任皓威,李賀佳,張振,何揚(yáng)波,劉寧
(1.國(guó)家乳業(yè)工程技術(shù)研究中心,黑龍江省乳品工業(yè)技術(shù)開發(fā)中心,哈爾濱150028;2.東北農(nóng)業(yè)大學(xué)食品學(xué)院,乳品科學(xué)教育部重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室,哈爾濱150030;3.食品安全與營(yíng)養(yǎng)協(xié)同創(chuàng)新中心,哈爾濱150028)
人乳可提供嬰兒生長(zhǎng)發(fā)育所需要的營(yíng)養(yǎng)物質(zhì),其中有些是必需營(yíng)養(yǎng)素。當(dāng)人乳不足時(shí),需要混合喂養(yǎng)或人工喂養(yǎng),因此嬰兒配方乳粉就顯得非常重要。脂肪是嬰兒配方乳粉中的重要成分,脂肪酸組成要近似人乳[1],例如食用補(bǔ)充二十二碳六烯酸(docosahexaenoic acid,DHA)和二十碳四烯酸(arachidonic acid,ARA)的配方乳粉的嬰兒在視力準(zhǔn)確性和解決問題的測(cè)試中表現(xiàn)更好[2]。在宏觀上,牛乳和人乳的脂肪質(zhì)量分?jǐn)?shù)相近,但在微觀上脂肪酸組成差異很大。本研究用氣相色譜法分析國(guó)產(chǎn)和進(jìn)口嬰幼兒配方乳粉的脂肪酸質(zhì)量分?jǐn)?shù),比較分析兩者的嬰兒配方、較大嬰兒配方和幼兒配方乳粉中的脂肪酸種類和質(zhì)量分?jǐn)?shù),參考食品安全國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)和國(guó)外相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)以及嬰幼兒對(duì)于脂肪酸的營(yíng)養(yǎng)需求,探討脂肪酸種類和質(zhì)量分?jǐn)?shù)差異的原因,為嬰幼兒乳粉的設(shè)計(jì)和改進(jìn)提供科學(xué)依據(jù)。
樣品采集按照中華人民共和國(guó)國(guó)家質(zhì)量監(jiān)督檢驗(yàn)檢疫總局CCGF114.3-2008《產(chǎn)品質(zhì)量監(jiān)督抽查實(shí)施規(guī)范嬰幼兒配方乳粉》[3]進(jìn)行。共采集0月齡-6月齡、6月齡-12月齡、12月齡-36月齡等階段,每階段國(guó)產(chǎn)和進(jìn)口嬰幼兒配方乳粉各五種,共計(jì)30種。
氨水(體積分?jǐn)?shù)為25%),無水乙醇(體積≥95%),乙醚,石油醚(沸程30~60 ℃),甲醇(色譜純),正己烷(色譜純),三氟化硼甲醇溶液(質(zhì)量分?jǐn)?shù)為14%),氯化鈉,氫氧化鉀,焦性沒食子酸,37種脂肪酸甲酯標(biāo)品(質(zhì)量濃度10 g/L)。
氣相色譜儀(Agilent 6890),sp2560毛細(xì)管色譜柱(100 m×0.25 mm,0.20 μm),分析天平,50 mL離心管,漩渦混合器,采樣瓶(10 mL、20 mL),0.22 μm孔徑濾膜,1 mL量程注射器,1 000 μL移液槍,氮吹儀。
