●铁
铁的强化在技术上具有一定的难度，高吸收利用率的铁剂往往易与食物载体中的成分发生反应，造成食物难以接受的感官变化。在考虑成本的基础上，应选择生物利用率较高、同时不会引起食物感官品质发生不良变化的铁化合物。铁源也是到目前为止在营养强化剂中强化技术难度最大的营养素，能与大米的颜色和预混料的稳定性相匹配的铁剂是营养素中最贵的。
用于强化谷物及其制品的铁化合物可分为3类：水溶性；难溶于水，易溶于稀酸；不溶于水，难溶于稀酸。水溶性铁化合物活性更强，具有更高的相对生物利用率，所以是食物强化的首选铁剂，但同时也最容易对食品的感官造成不良影响，特别是色泽和风味。难溶于水、易溶于稀酸的铁化合物也有较好的吸收率，除患胃酸缺乏症的个体和婴幼儿外，大多数人对这类铁化合物的吸收率与对水溶性铁化合物相似，较之水溶性铁化合物，此类化合物对食品感官特性影响较小，所以在水溶性铁化合物造成食物载体感官产生不可接受的变化时，常作为第二选择铁剂。水不溶性铁化合物生物利用率偏低，对食物的感官品质影响小且价格便宜，在食品工业中也被广泛使用。
中国、美国、菲律宾等国的强化大米都强化了铁。菲律宾选的铁源是硫酸亚铁，中国强化的是焦磷酸铁细粉，美国强化的是正磷酸铁。添加硫酸亚铁的颗粒颜色明显区别于非强化大米，可能不被消费者接受，且其稳定性相对较差，因此没有作为大米强化铁源在美国和中国使用。焦磷酸铁和正磷酸铁都是白色细粉，水溶性差，化学性质相对稳定。不考虑价格因素，中国选用焦磷酸铁细粉是因为其相比正磷酸铁不易变色，且更稳定。焦磷酸铁细粉较其他形态的焦磷酸铁对人体的吸收利用率更好。出于类似原因，美国使用的是正磷酸铁，但其吸收利用率较低。
近年来，新型铁化合物的开发和应用已取得了一定进展，特别是在食物强化中能更好地降低铁吸收抑制剂的影响，如乙二胺四乙酸铁钠（NaFeEDTA）和各种微胶囊化铁化合物等。
NaFeEDTA在高植酸的强化食品中具有更高的吸收率，且不易造成谷物在储藏过程中的脂质氧化，但价格相对较高，可能引起某些食物颜色改变。
微胶囊化铁化合物已经在进行商业推广，硫酸亚铁和富马酸亚铁胶囊在发达国家已被用于婴幼儿配方奶粉和婴幼儿食品中，将进一步在发展中国家推广使用。PATH（Program for Appropriate Technology in Health）正在考虑使用日本一家公司生产的微胶囊化焦磷酸铁，其可保证强化大米与普通大米品质更加一致，吸收利用率相当于硫酸亚铁的95%，但其价格明显高于其他铁营养强化剂。
Hurrell分别以硫酸亚铁、NaFeEDTA、焦磷酸铁、电解铁粉及微胶囊化的铁几种铁源以挤压技术制备铁强化大米。结果表明，强化焦磷酸铁的大米与天然大米的颜色最为相近；而以硫酸亚铁作为铁源则产品高度变色，白度降低，红色度和黄色度增加，呈现深褐色；强化胶囊化硫酸亚铁的大米呈棕色；强化电解铁粉使大米的黄色度和白度降低，导致大米颗粒变灰白；NaFeEDTA使大米呈现褐红色。
加拿大与美国合作研究的项目项目表明，未经处理的化学形态的富马酸亚铁呈深红棕色，使挤压强化大米变为黑褐色；而以二氧化钛和大豆硬酯作为包埋材料的微胶囊化富马酸铁则使大米颜色有很大改善，呈现易于接受的白色。
●钙
钙盐都是白色或无色，且大多是无味的。
美国的研究小组以浸吸法对大米进行钙强化，将大米在环境温度下于3%的乳酸钙溶液中浸泡3小时，在10磅/平方英寸（约68.9千帕）压力下蒸气处理10分钟，干燥到水分含量至10%—11%。较之对照样，钙强化大米红色度略低，黄色度略高，白度几乎没有变化，而半透明度有所增加。这可能是因为糊化的淀粉颗粒造成空气扰动，且蛋白质之间相互黏附形成了一个紧密的结构，因此减少了颗粒边缘的光散射作用。但总体来看，强化钙处理并未给大米带来消费者难以接受的色泽及透明度的改变。
●其他
目前，关于添加锌、硒对食物外观影响的研究较少。
用硒源作为营养强化剂必须在省级部门指导下使用。现在美国日本都禁止向饲料中添加亚硒酸钠，因为如果控制不好，容易引起硒中毒。所以，在大米中强化硒要混合均匀，防止局部过量超标。
