嬰幼兒營養包組成及質量控制現狀分析

祁立波,吳超,鐘利敏,尚珊,董秀萍,林松毅*

1(大連工業大學,國家海洋食品工程技術研究中心,遼寧 大連,116034) 2(贛州市全標生物科技有限公司,江西 贛州,341100)

兒童營養不良一直是一個全球性的問題,世界衛生組織在2003年制定了嬰兒喂養的全球策略,繼而在2016年發布了6～23個月嬰幼兒和2～12歲兒童食物強化多種微量營養素粉指南。時至今日,全世界年齡在5歲以下的兒童中,多達5 000萬兒童出現營養不良,仍有接近1.5億出現生長遲緩,3.4億面臨維生素及礦物質的缺乏。目前,聯合國兒童基金會面向全世界范圍內,針對5歲以下兒童貧血率高于20%的地區提供主要以大豆粉為基料的嬰幼兒營養包,輔助添加鈣、鐵、鋅、維生素A、B1、B2、葉酸等營養素,且每袋中鐵的推薦量為10～12.5 mg、維生素A為300 μg RE、鋅為5 mg,并可選擇性添加其他營養素以滿足攝入[1]。

2010年,通過匯集和分析多個國家對“營養粉”的研究成果,我國研制了更為適合國內及發展中國家貧困地區兒童食用的營養補充品,并逐漸形成了“營養包”的概念：“營養包”是一種以大豆、乳類制品等為食物基料,添加多種微量營養素和其他輔料制成的輔食營養補充品[2]。營養包可為人體提供膳食所需的部分優質蛋白質,并根據不同人群的營養需求特點來進行針對性開發和研制[3]。隨著產品的不斷完善,針對孕產婦、老年人及特殊人群設計的營養包也將進一步得到推廣和應用。根據我國國家標準,營養包的每日推薦食用量在10.0～20.0 g,其中蛋白質的含量應不低于25 g/100 g,且必須含有鈣、鐵、鋅、維生素A、維生素D、維生素B1、維生素B2[2]；營養包中蛋白質的檢測方法需符合GB 5009.5—2016的要求[4],食品添加劑和營養強化劑的添加量應符合GB 2760和GB 14880[5-6]的規定。

1 嬰幼兒營養包成分組成

1.1 嬰幼兒營養包基料

嬰幼兒營養包中的基料,是其重要的蛋白質來源。不同基料粉直接關系到嬰幼兒營養包中蛋白質營養的差異[7],同時也會對其功能特性有一定影響。組成營養包的基料通常包含大豆粉、大豆分離蛋白及其制品、乳類及乳蛋白相關制品中的一種或幾種成分組成。隨著對基料來源的不斷探索,谷物類制品也逐漸出現在嬰幼兒營養包中,以達到提供膳食纖維和改善口感的作用。不同種類嬰幼兒營養包基料組成見表1。

表1 不同嬰幼兒營養包基料組成對比Table 1 Comparison of basal composition of different infant nutrition packages

各類嬰幼兒營養包中,除聯合國兒童基金會提供的營養包基底組成較為單一外(僅添加蛋白質含量為18%的速溶豆粉),其余各類嬰幼兒營養包的基底均由多種蛋白源組合而成,且常添加全脂奶粉。通常聯合國兒童基金會向貧困地區兒童免費發放營養包,因而為控制成本,生產廠家僅在營養包中添加基礎物質,以保證營養包的營養補充效果為首,導致風味及口感均較差。

各類嬰幼兒營養包多以不同蛋白質含量的速溶豆粉為基質,不僅可以有效控制成本,同時可提供優質蛋白質。但是需要注意去除豆腥味以避免影響營養包的感官性質[17]。全脂乳粉的成本雖高于速溶豆粉,但添加全脂乳粉能夠較好地改善嬰幼兒營養包的口感并提供優質的乳蛋白及脂肪。然而,部分乳糖不耐受或對乳蛋白過敏的嬰兒則不適用于食用添加乳粉的嬰幼兒營養包。