本研究的檢測(cè)方法根據(jù)GB 541327-2010《食品安全國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)嬰幼兒食品和乳品中脂肪酸的測(cè)定》的氨水-乙醇提取法進(jìn)行優(yōu)化[4],減少試樣量,并減少試劑添加量,提取出氣相色譜儀檢測(cè)所需量的試液,具有便于操作、節(jié)省資源、數(shù)據(jù)準(zhǔn)確的優(yōu)點(diǎn)。
飽和氯化鈉溶液配制:準(zhǔn)確稱取18 g氯化鈉,完全溶解于50 mL蒸餾水中,制成飽和氯化鈉溶液,備用。
氫氧化鉀甲醇溶液配制:準(zhǔn)確稱取1.4 g氫氧化鉀,用甲醇完全溶解,定溶至50 mL容量瓶,配成0.5 mol/L氫氧化鉀甲醇溶液,備用。
焦性沒食子酸甲醇溶液配制:準(zhǔn)確稱取0.1 g焦性沒食子酸溶解于1 mL甲醇,配制成10%焦性沒食子酸甲醇溶液,備用。
預(yù)處理:分別稱取實(shí)驗(yàn)所需不同品牌、不同階段乳粉各1 g于10 mL試管中,將試管進(jìn)行編號(hào),分別加入5 mL蒸餾水溶解,備用。并做平行實(shí)驗(yàn)以求精準(zhǔn)數(shù)值。
萃取:用移液槍分別移取1.0 mL式樣至10 mL帶塞試管中,加入0.2 mL氨水,65℃水浴15 min,取出輕搖,冷至室溫。向試管中加入1 mL乙醇,混勻。加入2.0 mL乙醚,加塞振搖。加入2.0 mL石油醚,加塞振搖,靜置、分層,有機(jī)層轉(zhuǎn)入10 mL磨口玻璃管中。再重復(fù)此操作2次,合并抽提液于磨口玻璃管中,利用氮吹儀吹干。
皂化及甲酯化:在濃縮物中加入0.1 mL焦性沒食子酸甲醇溶液,利用氮吹儀吹干。向磨口玻璃管中加入1 mL氫氧化鉀甲醇溶液,80℃水浴10 min。取出,加入0.5 mL三氟化硼甲醇溶液,水浴10 min,冷卻至室溫。將磨口玻璃管中的液體移入10 mL離心管中,分別用1 mL飽和氯化鈉溶液清洗玻璃管三次,合并飽和氯化鈉溶液于離心管,加入2 mL正己烷,振搖,靜止、分層。取上清液作為試液,供氣相色譜儀測(cè)定。
氣相色譜條件:載氣為氦氣,流速20 cm/s,溫度175℃;程序升溫:起始溫度為140℃,保持5 min,而后以4℃/min的速率升至240℃并保持15 min;進(jìn)樣量 1 μL,分流比為100∶1,進(jìn)樣口溫度為260 ℃;檢測(cè)器為FID(2×10-11),260 ℃。
中華人民共和國(guó)國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)食品安全國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)和國(guó)際食品法典委員會(huì)(Codex Alimentarius Commission,CAC)對(duì)于嬰幼兒配方乳粉中脂肪酸的質(zhì)量分?jǐn)?shù),嬰兒脂肪要求每 100 kJ 1.05~1.40 g,亞油酸每100 kJ 0.07~0.33 g,α -亞麻酸100 kJ≥12 mg,亞油酸與α -亞麻酸比值在5∶1~15∶1,可選成分DHA和ARA分別規(guī)定最大值0.5%和1.0%(占總脂肪酸百分比),如果嬰兒配方食品中添加了DHA,至少要添加相同量的ARA,長(zhǎng)鏈不飽和脂肪酸(LC-PUFA)中二十碳五烯酸(EPA,20:5 n-3)的量不應(yīng)超過DHA的量;較大嬰兒和幼兒要求每100 kJ 0.7~1.4 g,亞油酸不低于0.07 g和0.0717 g,可選成分DHA和ARA分別規(guī)定最大值0.5%和1.0%(占總脂肪酸百分比)[5-8]。