此外，配方中添加的物质之间的相互反应也可能对强化大米的色泽造成一定的影响。在同时强化维生素A和铁的人造米项目中，维生素A被铁氧化，导致产品变色。Li在研究过程中发现，抗坏血酸的添加使产品呈紫色（抗坏血酸铁），而且会发展成深色的不易被接受的颜色。而将pH值调至0.5时，则可以抑制紫色复合物的形成，使人造米的色泽与普通大米相近。
营养强化对大米的加工和食用品质有哪些影响
目前，关于营养强化对于大米加工品质的影响了解较少。国内有研究表明，选择优质大米，在实验室条件下，采用多次喷涂的方法，对其进行维生素B1、维生素B2、烟酸、叶酸、钙、铁、锌等营养素的强化，并用涂膜剂（玉米醇溶蛋白）对添加了营养素的大米进行涂膜处理，以减少食用时因水洗营养素的流失。结果表明，喷涂量的多少决定爆腰率的高低，营养素的浓度大小直接影响颜色的变化。比较而言，籼米更易受到水分影响，而营养素混合液浓度对它们影响差别不大。干燥温度低不利于水分蒸发，温度高能使米粒表面干燥速度过快，形成表面糊化而导致内部水分向外扩散受阻，从而导致了爆腰率高且出现表面起皱的现象。
营养强化对于大米的食用品质也会有所影响，对于强化大米蒸煮前后的外观、质地、味道、香气等进行评估是十分必要的，可以确定消费者对产品的接受程度。
评估前多先将强化大米与普通未强化大米以一定的比例（1∶50—1∶200）稀释混合均匀，评价项目主要包括大米的形状、大小、质地、色泽、光泽、垩白度等及对米饭软硬度、凝聚性、弹性、黏着性、气味、口味等。蒸煮时大米和水的比例决定米饭的结构特性，从而在很大程度上影响其食味品质，研究中多以适量的水、过量的水或采用电饭煲等几种方式来烹饪大米。
此外，国家标准《粮油检验稻谷、大米蒸煮食用品质感官评价方法》（GB/T15682-2008）中，关于大米蒸煮食用品质的感官评价有以下两种：一是根据米饭的气味、外观结构、适口性、滋味和冷饭质地，对比参照样品进行评分；二是分别将试验样品米饭的气味、外观结构、适口性、滋味、冷饭质地和综合评分与参照样品一一比较评定。根据好坏程度，以“稍”、“较”、“最”、“与参照相同”的7个等级进行评分。
美国对以乳酸钙浸吸方式强化的大米的质地、水分含量、糊化特性、感官变化等进行研究，结果显示，强化了钙的大米在蒸煮前后都表现出比普通大米更高的硬度，这可能与钙离子的包覆作用及线性直链淀粉复合物的形成有关。且在强化过程中，预糊化淀粉产生回生现象，这能够促进大米坚固外壳的生成。同时，钙强化处理的米饭软硬度和黏性都有明显下降，这可能是因为钙离子与大米表面的成分相互作用的结果。这种变化也迎合了美国消费者的口味，他们喜欢口感稍硬的、不粘连的米饭。
经挤压技术制得的大米具有较高的黏性和弹性，未经铁强化的大米在此方面表现得更为突出。这可能是因为在挤压过程中的作用力使大米淀粉塑化，且蛋白质发生可逆或不可逆变性。挤压技术制备的大米附着力（可以反映大米黏性）明显增大，这与挤压大米胞外淀粉数量的增加有关。未强化营养素的挤压大米硬度明显提高，但经强化的挤压大米硬度与普通大米差异不大。
营养强化对于不同种类大米感官品质的影响存在差异。Tzia等人的研究指出，糙米能够最好的保持其原有感官品质，喷涂和干燥工艺都会对白米有较大的影响。同时，该研究的感官评价结果还表明，所有样品在营养强化后其风味和味道都会有所改变，如呈现金属味、苦味等，这与Lee的研究结果相一致。Lee以硫酸亚铁为铁源，采用挤压方式对大米进行铁强化。结果表明，强化后的大米在蒸煮后存在金属的后味，导致其整体可接受度与普通未强化大米存在差异，而降低铁强化浓度和增加与普通未强化大米的稀释比例可以缓解该问题。此前还有研究指出，以一水合硫酸亚铁作为铁源，可以改善强化大米的感官品质。
营养素浓度也会对大米感官品质造成不同的影响。对蒸谷米以浸吸法强化螯合铁（NaFeEDTA），结果显示，适当的强化浓度（250毫克铁/升）使大米与普通蒸谷米具有相近的、甚至是更好的外观和蒸煮及感官品质；而当强化浓度为450毫克铁/升时，会使大米黄色加深，并改变其气味、咀嚼性等感官品质，最终影响其可接受性。
国家粮食储备局武汉科学研究设计院 谢健
中国疾病预防控制中心营养与健康所 黄建 霍军生
