嬰幼兒配方奶粉基粉營(yíng)養(yǎng)素衰減研究

李琳瑤，華家才，康巧娟，高超，熊麗娜，儲(chǔ)小軍*

1.貝因美（杭州）食品研究院有限公司（杭州 311106）；2.黑龍江貝因美乳業(yè)有限公司（哈爾濱 151400）

《嬰幼兒配方乳粉生產(chǎn)許可審查細(xì)則（2013版）》[1]中規(guī)定嬰幼兒配方奶粉生產(chǎn)工藝包括濕法工藝、干法工藝和干濕法復(fù)合工藝3種。嬰幼兒配方奶粉產(chǎn)品以嬰幼兒配方奶粉基粉為主要原料，通過(guò)干法工藝后混其他營(yíng)養(yǎng)素（如二十二碳六烯酸、花生四烯酸、乳鐵蛋白等）。基粉是以生牛乳、脫鹽乳清粉、濃縮乳清蛋白粉、脫脂乳粉、全脂乳粉等為主要原料，加入部分維生素、礦物質(zhì)及其他營(yíng)養(yǎng)素，通過(guò)濕法工藝（凈乳、殺菌、冷藏、標(biāo)準(zhǔn)化配料、均質(zhì)、殺菌、濃縮、噴霧干燥、流化床二次干燥、包裝）生產(chǎn)得到的復(fù)合配料。在配方設(shè)計(jì)時(shí)一般會(huì)在基粉中添加大部分的維生素和礦物質(zhì)以確保營(yíng)養(yǎng)素混合更加均勻，但鐵、鋅、銅、錳等二價(jià)礦物質(zhì)會(huì)加速脂肪的氧化，一般不在基粉中添加。

脂質(zhì)氧化是脂肪酸與氧之間發(fā)生的一系列高度復(fù)雜的自由基反應(yīng)，脂質(zhì)氧化的產(chǎn)物可能與食品成分產(chǎn)生相互影響，對(duì)食品風(fēng)味、品質(zhì)等造成負(fù)面影響。鐵、鋅、銅、錳作為過(guò)渡金屬元素，在乳液體系中能夠形成具有還原性的二價(jià)金屬離子，是水包油乳液中主要的促氧化劑[2]。這些金屬離子能夠降低脂肪氧化初始階段的活化能，將脂質(zhì)氫過(guò)氧化物（ROOH）分解為高活性的過(guò)氧化物（ROO）和烷氧基自由基（RO）。這些脂質(zhì)自由基與液滴或油水界面的不飽和脂質(zhì)發(fā)生反應(yīng)，形成脂質(zhì)自由基（L—和LOO—），與臨近的其他脂質(zhì)反應(yīng)，造成脂質(zhì)氧化鏈?zhǔn)椒磻?yīng)的傳播[3]，從而造成脂質(zhì)氧化的加速。濕法工藝中的奶液是典型的水包油體系，主要由油相和水相組成，水相中的金屬陽(yáng)離子會(huì)增加乳狀液交界面脂質(zhì)氧化的速率[4]。相比于干法工藝添加，在濕法工藝中添加后，體系中金屬離子與脂肪的接觸面積更大，因此，脂質(zhì)氧化的程度也會(huì)增加。濕法工藝中添加礦物質(zhì)后還需經(jīng)過(guò)DIS殺菌、蒸發(fā)濃縮、噴霧干燥等高溫過(guò)程，這些礦物質(zhì)離子的存在可能與高溫共同作用，進(jìn)一步加速脂質(zhì)氧化。有研究表明，亞鐵離子、鐵離子和銅離子會(huì)促進(jìn)乳狀液中亞油酸等不飽和脂肪酸的氧化[5-6]，銅離子加速過(guò)氧化氫分解的速度是亞鐵離子的50倍，而亞鐵離子是3價(jià)鐵離子的100倍[7]。

已報(bào)道文獻(xiàn)中僅有張東麗[8]針對(duì)嬰幼兒配方奶粉基粉中營(yíng)養(yǎng)素的衰減情況開展研究。此次試驗(yàn)對(duì)嬰幼兒配方奶粉基粉在貯存期內(nèi)宏量營(yíng)養(yǎng)素（蛋白質(zhì)、脂肪、碳水化合物、亞油酸、α-亞麻酸）、維生素（維生素A、維生素D、維生素E、維生素K1、維生素B1、維生素B2、維生素B6、維生素B12、煙酰胺、葉酸、泛酸、維生素C、生物素）、礦物質(zhì)（鈉、鉀、鎂、鈣、磷、碘、氯）和其他營(yíng)養(yǎng)素（膽堿、肌醇、牛磺酸、左旋肉堿）進(jìn)行衰減研究，為以嬰幼兒配方奶粉基粉為主要原料通過(guò)干法工藝生產(chǎn)的嬰幼兒配方奶粉產(chǎn)品的配方設(shè)計(jì)提供參考。

