全世界大概有35%的人口以小麦面粉作为主食,小麦面粉为人类提供蛋白质总量的20.3%,热量总量的18.6%,食物总量的11.1%。全球每年小麦面粉的产量约为6亿吨,每年有超过90%的小麦面粉被用于食物消费(北京,Beifuyuan,2007)。
面粉强化作为解决世界范围营养不良问题最成功的方式可追溯至70年前。早在20世纪20年代就有了商业化的面粉强化,在1941年以后,面粉强化在美国被广泛实施。到2017年,已有133个国家制定了各类食物强化强制法规,其中86个国家对面粉强化制订了强制性标准(表2-1),强化的营养素主要为铁、叶酸以及其他B族维生素。大约总量的34.1%工业化面粉被用于生产强化面粉,全球近20%的人口在消费强化面粉。强化小麦粉已成为解决全球微量营养素缺乏的一个重要的公共卫生措施。
表2-1 小麦粉强制性强化国家
续表
为研究强化小麦粉推动对经济的影响,Ross和Horton等人于2003年对孟加拉、印度、尼泊尔、巴基斯坦、加纳、马拉维、马里、南非、坦桑尼亚、埃及、阿曼、也门、玻利维亚、洪都拉斯、尼加拉瓜等10余个发展中国家,开展了因缺铁性贫血导致的经济影响分析。该分析中,铁强化成本采用委内瑞拉强化项目中铁强化的成本,每人每年0.12美元(仅包含铁剂和生产);收益方面,按劳动强度分为重度体力劳动收益和一般体力劳动收益。按照贫血治疗能提高重体力劳动收益17%,其他劳动(除重体力劳动外的劳动)收益提高5%;儿童时期贫血改善,会挽回成年后2.5%的劳动损失,从而计算出改善贫血所带来的成人劳动生产力增长和儿童认知水平的提高所带来未来劳动生产力的增长等两个方面收益。计算结果显示:按照这10个国家收益的中位数结果,10年内,每年每人因铁缺乏改善所带来的成本-效益比为6。若考虑对儿童未来的生长和认知损失所导致的经济影响,则其成本-效益比为36。
美国食品强化的历史可以追溯到20世纪30年代末40年代初,当时美国许多地区由于缺乏维生素,营养性疾病不断蔓延。1939—1944年的科学调查证明国民对硫胺素、核黄素、烟酸和铁的摄入量远远低于所需标准。由于缺乏以上营养素,造成了全国范围内的疾病,如脚气病,佝偻病和癞皮病。1940年,全美科学院的食品营养委员会拟订在小麦粉中添加硫胺素、烟酸、核黄素和铁的方案。1941年,由当时的总统罗斯福专门讨论食品强化的建议和强化的范围及标准,1942年1月1日,FDA公布了强化食品法规,法规规定了食品强化的定义、范围和标准,正式确立了强化小麦粉的标准,用铁、维生素B 1 和烟酸进行强化,至于维生素B 2 和钙的添加则可自行选择。当年,美国有27个州法令规定了小麦粉强化。在人工合成的维生素B 2 能满足食品工业的需要后,1943年,维生素B 2 亦被列入强化标准中。同年,FDA对标准加以修改,该标准要求对所有面包和面包卷进行营养强化。从那时起,所有面制食品内开始添加硫胺素、核黄素、烟酸、维生素D、钙和铁等。由于小麦粉强化,美国烟酸缺乏造成的死亡人数从1938年前每年超过3000万下降到1952年几乎为零。由烟酸缺乏造成的癞皮病在美国从此罕见。
