
调味品： 酱油、酱料。
固体饮料： 蛋白粉、营养代餐。
膳食补充剂与药品：
用于生产铁补充剂片剂、胶囊或口服液，用于预防和改善缺铁性贫血。微溶型焦磷酸铁因其更好的吸收率和较低的胃肠道刺激（如便秘、恶心）而更具优势。
临床医用食品：
作为管饲营养制剂或特殊医学用途配方食品中的铁源，确保患者获得稳定、生物可利用的铁。
作用机制与生物利用率
作用： 在胃酸环境中，部分焦磷酸铁解离，释放出Fe³⁺。Fe³⁺在十二指肠被还原为Fe²⁺后，主要通过肠黏膜细胞的二价金属转运蛋白被吸收，进入体内铁代谢池。
生物利用率： 传统焦磷酸铁的生物利用率低于硫酸亚铁、富马酸亚铁等可溶性铁剂。然而，微溶型焦磷酸铁（其粒径通常在纳米级）通过增加表面积和改善溶解性，使其生物利用率显著提高，可达到与硫酸亚铁相当或更高的水平（相对生物利用率可达80-100%），且胃肠道副作用更小。
法规与安全
食品安全地位：
中国： 被列入《食品安全国家标准 食品营养强化剂使用标准》（GB 14880），允许在多种食品类别中按生产需要适量使用或规定限量使用。
国际： 被联合国粮农组织/世界卫生组织食品添加剂联合专家委员会（JECFA）、美国食品药品监督管理局（FDA）、欧洲食品安全局（EFSA）等机构批准为安全的食品铁强化剂，并制定了相应的规格和质量标准。
每日允许摄入量： 铁的总摄入量需参考膳食营养素参考摄入量，JECFA未单独规定焦磷酸铁的ADI，认为按良好生产规范使用是安全的。
安全性： 经口毒性低，在规定用量下安全。过量摄入铁可能导致急性铁中毒（特别是对儿童）或长期慢性铁过载。
与其他铁强化剂的比较
| 铁强化剂 | 铁含量 | 生物利用率 | 主要优缺点 | 适用食品 |
|---|---|---|---|---|
| 硫酸亚铁 | 高 (~20%) | 高（参考标准） | **优点**：吸收好，成本低。 **缺点**：易使食品变色（灰/黑），有金属味，刺激胃肠道。 | 面粉、谷物（需包埋处理） |
| 富马酸亚铁 | 中 (~33%) | 高 | **优点**：吸收好，稳定性较好。 **缺点**：仍有轻微颜色和味道影响。 | 多种强化食品 |
| 焦磷酸铁（传统） | 中 (~14-18%) | 中等偏低 | **优点**：色泽浅，稳定性极佳，几乎不影响风味。 **缺点**：生物利用率较低。 | 浅色食品（奶粉、谷物） |
| 微溶/纳米焦磷酸铁 | 中 (~14-18%) | 高 | **优点**：兼具高生物利用率和优良的食品相容性，副作用少。 **缺点**：生产成本较高。 | 高端婴幼儿配方奶粉、营养补充剂 |
| 乙二胺四乙酸铁钠 | 中 (~13%) | 高 | **优点**：吸收不受膳食因素抑制，生物利用率高。 **缺点**：成本高，有特殊化学属性。 | 多种强化食品，尤其高植酸食物 |
参考文献
国际食品法典委员会. 《食品添加剂通用法典标准》(GSFA). CODEX STAN 192-1995.
Hurrell, R. F. (2002). Fortification: Overcoming Technical and Practical Barriers. The Journal of Nutrition, 132(4), 806S-812S. （关于铁强化技术的经典综述）
Wegmüller, R., et al. (2006). Salt Dual-Fortified with Iodine and Micronized Ground Ferric Pyrophosphate Affects Iron Status but Not Hemoglobin in Children in Côte d'Ivoire. The Journal of Nutrition, 136(7), 1814-1820. （微溶焦磷酸铁有效性的现场研究）
中华人民共和国国家标准. 《食品安全国家标准 食品营养强化剂 焦磷酸铁》（GB 1903.16-2016）[S]. 北京： 中国标准出版社.
Food and Agriculture Organization of the United Nations / World Health Organization. JECFA Monographs and Evaluations: Ferric Pyrophosphate [OL]. （提供国际安全评估与规格）
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