嬰兒配方奶粉保質期內營養素損失的研究

（內蒙古伊利實業集團股份有限公司，呼和浩特010110）

嬰兒配方奶粉保質期內營養素損失的研究

劉賓，孔小宇，蘇曼，暢鵬飛，李威，劉彪

（內蒙古伊利實業集團股份有限公司，呼和浩特010110）

通過分析常溫下保質期內，嬰兒配方粉中營養素損失情況，探究營養素損失率的變化。研究發現，脂溶性維生素中維生素A的損失率最大（達到25%）。水溶性維生素中，維生素B12損失率最大（接近44%），VB2、葉酸損失率也在20%左右。而維生素C的損失率僅有9%。常量元素基本不損失，而微量元素中，銅的損失率最大（約9%）。鐵和錳的也有一定量的損失。DHA損失率很大，達到27%，而AA相對較少，只有8%左右。水分活度和酸價在保質期內都能控制在合理范圍。通過對嬰兒配方粉中營養素損失率的研究，為嬰兒配方粉中營養素強化量設計，控制產品質量提供重要的理論依據。

嬰兒配方粉；營養素；保質期；損失率

0 引言

嬰兒配方奶粉成為母乳的理想替代品。為了達到母乳的營養水平，嬰兒配方奶粉中至少添加了13種維生素、12種礦物質。這些營養素會受到溫度、氧氣、光等多種因素的影響而損失。維生素A在貯藏時，會受溫度、光、氧氣等因素的影響，造成不同程度損失[1]。維生素C做為熱敏性維生素，受到氧氣、溫度和時間的綜合作用非常明顯。此外，還受金屬離子的催化作用。維生素C的氧化速率會隨著銅的含量增加而增加。鐵基本不會促進抗壞血酸的氧化，但是可有效促進銅的催化能力[2]。

因此，本文研究了常溫條件下，保質期內嬰兒配方粉營養素損失，旨在為控制嬰兒配方粉產品質量，設計合格的嬰兒配方粉提供依據。

1 實驗

1.1 材料與設備

嬰兒配方奶粉（900g/聽，充氮包裝），室內常溫（通風良好）。

氣相色譜儀，高效液相色譜儀，原子吸收分光光度計，水分活度儀等。

1.2 檢測方法

嬰兒配方粉進行24個月保質期實驗，每月抽檢1次。檢測項目如表1所示。

1.3 計算方法

營養素損失率的計算：

損失率=（初始值-檢測值）/初始值×100%。

2 結果分析

2.1 脂溶性維生素

脂溶性維生素包括維生素A、維生素D、維生素E、維生素K1。脂溶性維生素可在機體內儲存，若補充不足，短期內不會造成缺乏。但是，長期過量攝入，能造成大量儲存而引起中毒。因此，嬰兒配方粉作為嬰兒唯一的食物來源，需要重視脂溶性維生素的攝入。

表1 營養素檢測方法

圖1為脂溶性維生素保質期內損失率的變化。由圖1可以看出，常溫條件下儲存，脂溶性維生素都會有一定的損失。其中，維生素A的損失率最大，達到25%左右。其次是維生素D和維生素，損失率為11%左右。維生素K1的損失率不明顯，最高只有4.37%。

圖1 脂溶性維生素保質期內變化

2.2 水溶性維生素

水溶性維生素包括維生素B1、維生素B2、維生素B6、維生素B12、維生素C、煙酸、葉酸、泛酸、生物素，是人體重要輔酶或者輔基，參與多種代謝系統，特別是能量代謝。機體內僅有少量儲存，易缺乏出現相關癥狀。

圖2為水溶性維生素保質期內損失率的變化。由圖2（a）可以看出，維生素B12的損失率最大，達到44%，損失了將近一半。其次為維生素B2，也有將近20%的損失率。維生素B1和維生素B6的損失率分別為17%和13%。而維生素C的損失并不明顯，僅有8.8%。由圖2（b）可以看出，葉酸的損失率最大，達到18%，煙酸的損失率也有13%。泛酸只有7%的損失，而生物素、牛磺酸、膽堿在保質期內幾乎沒有損失。

圖2 水溶性維生素保質期內損失率的變化

2.3 常量元素

常量元素是指體內質量分數大于體質量0.01%的礦物質。嬰兒配方粉中包括鈣、磷、鈉、鎂、鉀、氯。它們是人體組成的必需元素，幾乎遍及身體的各個部位，發揮著極其重要的作用。

圖3為常量元素保質期內損失率的變化。由圖3可以看出，常量元素的平均損失率很小，幾乎不損失。其中，鉀的損失率較大，達到10.8%左右。其余的常量成分在保質期內，基本沒有明顯損失。

圖3 常量元素保質期內的變化

2.4 微量元素

嬰兒配方粉中的微量元素包括鐵、銅、鋅、錳、硒、碘。雖然微量元素在體內的含量微乎其微(只占人體總質量的萬分之一以下)，但對維持人體正常的新陳代謝活動具有十分重要的作用，是維持生命不可或缺的元素。

