嬰幼兒配方奶粉脂肪酸衰減加速試驗研究

文/陳永斌 戴智勇 董 玲 張巖春 潘麗娜

〔1 澳優乳業（中國）有限公司；2 湖南澳優食品與營養研究院〕

嬰幼兒配方奶粉作為母乳替代食品，為人工喂養嬰兒的生長發育提供了良好的營養支持。為盡量接近母乳，嬰幼兒配方奶粉的組成中添加了多種不飽和脂肪酸及礦物質、維生素等營養素。其中，脂肪及脂肪酸作為重要的人體組成成分，能為機體提供營養和儲存能量，促進脂溶性維生素的吸收；必需脂肪酸更是具有多種生理功能，如二十二碳六烯酸（DHA）、花生四烯酸（ARA）等是腦、神經組織及視網膜中含量最高的脂肪酸，對腦及視覺功能發育具有重要的作用[1]，嬰幼兒如果缺乏必需脂肪酸，可導致認知功能下降，從而延緩大腦的發育[2，3]。

嬰幼兒配方奶粉中的不飽和脂肪酸容易被氧化或發生脂解反應而衰減，是嬰幼兒配方奶粉質量控制的一個重要過程，因為氧化反應的產物可降低嬰幼兒配方奶粉的營養價值，令產品產生酸敗的滋氣味，直接影響產品的質量和儲存期限。因此，研究嬰幼兒配方奶粉中各類不飽和脂肪酸在貨架期內的穩定性，直接關系到人工喂養嬰兒的脂肪酸攝入水平和質量。本文采用高溫加速試驗方法，研究了嬰幼兒配方奶粉中各類必需脂肪酸的變化規律，旨在為嬰幼兒配方奶粉的配方設計及質量控制提供依據。

1 材料與方法

1.1 材料與設備

嬰幼兒配方奶粉（1～3 段，規格900 g，馬口鐵罐），電熱恒溫箱（LRH-800-S），氣相色譜儀（安捷倫GC 7890A，帶FID檢測器）。

1.2 試驗方法

根據阿倫尼烏斯公式，對于常規化學反應，在一定溫度范圍內，反應溫度每升高10 ℃，反應速度升高1 倍，即K[T+10℃]/K[T]=2（K為反應速度）。而對于食品，反應速度與食品貨架期壽命成反比，因此有Q[T+10℃]/Q[T]=2（Q為食品貨架壽命）[4～6]。據此推論，將嬰幼兒配方奶粉在40 ℃恒定溫度下貯藏6 個月，相當于20 ℃下貯藏2 年。本文通過40 ℃條件下高溫加速試驗，研究24 個月貨架期嬰幼兒配方奶粉中脂肪酸的衰減變化規律。

試驗樣品采用1～3 段嬰幼兒配方奶粉，每個階段選取3 批次產品，以減少批次差異影響。將樣品放入電熱恒溫箱中，設定加速試驗溫度為40 ℃，分別測定樣品在不同時間點（0、1、2、3、6 個月）脂肪酸的含量變化。

總脂肪含量采用《食品安全國家標準 嬰幼兒食品和乳品中脂肪的測定》（GB 5413.3-2010）第一法進行檢測，亞油酸（LA）、α-亞麻酸（ALA）、二十二碳六烯酸（DHA）和花生四烯酸（ARA）含量采用《食品安全國家標準 嬰幼兒食品和乳品中脂肪酸的測定》（GB 5413.27-2010）第一法進行檢測。

1.3 數據分析

試驗開始前，分別測定每批次樣品中脂肪酸含量，作為初始值。在加速試驗中，分別取不同加速試驗時間點的樣品進行檢測，并將檢測結果與初始值作對比，按照式1計算衰減率。

2 試驗結果

2.1 總脂肪含量衰減情況

嬰幼兒配方奶粉中的脂肪主要來自植物油及部分乳脂肪[7]。在本研究采用的試驗樣品中，植物油的主要原料為棕櫚仁油、菜籽油和葵花籽油，奶粉中總脂肪含量高達22%～27%。

