維生素C在嬰兒配方乳粉加工、沖調模擬體系中的熱降解動力學

劉奕博，任國譜，肖蓮榮

（1.中南林業科技大學 食品科學與工程學院,長沙 410004;2.湖南亞華乳業有限公司技術中心,長沙 410200）

維生素C在嬰兒配方乳粉加工、沖調模擬體系中的熱降解動力學

劉奕博1，任國譜1，肖蓮榮2

（1.中南林業科技大學 食品科學與工程學院,長沙 410004;2.湖南亞華乳業有限公司技術中心,長沙 410200）

對嬰兒配方乳粉在加工、沖調過程中氧化型維生素C（DHAA）、還原型維生素C（AA）及總量維生素C（AA+DHAA,以VC表示）的熱降解動力學進行研究。結果表明：加工模擬體系中，AA及VC符合動力學一級反應，活化能分別為46.49 kJ/mol和39.69 kJ/mol。沖調模擬過程中，溫度對AA和VC的降解符合零級反應模型，對DHAA的降解符合一級反應模型，反應活化能分別為16.71，19.50，12.04 kJ/mol。

維生素C；嬰兒配方乳粉；加工；沖調；降解

0 引 言

維生素C又名抗壞血酸，是一種不飽和多羥基內酯化合物，L-抗壞血酸 （AA）與L-脫氫抗壞血酸（DHAA）是具有生理活性的兩種形式。其生理功能主要有輔助膠原蛋白的生物合成，促進嬰兒期肌腱、韌帶及骨骼的發育[1]；參與腎上腺激素及肉毒堿的合成，活化多種肽類激素；促進機體對鐵的吸收[2]；是體內一種良好的自由基清除劑。嬰兒配方乳粉是1-6個月內嬰兒獲得維生素C的重要來源，期間維生素C的缺乏會導致孩子幼年期出現壞血病癥狀[3]。本文研究了AA、DHAA及VC在嬰兒乳粉加工及沖調模擬體系下的熱降解動力學，為確定嬰兒配方乳粉中維生素C的合理添加量及維生素C的降解機理提供理論依據和實踐指導。

1 實 驗

1.1 材料與儀器

1.1.1 樣品與試劑

樣品：市售生鮮乳、嬰兒配方乳粉I段。

試劑：抗壞血酸，偏磷酸，乙酸，三水合乙酸鈉，硼酸，鄰苯二胺，活性炭，鹽酸。

1.1.2 儀器

F-2500熒光分光光度計，電子分析天平，數顯恒溫水浴鍋。

1.2 方法

1.2.1 加工模擬體系

向500 mL生鮮乳中加入約30.0 mg抗壞血酸，超聲10 min均勻混合。取400 mL置于三角瓶中，分別放于60，70，80℃的恒溫水浴鍋中，每隔20 min取出約25 mL，迅速將其置于冰浴中冷卻，測定其中AA和DHAA質量分數。所有試驗重復3次，取平均值。

1.2.2 沖調模擬體系

以乳粉∶水=1∶6.7的比例用溫開水沖調，隨即取400 mL左右還原液于三角瓶中，分別在40，50，60，70℃的恒溫水浴鍋中加熱，每隔30 min取出約30 mL，迅速置于水浴鍋中冷卻，測定其中AA和DHAA質量分數。所有試驗重復3次，取平均值。

1.2.3 測定方法

VC的測定采用GB5413.18—2010，DHAA的測定是將上述國標去掉活性炭物理氧化這一處理步驟，測量結果即為樣品中氧化型維生素C的量，AA的質量分數用總量減去DHAA量表示[7]。

1.3 熱降解動力學模型

2 結果與討論

2.1 維生素C在加工模擬體系下的降解

由圖1和圖2可以看出，AA及VC在生鮮牛乳中的熱降解反應符合一級反應模型，相關系數均在0.98以上，與絕大多數體系下維生素C的表現一致[10]。隨溫度的升高，降解速率常數增加，物質損失速率加快。

DHAA在80℃時，C與t線性關系良好，相關系數R2為0.9839，符合零級降解反應，如圖3所示。60℃、70℃下各級動力學方程相關系數均小于0.8（圖略），無明顯規律，分析原因可能有：①DHAA本身比AA敏感，每次所取生鮮乳中可能存在成分不穩定、溶氧量不同等差異，造成規律性差；② 實驗中使用AA標樣強化，DHAA量很少，在一定程度上影響它是否能被檢測及檢測的程度；③DHAA的降解不只是簡單的氧化反應，而包含多種降解途徑[7]。