1 材料與方法

1.1 試驗(yàn)材料

嬰兒配方奶粉基粉，共3個(gè)批次；較大嬰兒配方奶粉基粉，共3個(gè)批次；幼兒配方奶粉基粉，共3個(gè)批次；包裝規(guī)格為每袋25 kg，包裝材料為牛皮紙袋和聚乙烯內(nèi)膜袋。

1.2 試驗(yàn)條件

原包裝存放在清潔、干燥、通風(fēng)良好的場(chǎng)所，常溫儲(chǔ)存。

1.3 考察時(shí)間點(diǎn)

考察時(shí)間點(diǎn)為試驗(yàn)開始時(shí)間（0 d）和試驗(yàn)結(jié)束時(shí)間（第12個(gè)月）。

1.4 檢測(cè)方法

采用嬰幼兒配方食品各營(yíng)養(yǎng)素對(duì)應(yīng)的食品安全國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)檢測(cè)方法進(jìn)行檢測(cè)。

1.5 計(jì)算方法

營(yíng)養(yǎng)素衰減率=（試驗(yàn)開始時(shí)檢測(cè)值-試驗(yàn)結(jié)束時(shí)檢測(cè)值）/試驗(yàn)開始時(shí)檢測(cè)值×100% （1）

衰減率正值表示營(yíng)養(yǎng)素發(fā)生衰減，衰減率負(fù)值表示營(yíng)養(yǎng)素未發(fā)生衰減。

2 結(jié)果與分析

2.1 宏量營(yíng)養(yǎng)素衰減分析

蛋白質(zhì)、脂肪和碳水化合物能夠?yàn)槿梭w提供能量，人體需要量大，被稱為宏量營(yíng)養(yǎng)素，也被稱為三大產(chǎn)能營(yíng)養(yǎng)素。嬰幼兒配方奶粉基粉的宏量營(yíng)養(yǎng)素衰減分析如表1所示。

表1 嬰幼兒配方奶粉基粉的宏量營(yíng)養(yǎng)素衰減率表（n=3）單位：%

結(jié)果表明，嬰兒配方奶粉基粉、較大嬰兒配方奶粉基粉、幼兒配方奶粉基粉在貯存12個(gè)月時(shí)，蛋白質(zhì)、脂肪、碳水化合物、亞油酸和α-亞麻酸均相對(duì)穩(wěn)定，幾乎未發(fā)生衰減。

2.2 維生素衰減分析

維生素在人類生命活動(dòng)中不可缺少，它是一大類形形色色的有機(jī)化合物，主要作用為作為輔酶或輔酶的前體、作為抗氧化劑、遺傳調(diào)節(jié)因子和具有其他特殊功能等。大多數(shù)維生素性質(zhì)不穩(wěn)定，對(duì)光照、氧氣、熱、水分、pH、離子等十分敏感，在生產(chǎn)加工和貯存等環(huán)節(jié)容易造成維生素的損失。在營(yíng)養(yǎng)學(xué)上，維生素按照溶解性不同可分為脂溶性維生素和水溶性維生素。

2.2.1 脂溶性維生素衰減分析

脂溶性維生素是指不溶于水而溶于脂肪等有機(jī)溶劑的維生素，包括維生素A、維生素D、維生素E、維生素K。脂溶性維生素可隨脂肪被人體吸收，雖然能經(jīng)過(guò)肝臟分解，但過(guò)量會(huì)導(dǎo)致囤積，因無(wú)法排出而產(chǎn)生毒性。嬰幼兒配方奶粉基粉的脂溶性維生素衰減分析如表2所示。