部分嬰幼兒營養包通過適量添加大豆分離蛋白(鈉≤1 g/100 g),可針對性地提高營養包中蛋白質含量；另外,部分營養包中添加大米、玉米等預糊化后的粉劑,使其營養來源更為豐富、全面,保證了嬰幼兒生長發育所需要的大量蛋白質。另外,大米、玉米、燕麥等谷物中含有大量的膳食纖維,可以促進嬰幼兒的胃腸道蠕動,有益于營養物質的消化吸收。但是在營養包中添加預糊化谷物類粉末時,需注意粉末物料的粉碎直徑,避免因物料的顆粒直徑過大而引起口感粗糙的問題[9-11]。

1.2 嬰幼兒營養包中礦物質元素

嬰幼兒營養包中的礦物質元素強化絕大多數通過添加各類營養強化劑來實現,例如鈣、鐵、鋅等強化劑。營養包中的礦物質組成及含量直接關系到嬰幼兒的礦物質攝入量。有研究指出,嬰幼兒每天礦物質的估計攝入量是由母乳及輔食中元素的貢獻計算得出的,統計結果顯示兩者的互相關系在元素含量上是合理的,但部分元素的攝入量依然未達到營養標準,從而建議加強嬰幼兒補充鐵、鈣、鋅元素[18]。本部分重點分析了嬰幼兒營養包中不同來源鐵、鈣、鋅強化劑,及其對營養包質量的影響。不同嬰幼兒營養包種礦物質組成見表2。

表2 不同嬰幼兒營養包礦物質組成對比Table 2 Comparison of mineral composition of different infant nutrition packages

嬰幼兒營養包中常用的鈣劑有碳酸鈣及磷酸鈣,常用的鐵劑有焦磷酸鐵、富馬酸亞鐵及乙二胺四乙酸鐵鈉,常用的鋅劑有氧化鋅、葡萄糖酸鋅及硫酸鋅。在嬰幼兒營養包中添加這些營養復配劑可以單種添加,也可使用多種進行復配。選用不同營養強化劑的依據主要是其補充某種元素的能力,及其對嬰幼兒營養包穩定性的影響。需要格外注意的是金屬離子是脂肪氧化良好的催化劑,與營養包的氧化哈敗息息相關[16]。

碳酸鈣是目前市場上劑型最多、應用最廣的補鈣產品之一,來源廣泛、價格合理。但碳酸鈣對營養包的穩定性有較大的不利影響,易促使營養包中的脂肪發生氧化,產生令人不愉快的氣味。此外,營養包中添加的焦磷酸鐵雖含鐵量高、成本低,但易與基料中的物質互相作用、促進氧化進程。而富馬酸亞鐵相比焦磷酸鐵則具有更好的穩定性。乙二胺四乙酸鐵鈉也是優良的鐵營養補充劑,有良好的溶解性及生物利用率、鐵銹味弱、對胃腸道刺激小,在營養包儲存過程中品質更為穩定,是嬰幼兒營養包中鐵強化劑的良好選擇[21]。目前,嬰幼兒營養包中的鋅強化劑多為無機鋅；但也有嘗試添加檸檬酸鋅等有機鋅強化劑,以進一步降低對嬰幼兒的胃腸刺激、改善口感、提高吸收利用率[22]。

1.3 嬰幼兒營養包中維生素

在眾多維生素中,維生素A、B1、B2及D是國標規定的嬰幼兒營養包中必須添加的維生素[2],其余維生素均為推薦添加。有研究指出嬰幼兒從正常膳食中攝取的大多數營養素都是較為充足的,但部分嬰幼兒維生素D、B1、B2和B6的攝取量較低。例如,一些嬰幼兒的血液中維生素D(3.1%)、C(15.4%)的濃度低于參考范圍[23]。此時通過補充嬰幼兒營養包,即可改善攝入不足。常見嬰幼兒營養包微量元素組成見表3。

表3 不同嬰幼兒營養包微量元素組成對比Table 3 Composition comparison of microelements in different infant nutrition packages