20世纪50年代是美国强化食品充分发展和巩固提高的10年。20世纪60年代,FDA逐渐注意到食品强化出现过头的趋势。1962年,FDA公布限制食品内添加营养素的规定:可添加的营养素不得超过12种。为限制漫无边际的强化食品的发展,1969年6月,FDA宣布特种饮食食品规定的修订条文:条文把可以合法添加营养素的食品限定为8大类,对每一大类食品中可以添加的营养也作出限制规定。美国法院提出异议,认为FDA无权颁布食品销售禁令,不可随意鼓励或反对某一食品在市场内的消费,并且美国法院主张只能对顾客进行教育,而不能强行推行法律手段。为此,FDA 1969年的提议一直没能正式实施。随后适逢美国各地出现营养不良现象,1969年,白宫委员会否定该提议。由于不利于营养科学的研究和发展,对改变食品形式和改善消费结构也不利,1974年,美国FDA废除1966年提议,对食品营养添加作出具体规范,并且颁布实施这些规范的详细条例。但是直到1980年1月,该规定才正式载入美国联邦登记册中。FDA认为食品强化是维持和改善人类食物结构总的营养质量的有效途径。强化食品的政策理应是使食品中营养保持平衡,即强化量既不过量也不会不足。
1973—1981年,美国对谷物类产品中铁添加量进行了3次调整。1973年,根据食品行业以及美国白宫关于食品、营养和健康会议的建议,FDA适度增加了谷类食品中添加维生素B 1 、维生素B 2 和烟酸量。同时,FDA将强化小麦粉中的铁含量增加了2倍多(从13~16.5mg/磅增加至40mg/磅)。由于考虑到可能会出现铁过量,1976年,FDA又将铁强化标准恢复到1973年以前的水平。1980年,FDA再次改变方针,废除铁强化的最高以及最低标准,采用铁强化的唯一标准(20mg/磅),进而有效提高了铁的强化,至今美国人约有1/4的铁营养来源于强化小麦粉。美国儿童缺铁性贫血率仅为3%,青春期女性为2%,乳母为5%。
1995年2月29日,美国FDA宣布,美国境内出售的大部分谷类主食都必须添加叶酸,FDA要求每磅面包、小麦粉、大米粉、玉米粉中需要加0.4~1.4mg的叶酸,以弥补人体摄入量的不足。叶酸强化的正式法则颁布在1996年3月的《联邦登记法案》中,于1998年1月1日生效。至今,美国通过强制性的谷物强化叶酸已经降低了26%的新生儿的神经管畸形。
在发展食品强化规范的同时,美国农业部于1979年12月颁布《小麦、小麦食品和营养教育法》,并且建立食品工业委员会。食品工业委员会主要任务是对全美人民进行营养教育,改善国民营养知识缺乏的现状。目前,美国约有92%以上的早餐食物是强化食品,强化食品已成为美国人膳食中的重要部分。
二战前,白小麦粉出粉率一般为72%。考虑到谷物食品属于维生素B族贫瘠食品,早在1940年7月,英国政府允许向小麦粉添加维生素B 1 。到1942年大约有2/5的白小麦粉被强化。
1942年,第二次世界大战开始,为应对食物短缺,小麦粉出粉率提高到85%。维生素B族含量相对丰富,不再需要添加维生素B 1 。但是由于牛奶、乳酪等短缺,为预防钙缺乏,英国政府强制性规定,在出粉率为85%的小麦粉中添加碳酸钙94~154mg钙/100g小麦粉。
1945年战后面包会议(Conference on the Post-War Loaf)推荐,在所有白面包中除钙外,也添加维生素B 1 、烟酸和铁,并且将这三种营养素称作“被偷走的营养素”。
1946年钙的强化剂量提高到235~390mg钙/100g小麦粉,用钙来吸收高出粉率小麦粉中的植酸。
1960年食品标准委员会建议在面包和小麦粉中继续添加维生素B 1 、烟酸和铁,但是添加钙的必要性应该被重新考虑。
1963年,P.C.Elwood报告称,小麦粉中添加的铁粉并不为人体所吸收,没有多少营养价值。
1968年,卫生部关于小麦粉中铁的咨询委员会同意Elwood关于铁粉的发现。
1972年,医学方面的食品政策委员会(Medical Aspects of Food Policy,COMA)中面包和小麦粉咨询委员会推荐继续添加钙、维生素B 1 和铁(铁盐,而不是铁粉),并且不再认为添加烟酸是必要的。