表2 嬰幼兒配方奶粉基粉的脂溶性維生素衰減率表（n=3）單位：%

結(jié)果表明，嬰兒配方奶粉基粉、較大嬰兒配方奶粉基粉、幼兒配方奶粉基粉在貯存12個(gè)月時(shí)，脂溶性維生素相對(duì)穩(wěn)定，未發(fā)生明顯衰減。且嬰兒配方奶粉基粉、較大嬰兒配方奶粉基粉和幼兒配方奶粉基粉的維生素A、維生素D、維生素E、維生素K1的衰減趨勢(shì)基本一致。

營(yíng)養(yǎng)素在試驗(yàn)過(guò)程中的穩(wěn)定性與化合物來(lái)源的穩(wěn)定性有很大關(guān)系。嬰幼兒配方奶粉基粉中維生素A的化合物來(lái)源為醋酸視黃酯，研究表明酯化形式的維生素A穩(wěn)定性較高[9]，維生素A與磷脂、維生素E、抗壞血酸或其他抗氧化劑共同存在時(shí)，其穩(wěn)定性會(huì)提高。維生素D耐熱性好，但對(duì)光不穩(wěn)定，在空氣中易氧化，食品中的維生素D在避光缺氧貯存時(shí)比較穩(wěn)定。維生素E對(duì)酸和熱較穩(wěn)定，在有氧和無(wú)氧化脂質(zhì)存在時(shí)也顯示良好的穩(wěn)定性。某些還原劑可將醌式結(jié)構(gòu)的維生素K還原為氫醌結(jié)構(gòu)，但不影響維生素K的活性。維生素K會(huì)被光分解，但對(duì)熱很穩(wěn)定。

2.2.2 水溶性維生素衰減分析

水溶性維生素是指能溶于水而不溶于脂肪等有機(jī)溶劑的維生素，包括B族維生素和維生素C。水溶性維生素?cái)z入過(guò)多時(shí)，會(huì)從尿液排出體外，幾乎無(wú)毒性。嬰幼兒配方奶粉基粉的水溶性維生素衰減分析如表3所示。

表3 嬰幼兒配方奶粉基粉的水溶性維生素衰減率表（n=3）單位：%

結(jié)果表明，嬰兒配方奶粉基粉、較大嬰兒配方奶粉基粉、幼兒配方奶粉基粉在貯存12個(gè)月時(shí)，水溶性維生素中維生素B12、葉酸、維生素C發(fā)生明顯衰減，其他水溶性維生素未發(fā)生明顯衰減。

嬰幼兒配方奶粉基粉中維生素B12的化合物來(lái)源為氰鈷胺，氰鈷胺已商品化，可用于食品的強(qiáng)化及營(yíng)養(yǎng)補(bǔ)充，有助于紅細(xì)胞形成。維生素B12對(duì)酸、堿、氧化劑、還原劑都不穩(wěn)定，對(duì)光照特別是強(qiáng)光和紫外線異常敏感，對(duì)熱和氧氣比較穩(wěn)定。嬰兒配方奶粉基粉、較大嬰兒配方奶粉基粉和幼兒配方奶粉基粉在貯存12個(gè)月時(shí)維生素B12的衰減率分別為11.16%±7.13%，12.02%±8.35%和13.80%±7.51%，維生素B12發(fā)生衰減的原因可能為基粉的包裝材質(zhì)為牛皮紙袋和聚乙烯內(nèi)膜袋，這種包裝形式不能很好的隔絕光照，導(dǎo)致維生素B12在貯存期的衰減。維生素B12衰減率的標(biāo)準(zhǔn)偏差相對(duì)較大，可能是受檢測(cè)方法差異的影響。維生素B12的主要檢測(cè)方法有微生物法、試劑盒法和化學(xué)分析法[10]，微生物法作為國(guó)標(biāo)規(guī)定的檢測(cè)方法，其靈敏度高、準(zhǔn)確度高，但存在操作過(guò)程復(fù)雜、檢測(cè)時(shí)間長(zhǎng)、易受干擾的缺點(diǎn)；試劑盒法基于微生物法原理，操作過(guò)程簡(jiǎn)單、檢測(cè)時(shí)間短，但試劑盒法檢測(cè)結(jié)果顯著低于微生物法；化學(xué)分析法方法簡(jiǎn)單、但易受干擾；有研究分析試劑盒法和微生物法檢測(cè)維生素B12的相對(duì)偏差為51.9%～72.0%[10]。而且奶粉中維生素B12是微克級(jí)別，添加量很低，檢測(cè)偏差會(huì)被放大。