根據Arrehnius方程，將不同溫度下的lnk對1/T作圖，由圖4可計算出AA及VC熱降解反應的活化能Ea，根據k值分別求出半衰期，結果如表1所示。

表1 加工模擬體系下AA和VC的熱降解動力學參數

由圖2得到VC在60～80℃，1 h的損失率為16.97%～35.47%。80℃時半衰期為2.28 h，可推測在殺菌、干燥等溫度參數高的工段，考慮溫度及時間的影響，維生素C的損失會很顯著。

兩者降解速率常數及半衰期有顯著性差異 （P＜0.05），說明AA的熱穩定性要強于VC，進一步推出AA的熱穩定性高于DHAA。

2.2 維生素C在沖調模擬體系下的降解

圖5和圖6為在沖調模擬體系下，AA及VC的降解反應符合零級反應。由圖6可得到VC在40，50，60℃的日常沖調喂養溫度范圍內0.5～1 h內的損失率分別為18.69%～31.14%，19.80%～30.81%，32.37%～47.94%。可見斷續喂養的時間超過30 min就會造成乳粉還原液中維生素C的大量損失。

將DHAA的濃度對時間作圖，相關系數在0.91～0.99之間，而取濃度對數與時間作圖，回歸系數均在0.985以上，故認為DHAA降解符合一級模型，結果見圖7。DHAA作為AA有氧降解的中間產物，在加工過程中已完成了濃度升高的過程，成品中AA與DHAA的比例約為1.5∶1，因此在后續沖調中，DHAA含量持續下降。

按Arrehnius積分式作圖，如圖8和圖9所示。計算出AA、DHAA及VC的熱降解活化能Ea，根據k值分別求出半衰期，結果如表5所示。AA及VC的降解速率常數存在極顯著差異（P＜0.01），EaVC＜EaAA，認為VC熱敏性要高于AA，與加工模擬體系的表現一致。

表2 沖調模擬體系下AA、DHAA及VC的熱降解動力學參數

由損失率及半衰期等動力學參數，可發現維生素C在成品沖調中穩定性弱于加工模擬體系。AA及VC在加工、沖調模擬體系下分別符合一級、零級降解動力學，Maria C.Manso等[13]認為不同的基質可能存在特定的降解模式，AA（VC）初始含量及接下來的反應速率可能決定其符合零級還是一級反應。

3 結 論

加工、沖調模擬體系中，AA和VC的熱降解分別符合一級、零級反應。DHAA在沖調過程中的熱降解符合一級反應。兩體系下AA的熱穩定性都高于VC。AA及VC在加工模擬體系中的穩定性高于沖調體系。兩體系下VC的穩定性都會受到嚴重影響，加工中2 h，60℃～80℃內損失在26.6%～52.6%間，沖調中1 h，40℃～70℃內損失為37.7%～65.6%。

嬰兒配方乳粉還原液中的維生素C在溫度、鹽和糖的濃度、pH值、氧氣、酶、金屬元素、水分活度、AA與DHAA比例等多種因素的綜合作用下損失率較高，因此喂養過程的規范操作對于嬰兒維生素C攝食量的充足與否有關鍵意義。加工模擬體系中維生素C的影響因素較沖調體系少，這可能是造成兩體系下動力學參數差異的重要原因。

[1]SINGH M.Role of Micronutrients for Physical Growth and Mental Development[J].Indian Journal of Pediatrics,2004,71（1）：59-62.

[2]BENDER D A.Nutritional Biochemistry of the Vitamins[M].Cambridge,UK：Cambridge University Press,2003：357-384.

[3]BURK CJ,MOLODOW R.Infantile Scurvy：An Old Diagnosis Revisited with A Modern Dietary Twist[J].American Journal of Clinical Dermatology,2007,8（2）：103-106.

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Kinetics of Vitamin C degradation in infant formula powder during model processing and preparation

LIU Yi-bo1,REN Guo-pu1,XIAO Lian-rong2
（1.Faculty of Food Science and Engineering,Central South University of Forestry and Technology,Changsha 410004,China;2.Hunan Avadairy Co.,Ltd.,Changsha 410200,China）

The thermal degradation kinetics of ascorbic acid（AA）,dehydroascorbic acid（DHAA）and vitamin C were determined in infant formula milk powder during model processing and preparing.The results show that a first order model can describe well the AA and VCdegradation data,with an activation energy of 46.49 kJ/mol,39.69 kJ/mol during the model processing.The degradation of AA and VCduring preparing follow a zero order kinetic model,and DHAA degradation fit to a first order kinetic model,the activation energy are 16.71 kJ/mol、19.50 kJ/mol,12.04 kJ/mol,respectively.

vitamin C;infant formula powder;processing;preparation;degradation

TS252.51

A

1001-2230（2012）09-0023-03

2011-12-26

中國營養學會營養科研項目基金資助課題；國家科技支撐計劃“原料奶質量安全監控關鍵技術研究”（2012BAD12B04）。

劉奕博（1987-），女，碩士研究生，研究方向為食品安全與控制。

任國譜