加速試驗過程中總脂肪含量的衰減率變化情況見圖1，可以看出，在整個加速試驗過程中，總脂肪衰減率基本在零值附近呈現小范圍浮動，加速試驗6 個月后，衰減率為-0.74%，考慮到衰減率的定義以及檢測方法所帶來的偏差，可以認為總脂肪含量在整個加速試驗過程中沒有出現衰減現象，與胡君榮等[8]的研究結果一致。

圖1 總脂肪在加速試驗過程中的衰減變化規律

嬰幼兒配方奶粉中的單不飽和脂肪酸和多不飽和脂肪酸，在適宜的溫度、濕度等條件下容易發生氧化反應產生過氧化物[9]；同時，由于生鮮乳中微生物產生的脂肪酶具有一定耐熱性，因而會在產品中有一定的殘留，使奶粉脂肪在貯藏過程中易于水解[10]。另外，產品在封罐時會嚴格控制罐內的殘氧量及奶粉的水分含量，而在低氧濃度、低水分活度條件下，脂肪酸的氧化或脂肪的水解很難形成完整的鏈式反應，使得脂肪酸的飽和度提高或短鏈脂肪酸增加[11]，在本試驗中，這些產物的檢測結果仍會計入總脂肪含量，因此，近似地認為在加速試驗過程中總脂肪沒有出現衰減。

2.2 n-3多不飽和脂肪酸衰減情況

n-3多不飽和脂肪酸（簡稱n-3 PUFA）包括α-亞麻酸（ALA）、二十碳五烯酸（EPA）和二十二碳六烯酸（DHA）。其中ALA是膳食中最主要的n-3 PUFA，屬于必需脂肪酸，而EPA和DHA則可由ALA通過體內代謝衍生，但其轉化效率尤其是在嬰幼兒體內的轉化效率有限。ALA及DHA對嬰兒神經組織的發育及功能完善具有重要的作用[12]，因此它們在嬰幼兒配方奶粉貨架期中的含量變化規律，是質量控制研究中的重要指標。

加速試驗過程中ALA和DHA的衰減規律見圖2。加速試驗1 個月和6 個月后，ALA的衰減率分別為4.2%和8.0%，DHA的衰減率分別為3.2%和7.1%，可以看出，加速試驗過程中2 種n-3 PUFA都發生了較為明顯的衰減。

整體來看，2 種n-3 PUFA在加速試驗過程中的衰減都呈現了較好的線性規律，特別是DHA的衰減率變化曲線線性回歸相關系數R2為0.9966。如前文述及，奶粉中多不飽和脂肪酸的衰減主要由于氧化反應與脂解反應。在奶粉罐密封及罐內殘氧量控制良好的情況下，多不飽和脂肪酸的氧化反應速率會由于罐內氧氣的逐漸消耗而降低，因此，以此種反應為主的脂肪酸衰減現象應為非線性規律。而脂解酶催化的脂肪酸水解反應則不受罐內氧氣濃度的限制，而且由于脂解酶在反應過程中不會被消耗，在溫度、水分含量等外界條件恒定時，整個加速試驗過程中該類反應的速率可基本保持不變，因此以此類反應為主的脂肪酸衰減現象則能夠呈現出良好的線性規律。綜上所述，在本文所設定的試驗條件下，可以認為ALA和DHA的衰減，主要是由于脂解反應所引起的。

圖2 ALA和DHA在加速試驗過程中的衰減變化規律

圖3 LA和ARA在加速試驗過程中的衰減變化規律

2.3 n-6多不飽和脂肪酸衰減情況

n-6多不飽和脂肪酸（簡稱n-6 PUFA）包括亞油酸（LA）、γ-亞麻酸（GLA）和花生四烯酸（ARA）。其中，LA是膳食中最主要的n-6 PUFA，也是必需脂肪酸，ARA與DHA有著類似的功能，是腦、神經組織及視網膜中含量最高的脂肪酸，對腦及視覺功能發育有重要的作用[13，14]。本文主要研究LA和ARA在加速試驗過程中的衰減規律。