葉酸是一種水溶性維生素，有助于胎兒大腦和神經(jīng)系統(tǒng)的正常發(fā)育。葉酸對(duì)氧化劑和堿穩(wěn)定，對(duì)熱也比較穩(wěn)定，在20 ℃條件下貯存，葉酸僅以每年1%的速度降解[11]。但葉酸對(duì)酸和光照敏感，會(huì)因光照影響而被光解破壞。嬰兒配方奶粉基粉、較大嬰兒配方奶粉基粉和幼兒配方奶粉基粉在貯存12個(gè)月時(shí)葉酸發(fā)生明顯衰減，衰減率分別為27.68%±4.31%，24.05%±5.90%和22.93%±5.65%。葉酸發(fā)生衰減的原因可能為基粉的包裝材質(zhì)為牛皮紙袋和聚乙烯內(nèi)膜袋，這種包裝形式不能很好的隔絕光照，導(dǎo)致葉酸在貯存期的衰減。此外，食品中葉酸的生物利用率一般較低，約50%甚至更低。生物利用率不完全的主要原因?yàn)槭称坊|(zhì)通過(guò)非共價(jià)鍵與葉酸鹽結(jié)合，四氫葉酸鹽在胃中降解，腸內(nèi)缺少專用酶將葉酸鹽的谷氨酰基形式轉(zhuǎn)化為單谷氨酰基形式或該酶活性被食品中其他組分抑制[12]。因此，在配方設(shè)計(jì)之初，也需將葉酸的生物利用率考慮在內(nèi)。

維生素C的降解遵循有氧和無(wú)氧降解2種機(jī)制，絕大多數(shù)情況下，有氧降解的速率常數(shù)比無(wú)氧降解的速率常數(shù)大2～3個(gè)數(shù)量級(jí)[12]。維生素C對(duì)氧化反應(yīng)十分敏感，熱和光能加速氧化反應(yīng)，pH、氧濃度和水分活度等因素也能影響氧化反應(yīng)速度。王冬梅等[13]研究光照、空氣和溫度對(duì)嬰幼兒配方奶粉中維生素C含量的影響，分別測(cè)定在敞口光照、封口光照和封口避光的條件下保存嬰幼兒配方奶粉的維生素C含量，結(jié)果發(fā)現(xiàn)同在光照的條件下儲(chǔ)藏，敞口時(shí)維生素C含量降低更快，同在封口條件下儲(chǔ)藏，光照時(shí)維生素C含量降低更快，60 ℃比4 ℃和25 ℃條件下維生素C降低更快。嬰兒配方奶粉基粉、較大嬰兒配方奶粉基粉和幼兒配方奶粉基粉在貯存12個(gè)月時(shí)維生素C發(fā)生明顯衰減，衰減率分別為23.83%±1.50%，20.65%±1.73%和24.68%±1.95%。維生素C發(fā)生衰減的原因可能為基粉在包裝時(shí)無(wú)法控制內(nèi)部的氧氣，由于包裝中氧氣等因素的影響，維生素C發(fā)生明顯衰減。

維生素B1、維生素B2、維生素B6、煙酰胺、泛酸、生物素在貯存期無(wú)明顯衰減。鹽酸硫胺素對(duì)熱穩(wěn)定（170 ℃），在室溫和低水分活度時(shí)很穩(wěn)定。核黃素在中性和酸性條件下極穩(wěn)定，堿性條件下迅速分解，遇光則分解更快，對(duì)氧化劑較穩(wěn)定。在低pH條件下所有形式的維生素B6都很穩(wěn)定，試驗(yàn)樣品中維生素B6的化合物來(lái)源為鹽酸吡哆醇，鹽酸吡哆醇有良好的穩(wěn)定性，但容易發(fā)生光誘導(dǎo)降解，避光保存對(duì)維生素B6的穩(wěn)定性至關(guān)重要。煙酰胺對(duì)熱、光、氧、酸、堿都十分穩(wěn)定。D-泛酸鈣因其穩(wěn)定性和不易潮解，常作為泛酸的化合物來(lái)源，泛酸對(duì)熱、光和氧很穩(wěn)定，對(duì)酸和堿敏感，在pH 5～7的水溶液中最穩(wěn)定。生物素對(duì)熱、光和氧很穩(wěn)定，極酸或極堿會(huì)導(dǎo)致生物素分解。