如圖1所示,37種脂肪酸甲酯標(biāo)品中的37種脂肪酸的色譜峰分布效果較好,能為實(shí)驗(yàn)提供良好的實(shí)驗(yàn)依據(jù)。
圖1 脂肪標(biāo)品37種脂肪酸色譜
2.2.1 嬰兒配方乳粉脂肪酸種類及質(zhì)量分?jǐn)?shù)
嬰兒配方乳粉中,國(guó)產(chǎn)乳粉檢出脂肪酸28種,進(jìn)口乳粉檢出脂肪酸20種。其中在國(guó)產(chǎn)嬰兒配方乳粉中檢測(cè)到而在進(jìn)口嬰兒配方乳粉中未檢測(cè)到的脂肪酸為丁酸(C4:0)、己酸(C6:0)、十一碳酸(C11:0)、肉豆蔻油酸(C14:1)十五碳酸(C15:0)、十七碳酸(C17:0)、十七碳一烯酸(C17:1)、二十一碳酸(C21:0);在兩者均檢測(cè)出的脂肪酸中除棕櫚酸(C16:0)、油酸(C18:1n9c)外,其余18種脂肪酸在進(jìn)口嬰兒配方乳粉中的質(zhì)量分?jǐn)?shù)均高于國(guó)產(chǎn)嬰兒配方乳粉中的質(zhì)量分?jǐn)?shù),詳見表1。
2.2.2 較大嬰兒配方乳粉脂肪酸種類及質(zhì)量分?jǐn)?shù)
較大嬰兒配方乳粉中,國(guó)產(chǎn)乳粉檢出脂肪酸28種,進(jìn)口乳粉檢出脂肪酸27種。其中在進(jìn)口較大嬰兒配方乳粉中檢出而未在國(guó)產(chǎn)較大嬰兒配方乳粉中檢出的脂肪酸為十三碳酸(C13:0)、二十碳二烯酸(C20:2)、芥酸(C22:1n9);在國(guó)產(chǎn)較大嬰兒配方乳粉中檢出而未在進(jìn)口較大嬰兒配方乳粉中檢出的脂肪酸為丁酸(C4:0)、棕櫚酸(C16:0)、十七碳酸(C17:0)、二十一碳酸(C21:0);在兩者均檢測(cè)出的脂肪酸中除己酸(C6:0)、棕櫚油酸(C16:1)外,其余22種脂肪酸在進(jìn)口較大嬰兒配方乳粉中的質(zhì)量分?jǐn)?shù)均高于國(guó)產(chǎn)較大嬰兒配方乳粉中的質(zhì)量分?jǐn)?shù),詳見表2。
2.2.3 幼兒配方乳粉脂肪酸種類及質(zhì)量分?jǐn)?shù)
表1 國(guó)產(chǎn)和進(jìn)口嬰兒配方乳粉中脂肪酸種類及質(zhì)量分?jǐn)?shù) mg/100 g
國(guó)產(chǎn)嬰兒配方乳粉檢出脂肪酸28種,其中飽和脂肪酸15種、單不飽和脂肪酸7種、多不飽和脂肪酸6種;進(jìn)口嬰兒配方乳粉檢出脂肪酸19種,其中飽和脂肪酸8種、單不飽和脂肪酸6種、多不飽和脂肪酸6種。國(guó)產(chǎn)嬰兒配方乳粉中飽和脂肪酸質(zhì)量分?jǐn)?shù)為52.7%,不飽和脂肪酸質(zhì)量分?jǐn)?shù)為47.3%。進(jìn)口嬰兒配方乳粉中飽和脂肪酸質(zhì)量分?jǐn)?shù)為23.7%,不飽和脂肪酸質(zhì)量分?jǐn)?shù)為76.3%。
國(guó)產(chǎn)較大嬰兒配方乳粉檢出脂肪酸28種,其中飽和脂肪酸15種、單不飽和脂肪酸7種、多不飽和脂肪酸6種;進(jìn)口較大嬰兒配方乳粉檢出脂肪酸27種,其中飽和脂肪酸12種、單不飽和脂肪酸8種、多不飽和脂肪酸7種。國(guó)產(chǎn)較大嬰兒配方乳粉中飽和脂肪酸質(zhì)量分?jǐn)?shù)為75.5%,不飽和脂肪酸質(zhì)量分?jǐn)?shù)為24.5%。進(jìn)口較大嬰兒配方乳粉中飽和脂肪酸質(zhì)量分?jǐn)?shù)為48.4%,不飽和脂肪酸質(zhì)量分?jǐn)?shù)為51.6%。