統計中涉及到的11種嬰幼兒營養包均添加了維生素A、B1、B2及D,但不同嬰幼兒營養包中各類維生素的添加量有所不同。在《中國居民膳食營養素參考攝入量》中,維生素A推薦的可耐受最高攝入量UL值為 700 μg RE,結合嬰幼兒的日常飲食及營養包中營養素的攝入,考慮到部分嬰幼兒營養包維生素A的疊加攝入量,可能存在高于《中國居民膳食營養素參考攝入量》中維生素AUL值的風險[27]。在黑龍江省內發放的免費營養包中,測得維生素A含量為(396.0±39.0) μg RE/12 g,超出6～12月齡標準,且超標準率達90%。若嬰幼兒長期服用,則可能引起維生素A慢性中毒。因此,嬰幼兒營養包總維生素的添加,需根據各類維生素的平均衰減率,合理調整,避免添加過量。

嬰幼兒營養包中維生素B6、維生素E、維生素C的添加率相對較低,可能的原因是這三類維生素均具有較高的衰減率,在營養包中的性質不穩定,且較易從食物中獲得,例如多食用水果類食物可對維生素C進行有效補充。

葉酸是人體不能自身合成的物質,只能從膳食中攝取,但食物中葉酸含量低且較多以谷氨酸形式存在,難以滿足人體需求[28],所以營養包或者營養補充品中多會添加葉酸[29]。葉酸對于嬰幼兒而言發揮著重要的作用。在胎兒時期,孕婦如缺乏葉酸,則可能引起胎兒的先天畸形,神經管缺陷等疾病；在嬰幼兒時期,葉酸對神經細胞與腦細胞發育有促進作用,對嬰兒的身體及頭腦發育起著重要作用。因此葉酸也應作為嬰幼兒營養包中的重要成分之一。

雖然各類嬰幼兒營養包中添加的微量維生素種類存在一定差異,但基本可滿足嬰幼兒的攝入需求。

1.4 嬰幼兒營養包中其他類物質

嬰幼兒營養包中除了基料、礦物質及維生素外,還需添加一定的其他物質，一是為了改善營養包本身的感官指標,例如不同種糖類[19-20, 14]；另外是為了達到營養包的某種功能特性,如添加益生元或DHA,來提高嬰幼兒的免疫力及促進智力發育等[10,12-14,30]。各類營養包中其他物質組成見表4。

在嬰幼兒營養包中添加麥芽糊精可作為各類營養素混合的載體,可在沖泡過程中提供更為細膩的口感,提高感官性質。添加各類糖,一方面可提供碳水化合物,一方面可提供合適的甜度,改善嬰幼兒營養包的可接受度。添加果蔬粉,由于其中富含纖維素,可以促進嬰幼兒的胃腸道蠕動,有益于嬰幼兒對營養包中各類營養物質更好的消化吸收,可有效防止便秘。添加由低聚果糖和低聚半乳糖組成的優質復合益生元,有利于促進消化吸收和提高免疫力,同時與胃酸的作用較弱,還有一定抗過敏和抗感染的功效。添加益生元可以一定程度上減輕嬰幼兒食用營養包后的腹瀉及上火癥狀[31]。復配益生菌則由乳雙歧桿菌和鼠李糖乳桿菌組成,在貨架期內需保證活菌保持在一定的數量級。添加復配益生菌也可以起到預防嬰幼兒腹瀉、改善嬰幼兒腸道菌群、提高免疫力的作用。但需注意的是,在沖泡添加了益生元或益生菌的嬰幼兒營養包時,不宜使用溫度過高的熱水,以免導致其中有效成分被破壞。

表4 不同嬰幼兒營養包其他物質組成對比Table 4 Composition comparison of other substances in different infant nutrition packages