2.3 礦物質(zhì)衰減分析

食品中礦物質(zhì)的主要作用是以一種平衡和生物可利用的形式提供必需營(yíng)養(yǎng)素來(lái)源。礦物質(zhì)可分為常量元素（或大量元素）和微量元素（或痕量元素）2類。食品中必需礦物質(zhì)的濃度和/或生物利用率偏低時(shí)，可采用強(qiáng)化的方法以保證人體的足夠攝入。嬰幼兒配方奶粉基粉的礦物質(zhì)衰減分析如表4所示。

表4 嬰幼兒配方奶粉基粉的礦物質(zhì)衰減率表（n=3）單位：%

結(jié)果表明，嬰兒配方奶粉基粉、較大嬰兒配方奶粉基粉、幼兒配方奶粉基粉在貯存12個(gè)月時(shí)，礦物質(zhì)均未發(fā)生明顯衰減，在貯存期內(nèi)相對(duì)穩(wěn)定，且嬰兒配方奶粉基粉、較大嬰兒配方奶粉基粉和幼兒配方奶粉基粉礦物質(zhì)的衰減趨勢(shì)基本一致。與維生素相比，礦物質(zhì)一般對(duì)熱、光、氧化劑、極端pH或其他能影響有機(jī)營(yíng)養(yǎng)素的因素表現(xiàn)出很高的穩(wěn)定性[12]。

2.4 其他營(yíng)養(yǎng)素衰減分析

嬰幼兒配方奶粉中會(huì)添加一些對(duì)嬰幼兒有益的可選擇性營(yíng)養(yǎng)素，如膽堿、肌醇、牛磺酸、左旋肉堿等。嬰幼兒配方奶粉基粉的其他營(yíng)養(yǎng)素衰減分析如表5所示。

結(jié)果表明，嬰兒配方奶粉基粉、較大嬰兒配方奶粉基粉、幼兒配方奶粉基粉在貯存12個(gè)月時(shí)，其他營(yíng)養(yǎng)素（膽堿、肌醇、牛磺酸、左旋肉堿）均未發(fā)生明顯衰減。膽堿的化合物來(lái)源有氯化膽堿和酒石酸氫膽堿2種，和氯化膽堿相比，酒石酸氫膽堿因不易吸潮的性質(zhì)應(yīng)用更加廣泛，膽堿非常穩(wěn)定，在食品貯存和加工過(guò)程中不會(huì)有太大損失。肌醇在貯存期內(nèi)相對(duì)穩(wěn)定，幾乎未發(fā)生衰減。牛磺酸化學(xué)性質(zhì)不活潑，有研究發(fā)現(xiàn)[14]，在奶粉基質(zhì)中，牛磺酸十分穩(wěn)定，其穩(wěn)定性不受儲(chǔ)存時(shí)間、溫度、光線以及加熱食用處理過(guò)程等因素的影響。左旋肉堿的化合物來(lái)源有左旋肉堿和左旋肉堿酒石酸鹽2種，與左旋肉堿相比，左旋肉堿酒石酸鹽不容易潮解因而常被添加到配方奶粉中，其穩(wěn)定性很好，可以在pH 3～6的溶液中放置1年以上，能耐高溫，在食品的加工和儲(chǔ)藏中幾乎無(wú)降解。

3 結(jié)論

嬰幼兒配方奶粉基粉在貯存期間，營(yíng)養(yǎng)素衰減率分析結(jié)果表明：宏量營(yíng)養(yǎng)素未發(fā)生明顯衰減；維生素中維生素B12、葉酸和維生素C發(fā)生明顯衰減，其他維生素未發(fā)生明顯衰減；礦物質(zhì)在貯存期內(nèi)相對(duì)穩(wěn)定；其他營(yíng)養(yǎng)素膽堿、肌醇、牛磺酸、左旋肉堿未發(fā)生明顯衰減。總體來(lái)看，嬰幼兒配方奶粉基粉在貯存期內(nèi)除個(gè)別營(yíng)養(yǎng)素出現(xiàn)比較明顯的衰減，大部分營(yíng)養(yǎng)素穩(wěn)定性較好。對(duì)于以嬰幼兒配方奶粉基粉為主要原料通過(guò)干法工藝生產(chǎn)的嬰幼兒配方奶粉產(chǎn)品，在配方設(shè)計(jì)時(shí)應(yīng)特別關(guān)注維生素B12、葉酸和維生素C的衰減情況，以確保產(chǎn)品在貨架期內(nèi)符合食品安全國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)和大于等于標(biāo)簽值80%的要求。