嬰兒配方乳粉營養素的穩定性研究

劉寶華，徐慶利，孫欣瑤，杜玲玲，巴寧寧

1 青島圣桐營養食品有限公司北京技術中心，北京 101100

2 黑龍江省綠色食品科學研究院，哈爾濱 150028

0 引言

嬰兒時期生長發育迅速，必須每天從母乳或嬰兒配方乳粉中獲取各種各樣的營養素，以滿足身體生長的需要。營養素是指食物中具有特定生理作用，能維持機體生長、發育、活動、生殖以及正常代謝所需的物質，包括蛋白質、脂類、碳水化合物、礦物質及維生素等[1]，營養素缺乏或者過剩都將導致機體發生不良變化[2]。嬰兒配方乳粉是以牛（羊）生鮮乳或復原乳為主要蛋白來源，加入適量的維生素、礦物質和其他原料，僅用物理方法生產加工制成的粉狀產品。其能量和營養成分一般能滿足0～6月齡嬰兒正常生長發育需要[3]，是母乳不足或無法進行母乳喂養的嬰兒營養來源的首選。因此，研究嬰兒配方乳粉中營養素含量的變化情況尤為重要。

嬰兒配方乳粉的營養成分在貯存過程中易受環境因素及營養素間作用的影響，其含量會表現出不同的穩定性差異，因此，嬰兒配方乳粉的貯存條件是保證產品質量的關鍵。2015年，《中華人民共和國食品安全法》第八十一條首次提出“嬰幼兒配方乳粉的產品配方應當經國務院食品安全監督管理部門注冊”；2016年，《嬰幼兒配方乳粉產品配方注冊管理辦法》及《嬰幼兒配方乳粉產品配方注冊申請材料項目及要求》中要求提供產品的穩定性研究。穩定性研究是通過設計試驗獲得產品質量特性在各種環境因素影響下隨時間變化的規律，并據此為產品配方設計、生產工藝設置、包裝材料選擇、產品貯存條件和保質期的確定等提供支持性信息的過程。穩定性試驗包括加速試驗、影響因素（高溫、高濕、光照）試驗以及長期試驗（常溫儲藏）。本試驗考察了在加速試驗條件下，嬰兒配方乳粉各營養素的穩定性，為產品研發提供一定的數據支撐和參考依據。

1 試驗方法

參考《食品藥品監管總局辦公廳關于印發保健食品穩定性試驗指導原則的通知》《特殊醫學用途配方食品穩定性研究要求》及《嬰幼兒配方乳粉產品穩定性研究指南（試行）》，將試驗用樣品置于溫度（37±2）℃、相對濕度（RH）為（75.00±5.00）%、避免光線直射的條件下貯存6 個月，分別在第0、1、2、3、6個月對樣品進行考察。其中第0月及第6月要求對樣品進行全項目檢測（共計40 項），其余月份指標為蛋白質、脂肪、亞油酸、α-亞麻酸、維生素A、維生素D、維生素C、維生素B2、維生素B12、碘、鐵、二十二碳六烯酸（DHA）、二十碳四烯酸（ARA）、葉黃素，以考察加速試驗條件對產品營養素的穩定性影響。

1.1 試驗材料

本試驗用樣品以生牛乳、脫鹽乳清粉、復合植物油（含1，3-二油酸-2-棕櫚酸甘油三酯（OPO））、乳糖、全脂乳粉、低聚半乳糖、乳清蛋白粉、DHA、ARA、牛磺酸、核苷酸、左旋肉堿酒石酸鹽、葉黃素、膽堿、肌醇、維生素、礦物質、磷脂為原料，經配料、均質、殺菌、濃縮、噴霧干燥、包裝等工藝在商業化生產條件下生產的嬰兒配方乳粉，該產品采用真空充氮馬口鐵罐包裝（殘氧量≤3.00%），包裝規格為800 g/罐，保質期24 個月。該樣品的營養信息見表1。

表1 營養成分表

1.2 儀器與設備

分析天平，上海舜宇恒平科學儀器有限公司；恒溫恒濕箱，北京市永光明醫療器械有限公司；氣相色譜儀、高效液相色譜儀、原子吸收分光光度計、紫外分光光度計、熒光分光光度計，日本島津公司等。

1.3 檢測方法

本產品按照《GB 10765—2010 食品安全國家標準 嬰兒配方食品》中規定的國家安全標準分析方法進行檢測，并對檢測數據進行加速試驗穩定性分析。檢測方法及判定標準具體見表2。