1974年,COMA关于面包和小麦粉的第二次报告,认为小麦粉中不再需要添加钙。但是由于硬水地区(例如,水中碳酸钙含量高的地区)心血管相关疾病的死亡率低的原因,也不推荐终止强制性强化。
1981年,COMA中面包、小麦粉和其他谷物类产品小组的报告——面包和小麦粉的营养,报告中论述了小麦粉中不再需要添加钙、铁、维生素B 1 和烟酸的原因,似乎没有再添加任何营养素的必要。
1984年,小麦粉和面包法规修订,要求在小麦粉(全麦粉除外)中强制添加维生素B 1 、烟酸或烟酰胺、铁和钙。维生素B 1 、烟酸或烟酰胺、铁的添加量分别不得少于0.24mg/100g小麦粉、1.6mg/100g小麦粉、16.5mg/100g小麦粉,钙添加量为235~390mg钙/100g小麦粉。食品标准委员会考虑到一旦停止添加营养素会带来的危害,可能会给某些人群造成某些营养素的低摄入,如对儿童和育龄妇女等对铁和钙摄入;此外,就算不对维生素B 1 和烟酸这些物质进行强化,但仍需要进行详细的风险评估。因此,小麦粉和面包强化营养素种类和剂量一直被延续至今。
日本强化食品的出现是在第二次世界大战以后。随着19世纪末精米工业的发展,日本的主食逐渐倾向于以精白米为主,导致维生素B 1 、维生素B 2 、维生素A和钙等维生素的缺乏,特别是脚气病曾在日本猖獗一时。第二次世界大战后,日本面临粮食紧缺的危机,为了改善其国民的健康状况、提高身体素质,1949年日本设立专门研究强化食品的机构。1951年,日本开始广泛地开展大米中强化维生素B 1 和维生素B 2 的研究和试验。1952年,日本制订营养改善法,使强化维生素和矿物质的营养强化食品制度化。此后,伴随经济的高速发展,食品种类的增多,饮食生活的日益丰富,国民的营养状态在较大程度上得到改善。但与此同时也引起强化食品泛滥,粗劣制品充斥市场,激起了消费者的强烈不满。为此,日本政府在1971年对特殊营养食品的范围限定为10种主食品:包括大米、面粉、麦片、面包、面条、挂面、速煮面、大酱、人造奶油,以及鱼肉制作的火腿与香肠,其中面制品占一半。同时,对食品的强化标准、要求及标志也进行了规定:强化小麦粉允许添加维生素B 1 、维生素B 2 、L-赖氨酸和钙。于是,1973年以后,这4种以外的强化食品在市场上销声匿迹。目前,日本生产的方便面几乎都进行了强化。
加拿大也是进行食品强化较早的国家之一。纽芬兰省居民夜盲症多发,维生素B族缺乏。1944年9月,加拿大纽芬兰省在法令中强制规定小麦粉及面包中必须增补维生素B 1 、维生素B 2 、烟酸和铁,在人造奶油中强制性添加维生素A。1949年,联邦政府颁布法规要求在食盐中强制性添加碘化钾。1965年,加拿大允许在部分脱脂乳核乳粉中添加维生素A。
1978年,加拿大卫生及社会福利部加强了小麦粉的强化营养素品种,允许有选择地添加维生素B 6 、叶酸和泛酸。
1976年营养调查显示,相当部分加拿大人维生素B 1 和铁摄入量不足。于是加拿大政府对《食品与药品法》进行了部分修订,第13条明确规定:对所有白小麦粉进行强制强化。
1998年,加拿大再次修订了《食品和药品法》中关于小麦粉强化的条款,要求在谷物小麦粉及其制品中增加叶酸强化以控制新生儿神经管畸形。加拿大对安大略省年龄从18~42岁38 000名育龄女性进行了调查,结果显示,自1998年1月进行小麦粉强化后,加拿大育龄妇女血清叶酸水平提高了近1倍,神经管畸形发生率由1995—1997年间的4.37‰下降到2003年的0.98‰,公共营养改善效果十分有效。