添加乳清蛋白的作用也在于增強嬰幼兒的免疫力。乳清蛋白由β-乳球蛋白、α-乳白蛋白、免疫球蛋白和乳鐵蛋白組成。其中β-乳球蛋白支鏈氨基酸含量極高,有利于體內蛋白質和合成代謝；α-乳白蛋白富含必需氨基酸和支鏈氨基酸；免疫球蛋白則具有免疫活性,可保護小腸黏膜；乳鐵蛋白具有抗氧化、促進細胞正常生長、提高嬰幼兒免疫力的作用。

DHA是大腦的重要構成成分,對嬰幼兒的智力和視力發育起著至關重要的作用,因此也被稱為“腦黃金”[32]。添加DHA的營養包多使用藻油DHA,因為魚油DHA自身具有腥味,導致嬰幼兒難以接受,在很大程度上影響了嬰幼兒對營養包的有效服用率。因此,目前嬰幼兒營養包中添加的DHA多為藻油DHA,腥味較小,更易于接受[33]。

2 嬰幼兒營養包成分穩定性

2.1 營養素衰減問題

在營養包的生產過程中,由于溶解、混合、輸送等操作,營養素受到溫度、壓力等因素的影響,造成一定程度的損失。在出廠前,營養包經過檢驗,其中營養素的含量需達到標準才能夠出售。但是營養包在貨架期內,其中的營養素會因受到光照、熱、氧化反應、微生物、存放時間等因素的影響,導致營養素的損失及營養素衰減[34]。因此在營養包及各類營養補充品的生產及銷售過程中,營養素的平均衰減率是個重要的問題。已有文獻報道的各類嬰幼兒營養包中營養素衰減率見表5。

朱瑞玉研究發現,維生素D在加速實驗中表現出的穩定性最差,而蛋白質、鈣則相對穩定[35]。而在王溢等人的研究中,加速條件下維生素C的衰減率最大,生物素、維生素A其次[36]。高溫試驗對維生素的影響最大的是維生素C,這是由于維生素C對溫度較為敏感,在40～60 ℃,維生素C的衰減率就可達到在15%～35%；在60 ℃的條件下的高溫試驗1個月后,維生素C的含量僅為試驗前的46.11%[37]。長期試驗是為了驗證在貨架期內,各類營養素在衰減后的含量仍能符合產品的標準要求。多數營養素的衰減及變換均較為穩定,但維生素A(32.95%)表現出了最高的衰減率；維生素B1、泛酸及維生素C的衰減率也超過了20%。在制作營養包產品時需考慮到營養素在貨架期內的衰減,適當增加營養素的強化量,同時也不易過多添加,避免引起嬰幼兒維生素攝入過量的風險。實際生產中可以嘗試添加膠囊化包埋的維生素A及維生素C,以提高其穩定性。在臨近保質期的衰減率統計實驗中,維生素E(28.69%)、維生素B12(25.91%)及泛酸(23.11%)的衰減率均較高。但若保持在原包裝不開封的狀態下,借助其卷膜充氮包裝的型式,可獲得良好的阻隔性,達到有效隔氧避光隔濕從而減緩衰減的目的。例如,維生素E(10.20%)、維生素B12(5.25%)、泛酸(5.63%)都顯示出明顯的減緩效果。

表5 不同實驗條件下嬰幼兒營養包中各類營養素的AAR(平均衰減率)Table 5 AAR (average attenuation rate) of all nutrients in the nutrient package under different experimental conditions

蛋白質、脂肪等大分子物質及大部分礦物質元素都表現出很好的穩定性,平均衰減率很低或幾乎無衰減。然而部分貨架期內平均衰減率很低的營養素,例如脂肪、鉀、銅、硒等物質,在檢測時可能會出現誤差值大于其衰減率的狀況,即出現負衰減的狀況,此時我們可認為這類營養物質基本無衰減[34]。