加速試驗過程中LA和ARA的衰減情況見圖3。ARA在加速試驗過程中呈現了非常明顯的衰減趨勢，加速試驗1 個月和6 個月的衰減率分別為4.8%和13.7%，其衰減率在本文所研究的不飽和脂肪酸中是最高的。LA在整個加速試驗過程中未發現明顯的衰減現象。

與DHA在試驗過程中所呈現的線性衰減規律不同，ARA的衰減規律更接近于二次方程曲線。文中2.2已有討論，在罐內殘氧量控制良好且密封的情況下，由脂解反應為主所引起的脂肪酸衰減現象更接近于線性規律，因此，從圖3中ARA衰減規律曲線可以看出，ARA在加速試驗過程中發生了氧化反應。

3 討論

嬰幼兒配方奶粉中不飽和脂肪酸會在貨架期內產生不同程度的衰減現象，這已被業內眾多相關的穩定性研究試驗所證實，本研究的試驗結果也獲得了相似的結論。但是，不同的穩定性研究中測得的同種PUFA的衰減結果不盡相同，試驗結果與產品的配方設計、生產工藝以及所采取的試驗條件等因素都有關系[15]。就本文的試驗結果來看，不飽和脂肪酸的衰減程度主要受如下因素影響。

3.1 脂肪酸不飽和度的影響

脂肪酸的不飽和度越高，衰減率也越高，如在加速試驗過程中，ARA、DHA及LA等多不飽和脂肪酸都發生了明顯的衰減現象，而LA則未出現明顯衰減。原因是脂肪酸的不飽和度越高，其化學活性越強，越容易發生氧化反應或脂解反應。

3.2 不飽和脂肪酸的添加方式、劑型及抗氧化劑的影響

不飽和脂肪酸（如DHA、ARA等）極易被氧化，因此嬰幼兒配方奶粉中多采用添加抗氧化劑、使用包埋或微膠囊化等技術來提高其的穩定性。研究表明，采用微膠囊化技術可以顯著提高不飽和脂肪酸（如DHA）的貯藏穩定性[16～18]。在本文的加速試驗中，試驗樣品中的DHA和ARA通過干混工藝添加，其中DHA采用微膠囊化劑型，而ARA則使用普通的包埋劑型。試驗過程中發現，不飽和度更高的DHA比不飽和度較低的ARA的衰減率低，從而側面驗證了微膠囊化技術提高嬰幼兒配方奶粉中不飽和脂肪酸穩定性的作用。

3.3 脂解反應是不飽和脂肪酸衰減的重要原因

生鮮乳中存在多種微生物，部分微生物所產生的脂解酶由于具有一定的熱穩定性，因此不可避免地被帶入產品中，使產品中脂肪酸發生脂解反應。如DHA在加速試驗6個月后的衰減率為7.1%，由衰減規律曲線推測，其衰減的主要原因是脂解反應。

由于生鮮乳中微生物的存在不可避免，因此脂解酶對產品中脂肪酸的衰減影響無法消除，但可以通過合理調整生產工藝，如縮短牛奶轉運及存儲時間、加強清潔等措施來降低其影響。此外，對于添加益生菌的產品，也應考慮益生菌原料帶入部分脂解酶的可能性，從而對產品質量產生影響。

4 結論

將嬰幼兒配方奶粉在40 ℃恒定溫度下進行貯藏試驗，研究不同加速試驗貯藏時間點脂肪酸的衰減規律。結果表明：嬰幼兒配方奶粉中脂肪酸的不飽和度越高，越容易產生衰減現象；采用微膠囊化及包埋技術，可提高不飽和脂肪酸的穩定性，降低其衰減率；脂解反應是脂肪酸產生衰減的重要原因，因此，生產過程中應合理優化生產工藝，減少脂解酶的產生及帶入，降低脂解反應所帶來的產品質量影響；在試驗條件下，總脂肪含量未發生明顯衰減，說明現有的生產工藝和質量控制參數下，脂肪酸的氧化或脂解反應不太可能形成完整的鏈式反應。