圖4為微量元素保質期內損失率的變化。由圖4可以看出，微量元素的平均損失率稍大，其中銅的損失率最大，約為9.8%。鐵、錳的損失也較大，能夠達到6%左右。硒、鋅、碘的損失率并不明顯。

圖4 微量元素保質期內的變化

2.5 可選擇性成分

AA和DHA是人體必需脂肪酸，在促進大腦發育方面都起著重要的作用，可以選擇性添加到嬰兒配方那奶粉中。

圖5為AA和DHA保質期內損失率的變化。由圖5可以看出，在儲存期間，DHA的損失率變化明顯，特別是在保質期實驗后期，氧化速率明顯加快，損失率顯著上升，保質期內的損失率達到27%以上。相比DHA而言，AA有更強的穩定性，在保質期內，未有顯著損失，僅僅損失了8%左右。

圖5 AA和DHA保質期內的變化

2.6 其他指標

水分活度是影響奶粉穩定性的重要因素，對于保質期脂肪、維生素、益生菌等損失都很大的影響。控制合適的水分活度對于降低保質期內營養素損失具有非常重要的意義。酸價能間接反映奶粉中脂肪的氧化情況，酸價越高，游離脂肪酸越高，說明奶粉中脂肪被氧化的越嚴重。而脂肪氧化，能夠產生許多負面效果。

圖6為水分活度和酸價保質期內的變化。由圖6可以看出，保質期內，奶粉的水分活度是逐漸升高的，保質期末水分活度大約為0.212，保持在一個合適的范圍內。酸價在前期基本是不變的，隨著時間延長，酸價開始有所上升。可見在保質期后期，奶粉中游離脂肪酸開始增多，氧化速度開始加快。

3 討論

3.1 脂溶性維生素

圖6 水分活度和酸價保質期內的變化

顏景超等[1]人的研究發現，溫度對維生素A的穩定性影響較大。存儲12個月時，20℃和40℃條件下，維生素A的損失率分別為13.59%和31.56%。這與Jorge L和孫本風的研究結果基本一致[3-4]。嬰兒配方粉保質期內，脂溶性維生素A的損失率最大，24個月時，損失率達到25%。與其他研究人員的損失率基本相同。另外，包裝中的氧氣殘留等因素也會造成維生素A損失率的差異[5]。溫度對維生素E的穩定性也有很大影響，張曉雷等[6]研究發現，在20℃存放1年，脂肪質量分數高和低的兩個樣品，維生素E損失率分別為7.12%和18.22%，而60℃條件下，5周時則損失率達到42.35%。而且鐵能夠加速VE的損失速率[7]。范垚等[8]證實光照能夠強烈影響維生素D的穩定性，其次是氧氣，而溫度和包材對維生素E的穩定性影響較少。維生素K1受光照影響最為明顯[9]，Fe3+，Cu2+能夠促進維生素K1的分解。在實驗過程中，保質期實驗樣品受光照影響較少，可能降低的維生素E、D、K1的損失率。

3.2 水溶性維生素

維生素B12性質不穩定，受光照和溫度的影響而造成損失。在保質期實驗過程中，可能受到一定的光照以及溫度的變化，能夠強烈影響維生素B12的狀態，從而造成損失。維生素B1的性質較為穩定，受外界影響較小，溫度和存儲時間是最重要的影響因素。因此VB1損失率有增加的趨勢，但是較為緩慢。根據研究，光照1 h，維生素B2的損失率達到41%，而黑暗中5 h，僅有5%的損失率。可見光照對維生素B2的穩定性影響最大。Fe2+、Cu2+能夠促進維生素B2發生反應，影響穩定性。而溫度對維生素B2的穩定性影響不大[10]。本實驗中，保質期實驗樣品會受到一定時間的光照，故維生素B2會有一定程度的損失。氧氣是儲藏過程中造成抗壞血酸損失的重要因素，金屬離子在抗壞血酸降解過程中充當了催化劑的作用。銅和鐵離子在抗壞血酸的金屬催化氧化中起著很重要的作用。L-抗壞血酸極易被氧化生成L-脫氫抗壞血酸，繼而在其他因素的共同作用下造成VC的失活。氧氣環境下將嬰幼兒液態奶分別于20℃、55℃下保存30 d，損失率分別為90.9%、93.07%，可見氧氣會造成VC快速大量損失，且在氧氣存在時VC損失程度主要取決于氧氣濃度[11]。由于保質期實驗樣品為充氮密封保存，使得VC損失率很小。

牛磺酸化學性質不活潑，研究發現對含牛磺酸的奶粉加熱煮沸0.5 h后，牛磺酸含量不受影響，而且將奶粉分別置于光照、常溫條件下，存儲0，30，80，120 d后，發現含量變化不明顯[12]。因此，溫度、儲存時間、光照均不影響牛磺酸含量。與本研究結果一致。葉酸對光，特別是紫外線，而且當核黃素存在時，葉酸會被加速分解。因此保質期內，葉酸會有一定量的損失。煙酸、泛酸、膽堿的化學性質比較穩定，損失率并不明顯。