分析確定貨架期內營養素的平均衰減率,有利于在嬰幼兒營養包成分配方設計階段給出指導性建議,作為制定貨架期的基礎。

2.2 營養素氧化哈敗

在各類嬰幼兒營養包中,多含有脂肪且蛋白質含量較高的特點,這些物質在儲存中自身易發生氧化變質,使營養包產生令人不愉快的油脂哈敗味,也就是俗稱的哈喇味。同時,嬰幼兒營養包中多添加鈣、鐵營養強化劑,在受到外界環境的影響下,其自身易被氧化或促進營養包中脂肪的氧化哈敗,導致產品產生哈喇味,進而縮短產品的貨架期[38]。

目前,營養包多用充氮包裝的方法來減少氧氣含量,從而減緩氧化哈敗進程,但有關如何提高營養強化劑在嬰幼兒營養包中的氧化穩定性的研究仍較少。何雅婷等人在2018年嘗試使用微囊化技術改善營養包的穩定性[39],研究發現：在60天加速氧化的試驗中,對比添加抗氧化劑或采用微囊化技術生產的營養包均未出現哈喇味,然而采用微囊化技術生產的營養的羰基價明顯低于添加抗氧化劑的營養包。該研究結果說明采用微囊化包埋營養強化劑,可以顯著降低其對營養包油脂氧化的影響,以改善營養包的氧化穩定性,并且作用效果明顯優于采用添加抗氧化劑。

2.3 營養成分均勻性的波動

均勻性指的是某種物質的一種或多種指定特性具有相同特性量值、結構及組分的一種物質狀態,及在營養包的生產中,不同生產批次的產品中,每包含有各種營養素的含量保持穩定[40]。因此評價一款產品營養成分的均勻性,是判斷其生產工藝是否科學,產品是否合格的重要前提。

不同生產工藝能達到的營養均勻性程度是不同的,在2018年張天博等人對嬰兒配方乳中營養成分均勻性的分析研究中發現,其中相對不穩定的成分有脂肪、碳酸鈣等[40]。脂肪在加工過程中易上浮,而碳酸鈣則易下沉,可采用攪拌和均值工藝促進其均勻分布。但多次對樣品進行測定,在樣品中測到的脂肪和鈣含量仍可達國家標準要求,且相互之間無顯著性差異,可以判定為均勻。在針對嬰兒配方乳粉的工藝方法上,濕法生產的樣品更具有代表性,可以更好地保證營養指標的均勻性。

3 嬰幼兒營養包的功能

營養不良可能會直接影響到嬰幼兒大腦的發育,對其學習和行為調節能力產生終身的影響。嬰幼兒營養不良在當下會體現在：消瘦、生長遲緩、免疫力低下和貧血等癥狀。我國貧困地區5歲以下兒童的生長遲緩率在19.0%,3歲以下兒童的貧血率高達46.2%[41]。嬰幼兒營養包旨在為嬰幼兒補充其膳食中攝入不足的各種元素,以避免或降低上述病癥的出現概率。

有研究指出,服用嬰幼兒營養包對降低嬰幼兒的消瘦率、低體重率及生長遲緩率都有較為明顯的作用,且從嬰兒達到6月齡前,越早干預效果越好[15]。但總體上,嬰幼兒營養包在改善嬰幼兒貧血狀況方面的作用更為顯著。所以,通過補充營養包來對嬰幼兒貧血狀況進行改善更為迫切,營養包對貧血的改善是我們關注的營養包功效的重點。

統計不同地區對使用營養包干預嬰幼兒貧血狀況的數據(表6)發現：服用營養包對預防及治愈嬰幼兒貧血均有顯著的作用。

表6 不同地區使用營養包干預后對嬰幼兒生長的影響Table 6 Effects of nutritive wrapping on infant growth in different regions

鐵參與人體內血紅蛋白和肌紅蛋白的合成,是人體必需的微量元素之一，缺鐵通常會導致缺鐵性貧血。在世界范圍內,鐵元素是普遍缺乏的營養素,鐵缺乏的人口數量占總人口的1/4左右,且這些鐵缺乏人群中以嬰幼兒及女性占比較大[39]。通過加強嬰幼兒食用普通營養包能夠有效預防嬰幼兒缺鐵性貧血的發生,且可明顯改善嬰兒輕度、中度、重度貧血的發生率。這些說明使用普通營養包能夠輔助提高嬰幼兒機體的鐵含量,改善嬰幼兒的紅細胞指數,對于嬰幼兒貧血有很好的預防功能[47]。