2012年,加拿大通过强制性的法规,要求每100g谷类及其制品中必需含有以下微量营养素:维生素B 1 0.64mg,维生素B 2 0.40mg,烟酸或烟酰胺5.30mg,叶酸0.15mg,铁4.4mg。否则,不适宜加拿大居民食用。其他可选择性添加维生素B 6 0.31mg、泛酸1.3mg、镁190mg、钙140mg。加拿大除小麦粉外,面包、通心粉、大米、乳、黄油、板油、猪油、各种奶酪、糖、糖浆糖枫汁、人造甜味剂、盐、香辛料及醋等,如果强化也必须按照相应的产品标准进行营养素添加。
在发展中国家中,委内瑞拉是第一个开展强化小麦粉全国性干预的国家。1983年,委内瑞拉发生严重的经济危机,处于社会地位底层的人们食物消费的数量和质量显著下降,铁缺乏患病率不断上升。1993年,委内瑞拉政府成立了食物强化特别委员会,开展全国范围内的食物强化:在黄色、白色的玉米粉、小麦粉中强制添加了富马酸亚铁,玉米粉中铁添加量为50mg/kg玉米粉,小麦粉中添加量为铁20mg/kg小麦粉,此外,玉米粉中还添加维生素A、维生素B 1 、维生素B 2 和烟酸;小麦粉中也添加了同样的维生素,但不包括维生素A。随后,1994年,Layrisse M等人在首都加拉加斯开展了小范围的调查,调查了307名7岁、11岁、15岁的学龄儿童,以研究铁强化的效果。结果发现,贫血率从1992年的19%下降到1994年的9%,铁缺乏率也从37%下降到16%。
中国小麦产量占世界小麦总产量的16%~18%(Bryan Lohmar,2004)。中国生产的小麦大部分被国内作为主食消费所用,这一情况涵盖了全国各地和人口。就产品和种植情况而言,与大米相比,面粉是属于第二个主要的粮谷类作物。小麦面粉虽遍及全国人口,但与中国北方和西部地区人民以面粉为主食所不同的是南方的居民多以大米作为他们的主食。面粉耕种与消费的主要是河南、河北、山东、山西、江苏、安徽、湖北、四川等省份。
目前,中国每年需要约8000万吨~9000万吨面粉,除去农村自产自用的5000万吨,进入流通领域的面粉仅有3000万吨~4000万吨。在1997—2006年间,面粉销量大约为每年10 740万吨,但这其中约有900万吨小麦用做麦种和损失(约200万吨),因此,事实上国内面粉销量为9740万吨(北京,B Beifuyuan,2007)。
根据全国营养与健康监测数据,2010—2012年全国面粉类平均消费量为每人每天142.8g,农村大概比城市平均消费约高415g;与2002年相比,全国消费量要高出7.5g(见表2-2),这主要与这10年米类消费量下降有关。与这些数据相比,1982—1992年以家庭为单位的调查则显示出面粉消费下降情况(王陇德,2005)。
表2-2 中国面粉类消费量(克/人·日)
总体来说,可以认为中国面粉工业具有巨大的磨粉能力,但其生产并不集中。在中国,有的制粉厂中具有与先进的管理相配套的现代化的设备且能生产合格的产品,但同时在乡村磨坊中也可看到传统的磨粉设备。虽然现代化的磨坊正在取代落后的磨坊,但这需要一定的过渡期。每年,排名前10名的面粉厂的总生产量接近全国生产总量的20%(中国粮食行业协会,2004)。
目前,中国面粉工业的总体生产能力已经超过了15 000万吨,但开机率只有30%(表2-3)。通常理论上将日产量大于200吨的面粉厂视为大型面粉厂,将日产量50~200吨的视为中型厂,而将低于50吨的视为小型厂。通常大型厂生产的面粉得以在大城市的超市中销售,中型厂的面粉则主要分布于小城市或乡镇,而小型厂的面粉则主要销售于农村。
表2-3 基于生产能力的制粉厂的分布