表2 國(guó)產(chǎn)和進(jìn)口較大嬰兒配方乳粉中脂肪酸種類及質(zhì)量分?jǐn)?shù) mg/100g
國(guó)產(chǎn)幼兒配方乳粉檢出脂肪酸26種,其中飽和脂肪酸14種、單不飽和脂肪酸7種、多不飽和脂肪酸5種;進(jìn)口幼兒配方乳粉檢出脂肪酸23種,其中飽和脂肪酸13種、單不飽和脂肪酸6種、多不飽和脂肪酸4種。國(guó)產(chǎn)幼兒配方乳粉中飽和脂肪酸質(zhì)量分?jǐn)?shù)為54.1%,不飽和脂肪酸質(zhì)量分?jǐn)?shù)為45.9%。進(jìn)口幼兒配方乳粉中飽和脂肪酸質(zhì)量分?jǐn)?shù)為36.4%,不飽和脂肪酸質(zhì)量分?jǐn)?shù)為63.6%。
2.3.1 必需脂肪酸質(zhì)量分?jǐn)?shù)分析
亞油酸和α-亞麻酸只能通過食物供給,人體不能自身合成,被稱為必需脂肪酸。這兩種多不飽和脂肪酸為中鏈和長(zhǎng)鏈多不飽和脂肪酸的分界,在適宜的條件下可通過去飽和或延長(zhǎng)羧基端合成多種長(zhǎng)鏈不飽和脂肪酸,如DHA、EPA和ARA[9]。其在人乳中的質(zhì)量分?jǐn)?shù)較高,而在牛乳中質(zhì)量分?jǐn)?shù)較低[10]。對(duì)嬰兒神經(jīng)髓鞘的形成和腦的發(fā)育有極其重要的作用并具有維持細(xì)胞膜的完整性、維護(hù)皮膚的屏障功能,而且有利于嬰兒視力的發(fā)育[11]。由于嬰兒自身合成這些脂肪酸的酶活性相對(duì)低,不能滿足嬰兒的生長(zhǎng)發(fā)育需要,需要從食物得到補(bǔ)充。所以,給予嬰兒的食品必須保證必須脂肪酸以及一些長(zhǎng)鏈多不飽和脂肪酸的數(shù)量和種類,保障嬰兒的正常生長(zhǎng)發(fā)育。
表3 國(guó)產(chǎn)和進(jìn)口幼兒配方乳粉中脂肪酸種類及質(zhì)量分?jǐn)?shù) mg/100g
本研究結(jié)果顯示,國(guó)產(chǎn)嬰兒配方乳粉中亞油酸為385.36 mg/100g,占脂肪酸總量的7.36%,α-亞麻酸為74.32 mg/100g,占脂肪酸總量的1.42%,亞油酸與α-亞麻酸比值為5.2;進(jìn)口嬰兒配方乳粉中亞油酸為752.26 mg/100g,占脂肪酸總量的8.26%,α-亞麻酸為143.03 mg/100g,占脂肪酸總量的1.57%,亞油酸與α-亞麻酸比值為5.3;國(guó)產(chǎn)嬰兒配方乳粉和進(jìn)口嬰兒配方乳粉中亞油酸與α-亞麻酸比值均滿足于CODEX STAN 72-1981和GB 10765-2010中亞油酸與α -亞麻酸比為5:1~15:1的要求。
所謂出行鏈,即以居住地作為1 d公交出行的起終點(diǎn),將公交乘客1 d內(nèi)出行的起終點(diǎn)連接,形成一個(gè)環(huán). 出行鏈閉合即1 d內(nèi)相鄰2次出行的起始地和目的地重合,形成一個(gè)閉合的環(huán),例如本次出行從A站點(diǎn)出發(fā)到達(dá)B站點(diǎn)下車,下次出行從B站點(diǎn)或者B鄰近站點(diǎn)出發(fā)到達(dá)A站點(diǎn)或者A鄰近站點(diǎn)下車.