通過向營養包中添加各類礦物質及維生素,可以在一定程度上保障嬰幼兒的生長發育,降低消瘦率、生長遲緩率及貧血率等,提高機體免疫力、促進智力發育。

4 嬰幼兒服用營養包的不良反應

食用營養包后的不良反應,是影響營養包有效服用率的重要因素。在不同年齡段、不同民族、不同地區的嬰幼兒群體中,因存在腸胃吸收消化能力的差異、飲食方式的差異,導致他們對營養包的接受程度不同[48]。同時不同廠家生產的營養包,因制作工藝的不同、添加營養素的種類及配比不同,造成嬰幼兒服用營養包后的不適反應具有差異性。不良反應一般體現在嘔吐、腹瀉、消化不良等。

歐初貴在研究統計輔食營養包對廣東省乳源縣平均年齡4.0歲的貧血兒童的治愈作用過程中發現,在常規治療的同時添加輔食營養包進行貧血治療的43名研究組嬰幼兒中,僅1名患兒出現不良反應,不良反應率為2.33%[44]。卞葉華在對江陰市70名0.5～12歲貧血患兒進行輔食營養包的治療研究中統計發現,在使用輔食營養包的35名嬰幼兒中,僅3人出現不良反應,不良反應率為8.57%[45]。郭晶在2019年,對湖南貧困地區嬰幼兒食用營養包后出現的不良反應進行了調研統計：自2015年開始對湖南多個貧困地區的嬰幼兒提供營養包后,進行多種方式的隨機抽樣,共計抽取7 500名嬰幼兒,出現不良反應的有719例。其中腹瀉的發病率比例最高,出現381例(53.0%),其次是嘔吐125例(17.4%),皮疹、黑便及其他不良反應也均有出現,但占比不高；其中男性與女性嬰幼兒營養包服用不良反應率無統計學意義；但隨月齡的增加,營養包服用不良反應率呈現出較為顯著的下降趨勢[49]。

嬰幼兒在服用營養包的過程中,可能會出現個別的不良反應,可能是由于嬰幼兒的胃腸適應能力較弱,適應一種新的食物需要一個過程。若嬰幼兒出現的不良反應較輕,可堅持營養包喂養10～15次,嬰幼兒可逐漸適應該種營養包。但若不良反應較強,可選擇暫停服用,待不良反應癥狀緩解后再繼續喂養。

5 結束語

目前,營養包正處在一個快速發展階段,其中以嬰幼兒營養包的數量及種類最多,適用于孕產婦及老年人的營養包種類較少,也有部分特殊功能化營養包。這些營養包的功能及分類的實現都依賴于營養包中3個最重要的組成部分：基質、礦物質及營養素。這3個部分組成及含量的不同,促使營養包具備不同的功能及特性。一般也可通過添加其他物質來獲得特殊功能的營養包,例如添加益生元或DHA來促進嬰幼兒的消化吸收及智力發育等。

隨著營養包的發展,營養素衰減、氧化哈敗、均勻性波動等問題也更加受到重視,測定方法及針對性技術隨即得到了快速發展。通過對不同營養素平均衰減率的測定,為營養包的貨架期的制定提供了技術支持：采用微囊化包埋技術可有效提高營養強化劑的穩定性、減緩氧化哈敗、延長貨架期；營養均勻性是產品合格的前提,通過分析不同組分的物理化學性質,優選均勻性指標符合要求的加工工藝方法。

總體來說,營養包在幫助嬰幼兒健康成長方面的效果顯著,尤其是對貧血的預防,這對于貧困地區的嬰幼兒來說,通過營養包防治貧血來降低嬰幼兒貧血率具有十分重要的現實作用。同時,營養包也能在一定程度上保證嬰幼兒身體的生長發育、促進消化吸收、改善頭腦發育等。