表2 營養素檢測方法及判定標準

1.4 計算方法

試驗結束后，檢測各樣品的營養素含量，采用衰減率計算各營養素的損失情況，即衰減率（%）＝（原始值-當月測定值）/原始值×100%[4，5]。

2 結果與分析

2.1 全項檢測結果

試驗開始和結束3 批次全項檢測結果和相對標準偏差（RSD）見表3。本次加速試驗采用連續3批次樣品進行研究，由表3數據統計發現，營養素批次間相對標準偏差均在5.00%以內，參照美國食品藥品監督管理局（FDA）《混合均勻性取樣和評價指南》[6]的規定，同一產品配方不同批次的營養素指標RSD在5.00%以內，說明該配方產品穩定性好。同時，與表2中判定標準對比發現產品中各營養素的檢測結果均在范圍內，即符合《GB 10765—2010 食品安全國家標準 嬰兒配方食品》中營養成分含量要求，且符合《GB 13432—2013 食品安全國家標準 預包裝特殊膳食用食品標簽》[7]中“產品保質期內，營養素的實際含量不應低于標示值的80.00%”的要求。

表3 試驗樣品全項檢測結果

2.2 加速試驗過程中營養素衰減情況

加速試驗進行不同階段營養素衰減情況見表4。加速試驗屬于破壞性試驗，是在高于正常貯存條件下進行試驗以考察產品的穩定性，用于初步預測產品在規定貯存條件下的質量的長期穩定性。從表4中可以發現，產品加速試驗6 個月內，感官未發生變化，均為均勻一致乳黃色干燥粉末；蛋白質、脂肪、亞油酸、α-亞麻酸及鐵在加速試驗過程中未發生衰減，說明貨架期內聽裝樣品在適宜貯存條件下宏量營養素（蛋白質、脂肪、亞油酸、α-亞麻酸）和礦物質（鐵）會比較穩定；維生素A、維生素D、維生素C加速第1個月就明顯衰減，后期衰減不明顯；其余指標隨著加速時間的延長，衰減率呈上升趨勢。衰減率出現上下波動的原因可能為檢測精密度所造成的檢測偏差[4，8，9]。因此，產品開發時應考慮檢測誤差及貨架期衰減等情況，避免產品貨架期出現不合格的情況。

表4 試驗樣品加速試驗期間營養素衰減率

2.3 試驗結束后營養素衰減情況

2.3.1 宏量營養素和可選擇性成分衰減情況

3 批次樣品加速試驗6 個月結束后宏量營養素和可選擇性成分的穩定性變化見表5。依據表5對《GB 10765—2010 食品安全國家標準 嬰兒配方食品》規定的宏量營養素和可選擇性成分在加速試驗6 個月后的衰減情況進行繪圖，具體見圖1。從圖1中可以看出，脂肪、碳水化合物、α-亞麻酸、低聚半乳糖和OPO平均損失率在10.00%以內，蛋白質和亞油酸出現負衰減情況，考慮營養素的檢測精密度[4，8，9]，其在加速試驗期間具有良好的穩定性。其余營養素平均損失率均超過10.00%，部分營養素（肌醇（23.06%）、ARA（21.32%）、葉黃素（32.12%））平均衰減率超過20.00%。肌醇屬于B族維生素，具抗氧化、改善食欲、抑制營養不良性鈣化等作用，是維持生理功能必需的營養素，每100 mL人乳中肌醇的含量約為33 mg[10]。ARA屬于多不飽和脂肪酸，是大腦和視神經發育所需的重要物質，對提高智力和增強視力靈敏度具有重要作用，是嬰兒的必需脂肪酸，缺乏ARA會造成智力和認識能力發育的損害，母乳中ARA的含量約占脂類總量的0.4%[11]，在貨架期內不穩定易氧化導致含量損失。葉黃素是防止視網膜黃斑區病變的關鍵營養素之一，是嬰兒眼睛健康發育的關鍵性抗氧化劑，對視覺有保護作用，母乳中葉黃素平均濃度為21.1 mcg/L[12]。因此，產品配方設計應充分營養素考慮貨架期的損失，同時對物料進行數據研究，合理添加以確保產品質量。

表5 試驗樣品加速6 個月后營養素衰減率

圖1 宏量營養素和可選擇性成分加速6 個月后衰減情況

2.3.2 維生素類營養素衰減情況

3批次樣品加速試驗6 個月結束后維生素類營養素穩定性變化見表6。依據表6 對《GB 10765—2010 食品安全國家標準 嬰兒配方食品》規定的維生素在加速試驗6 個月后的衰減情況進行繪圖，具體見圖2。