國(guó)產(chǎn)較大嬰兒乳粉中亞油酸為315.99 mg/100g,占脂肪酸總量的10.24%,α-亞麻酸為80.24 mg/100g,占脂肪酸總量的2.59%;進(jìn)口較大嬰兒乳粉中亞油酸為878.84 mg/100g,占脂肪酸總量的7.06%,α-亞麻酸為176.46 mg/100g,占脂肪酸總量的1.42%。國(guó)產(chǎn)較大嬰兒乳粉和進(jìn)口較大嬰兒乳粉中亞油酸與α-亞麻酸均滿足于CODEX STAN 156-1987和GB 10767-2010中的要求。
國(guó)產(chǎn)幼兒配方乳粉中亞油酸為92.94 mg/100g,占脂肪酸總量的2.80%,α-亞麻酸為27.62 mg/100g,占脂肪酸總量的1.06%;進(jìn)口幼兒配方乳粉中亞油酸為970.77 mg/100g,占脂肪酸總量的7.05%,α-亞麻酸為224.78 mg/100g,占脂肪酸總量的1.63%。國(guó)產(chǎn)幼兒乳粉和進(jìn)口幼兒乳粉中亞油酸與α-亞麻酸均滿足于CODEX STAN 156-1987和GB 10767-2010中的要求。
必需脂肪酸在進(jìn)口乳粉中的質(zhì)量分?jǐn)?shù)高于國(guó)產(chǎn)乳粉中的質(zhì)量分?jǐn)?shù)。而在國(guó)產(chǎn)乳粉中嬰兒配方乳粉、較大嬰兒配方乳粉和幼兒配方乳粉中亞油酸的質(zhì)量分?jǐn)?shù)是依次降低的,這可能與較大嬰兒與幼兒的營(yíng)養(yǎng)來源需要配方乳粉與輔食搭配有關(guān)。在國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定范圍內(nèi)向嬰幼兒配方乳粉中添加必需脂肪酸是必要的,合理添加有助于提高嬰幼兒注意力、記憶力以及免疫系統(tǒng)發(fā)育。
2.3.2 長(zhǎng)鏈多不飽和酸質(zhì)量分?jǐn)?shù)分析
DHA和ARA分別為ω-3和ω-6系列的多不飽和脂肪酸,在營(yíng)養(yǎng)學(xué)和生物學(xué)上具有重要意義。不飽和脂肪酸是大腦和腦神經(jīng)的重要營(yíng)養(yǎng)成分,能提升嬰兒智力發(fā)育指數(shù),提升視力敏銳度[12]。
本研究結(jié)果顯示,國(guó)產(chǎn)嬰兒配方乳粉中ARA為16.72 mg/100 g,占脂肪酸總量的0.32%,DHA為16.20 mg/100g,占脂肪酸總量的0.31%;進(jìn)口嬰兒配方乳粉中ARA為41.88 mg/100 g,占脂肪酸總量的0.46%,DHA為41.76 mg/100 g,占脂肪酸總量的0.46%。國(guó)產(chǎn)嬰兒配方乳粉和進(jìn)口嬰兒配方乳粉中DHA和ARA的質(zhì)量分?jǐn)?shù)滿足CODEX STAN 72-1981和GB 10765-2010可選擇性成分指標(biāo)中的質(zhì)量分?jǐn)?shù)要求。
國(guó)產(chǎn)較大嬰兒配方乳粉中ARA為14.16 mg/100g,占脂肪酸總量的0.46%,DHA為15.26 mg/100g,占脂肪酸總量的0.49%;進(jìn)口嬰兒配方乳粉中ARA為69.39 mg/100g,占脂肪酸總量的0.56%,DHA為59.27 mg/100g,占脂肪酸總量的0.48%,國(guó)產(chǎn)較大嬰兒配方乳粉和進(jìn)口較大嬰兒配方乳粉中DHA和ARA的質(zhì)量分?jǐn)?shù)滿足GB 10767-2010可選擇性成分指標(biāo)中的質(zhì)量分?jǐn)?shù)要求。