3.3 常量元素

與維生素相比，常量元素的性質都比較穩定，基本沒有損失。

3.4 微量元素

與常量元素相比，微量元素的損失率要明顯高，說明微量元素的穩定性稍差。在奶粉儲藏過程中，常常能夠作為金屬離子催化劑，參與維生素、脂肪等物質反應。研究發現，在奶粉儲存期間，銅和鐵的化學性質比較活躍，參與多種反應[6,8-10,13]，但是損失率并不大，Chávez-Servín[3]證實，在25℃條件下，存放18個月的奶粉，鐵和硒基本上不損失。

3.5 可選擇性成分

脂肪的氧化穩定性主要取決于所含不飽和脂肪酸的種類和質量分數．其中DHA是目前嬰幼兒配方奶粉中最不穩定的不飽和脂肪酸，屬長鏈多烯高度不飽和脂肪酸(PUFA)，極易被氧化而產生不良氣味。

導致油脂氧化的因素主要包括：溫度、時間、均質壓力、氧氣以及鐵、銅、錳等微量元素。其中，金屬離子對各種植物油的穩定性影響也很大，并且Cu2+的影響大于Fe3+。根據Arrhenius方程，在室溫下(25℃)，有過渡金屬存在下自由基誘導反應的速度為無過渡金屬存在的4×1036倍[13]。在實際過程中，多數油脂的自動氧化反應是在金屬催化下誘發的。添加抗氧化劑、微膠囊包埋技術、充氮或充CO2包裝等措施，可有效改善脂肪的氧化穩定性。本研究中，DHA的損失率在12個月后，顯著升高，表明此時DHA已經開始氧化。

保質期實驗證實，AA的損失率要明顯小于DHA的損失率。這與趙云霞的研究結果是一致的，多不飽和脂肪酸易氧化，碳鏈越長，雙鍵越多，越容易氧化，n-3PUFA較n-6PUFA易于氧化[13]。由于包埋技術不同也可導致AA穩定性差異[14]。

3.6 其他指標

奶粉中，水分含量過高，可以加速產生自由基，能夠改變奶粉可以結構，增大脂肪與氧氣、催化劑的接觸面積。張藝等[15]人研究發現，35℃條件下將羊乳粉存放10周，Aw為0.32的樣品氧化速率明顯快于Aw為0.23和0.11的樣品。何光華等[16]人證實Aw在0.2以下時，能夠保持益生菌的要求。本實驗中水分活度基本維持在0.2以下，最高也低于0.213，能夠維持奶粉不受水分活度的影響。

酸價是逐漸升高的，但是與其他文獻相比，酸價值仍處于較低水平。有研究人員將酸價與貨架期進行數學模擬，建立多元二次模型。本研究建立多項式(R2=0.9546)，能夠比較好的模擬保質期與酸價之間的關系。但是由于不同樣品在實際存放條件不同，真正的擬合曲線還有待驗證。

4 結束語

研究表明：嬰兒配方粉在保質期內，脂溶性維生素和水溶性維生素損失較大，而礦物質損失率則較少低，且大部分基本上不損失。DHA和AA由于受到自身雙鍵和包埋效果的影響，損失率較大差異，且DHA損失率更大。

對于非母乳喂養嬰兒來說，嬰兒配方粉對于嬰兒生長發育至關重要，因此保質期內營養素損失量的研究也日益重要。但是目前研究不全面且不完善，研究的指標少、時間短、存儲環境和檢測方法等不盡相同。為了保證產品在保質期內各項營養素都能滿足要求，研究人員，特別是生產企業應該建立保質期內營養素損失數據庫，積累不同地區，不同環境下的營養素損失數據，及時調整奶粉中營養素含量，保證產品質量。

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Analysis of nutrients loss in infant formula during shelf-life

LIU Bin,KONG Xiaoyu,SU Man,CHANG Pengfei,LI Wei,LIU Biao
(Inner Mongolia Yili Industrial Group Co.Ltd.，Hohhot 010110，China)

Infant formula is an ideal substitute for breast milk,but many factors cause the loss of nutrients in infant formula during storage. The rate of nutrients loss in infant formula during shelf-life was investigated by analyzing it at 25℃.The results showed that fat-soluble vita?mins A had a maximum loss rate by 25%.In water-soluble vitamins,the loss rate of vitamin B12reached about 44%,and for vitamin B2and fo?lic acid,the rate was about 20%.Vitamin C only had a 9%loss.No loss substantially existed in macroelements,whereas in trace elements, copper had a maximum the loss rate by approximately 9%.Iron and manganese had a lower amount of loss.DHA lost 27%,whereas AA had a relatively lower loss rate by 8%.Acid value and water activity can be controlled in a reasonable range during shelf-life.By analyzing loss rate of infant formula nutrients,the results would provide scientific basis for nutrients fortification in infant formula and controlling product quality.

infant formula;nutirents;shelf-life;loss rate

TS252.51

：A

：1001-2230（2017）07-0033-04

2016-09-18

“十二五”國家科技支撐計劃項目（2013BAD18B03）。

劉賓(1989－)，男，碩士，研究方向為乳品科學。

劉彪