維生素不參與機體組成，不提供能量，每天的需要量甚微，但是維生素卻是機體不可缺少的營養素，在調節物質代謝過程中起重要作用，一旦缺乏就會引起相應的疾病發生。從圖2可以清晰發現脂溶性維生素A（22.35%）、維生素D（13.92%）、維生素E（25.56%）發生明顯衰減；但維生素K1在精密度范圍內，未發生衰減。水溶性維生素除煙酸和葉酸外均明顯變化，其中維生素B12和維生素C平均損失率超過30.00%，維生素C高達57.35%。維生素B12在脂代謝、支鏈氨基酸及糖類代謝中起重要作用[13，14]；維生素C是一種抗氧化劑，保護身體免于自由基的威脅[15]，參與膠原蛋白及結締組織的合成，支持血管、肌腱、骨組織的成長[16]，參與神經遞質的合成[17]。研究數據表明，維生素C極不穩定，環境、產品成分及包裝均可對其造成影響[4]。脂溶性維生素攝入后，大部分儲存在脂肪組織中不易排出，大劑量攝入易引起中毒；水溶性維生素是物質代謝中酶反應的輔助因子，同時也與嬰兒生長及能量利用的速度有關，在嬰兒早期發育階段，水溶性維生素尤為重要[18]。通過本試驗發現維生素在貨架期出現明顯衰減，無法保證貨架期的穩定性，因此，產品開發時，在保證產品營養充足性的同時適當提高維生素類營養素的初始添加量，以免出現在貯存期間由于營養素的衰減而導致不符合相關國家標準的情況。

2.3.3 礦物質類營養素衰減情況

3 批次樣品加速試驗6 個月結束后礦物質類營養素穩定性分析見表7。依據表7將《GB 10765—2010食品安全國家標準 嬰兒配方食品》規定的礦物質加速試驗6 個月后的衰減情況進行繪圖，具體見圖3。

表7 試驗樣品加速6 個月后礦物質類衰減率

從圖3可以發現，除鈉（14.83%）、錳（13.04%）及碘（30.66%）以外，各項指標波動較小，其波動均在允許檢測精密度范圍內，且部分指標出現了負衰減情況，因此，可以判定為檢測偏差，不影響產品質量。鈉是母乳中主要的常量元素，參與調節滲透壓、調節酸堿平衡、細胞間的主動運輸和膜電位，是保持細胞外液滲透壓和容量的重要成分[19]，成熟母乳中鈉含量為18 mg/100 mL[20]。錳是一種金屬元素，作為酶的激活劑直接或間接與蛋白質結合而起作用，且錳具有抗氧化作用[21，22]。碘是合成甲狀腺素的必需成分，參與體內新陳代謝過程，包括糖和脂肪的代謝及激活許多重要的酶；參與組織中水、鹽的代謝調節以及促進維生素的吸收[23]。礦物質又稱無機鹽，是構成機體組織和維持正常生理活動的必需元素。由于新陳代謝的結果，人體每天都會排出一定量的無機鹽，而人體本身又不能合成，只能通過外界攝取來進行補充[24]。根據礦物質的衰減可知，在產品配方設計時，應重點考慮鈉、錳和碘的衰減程度對產品貨架期內的影響。

圖3 礦物質類加速6個 月后衰減情況

3 結論

通過檢測數據發現嬰兒配方乳粉3 批次穩定性較好，試驗過程中感官狀態、蛋白質、脂肪、亞油酸、α-亞麻酸及鐵未發生衰減，其余營養素隨著試驗進行均發生不同程度衰減變化。加速試驗6 個月以后，宏量營養素（蛋白質、脂肪、碳水化合物、亞油酸、α-亞麻酸）、維生素（維生素K1、煙酸、葉酸）、礦物質（除鈉、錳、碘外）和可選擇性成分（低聚半乳糖、OPO）數據穩定未發生衰減，其余營養素試驗內均有一定損失，其中維生素平均損失率約26.00%（維生素C平均損失率超過50.00%）、鈉平均損失率14.83%、錳平均損失率13.04%、碘平均損失率30.66%、可選擇性成分平均損失率約18.00%（葉黃素平均損失率32.12%）。因此，產品配方設計時應充分考慮后期貯存過程中的衰減率，以免在保質期內出現不合格的情況。同時，產品開發時應以醫學、營養學和母乳的研究結果為依據，注意相關標準、國內外法規動態、生產工藝、物料數據庫、營養強化劑化合物來源、生產過程損失、檢測誤差和貨架期損失等，通過調整原料和營養強化劑的添加量使蛋白質、脂肪、碳水化合物、維生素、礦物質和可選擇性成分在含量上符合《GB 10765—2010 食品安全國家標準 嬰兒配方食品》要求，并在含量和組成上接近母乳，做到營養素充足而不過量，確保產品的營養充足性及安全性以保證嬰兒的安全并滿足生長發育的營養需求。