國(guó)產(chǎn)幼兒配方乳粉中ARA為33.42 mg/100g,占脂肪酸總量的1.00%,DHA未檢測(cè)出;進(jìn)口幼兒配方乳粉中ARA未檢測(cè)出,DHA為64.78 mg/100g,占脂肪酸總量的0.47%。
國(guó)產(chǎn)乳粉與進(jìn)口乳粉中都體現(xiàn)了ARA與DHA的合理搭配,DHA是神經(jīng)系統(tǒng)細(xì)胞生長(zhǎng)及維持的一種主要成分,是大腦和視網(wǎng)膜的重要構(gòu)成成分,在人體大腦皮層中質(zhì)量分?jǐn)?shù)高達(dá)20%,在眼睛視網(wǎng)膜中所占比例最大,約占50%。對(duì)胎嬰兒腦、視網(wǎng)膜、皮膚和腎功能的完善有十分重要作用智力和視力發(fā)育至關(guān)重要。
ARA主要以磷脂的形式作為結(jié)構(gòu)脂類存在于人體器官、肌肉和血液當(dāng)中,是人體內(nèi)質(zhì)量分?jǐn)?shù)最高、分布最廣的一種長(zhǎng)鏈多不飽和脂肪酸[8]。其生理意義與DHA有相近之處,ARA與嬰兒的智力和神經(jīng)發(fā)育及視覺敏銳度直接相關(guān)。美國(guó)西南視網(wǎng)膜基金會(huì)對(duì)ARA本身功能試驗(yàn)顯示ARA對(duì)嬰幼兒智力發(fā)育的重要影響,也表明了ARA與DHA按比例搭配更具合理性[9]。
研究表明這兩種多不飽和脂肪酸的缺乏會(huì)造成內(nèi)皮及中樞神經(jīng)組織發(fā)育所必需的脂肪酸的缺乏和超氧化物防御系統(tǒng)的缺陷,早產(chǎn)兒可能出現(xiàn)心室內(nèi)出血、腦室周圍白質(zhì)軟化以及支氣管肺發(fā)育不良等疾病,在正?;純后w內(nèi)缺乏也會(huì)可能也與囊性纖維化、苯丙酮尿癥、注意缺陷障礙等疾病有關(guān)[13-15]。ARA與DHA的合理搭配將對(duì)嬰幼兒的腦發(fā)育與神經(jīng)系統(tǒng)發(fā)育有積極作用。
本研究通過對(duì)嬰幼兒配方乳粉中脂肪酸的種類和質(zhì)量分?jǐn)?shù)分析,發(fā)現(xiàn)各個(gè)產(chǎn)品中,飽和脂肪酸和不飽和脂肪酸的質(zhì)量分?jǐn)?shù)能夠達(dá)到宏觀要求,符合國(guó)家及國(guó)際相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)。
嬰兒配方乳粉是混合喂養(yǎng)和人工喂養(yǎng)嬰兒的主要營(yíng)養(yǎng)來源,脂肪酸的微觀人乳化,尤其是具有特殊意義的脂肪酸質(zhì)量分?jǐn)?shù)的強(qiáng)化與合理搭配,才能為嬰兒提供更合理的營(yíng)養(yǎng)。由數(shù)據(jù)顯示,國(guó)產(chǎn)配方乳粉的脂肪酸種類優(yōu)于進(jìn)口配方乳粉,但是在對(duì)嬰幼兒有特殊意義的脂肪酸質(zhì)量分?jǐn)?shù)的強(qiáng)化方面進(jìn)口乳粉優(yōu)于國(guó)產(chǎn)乳粉。而且針對(duì)嬰兒的生長(zhǎng)需要,嬰兒配方乳粉在脂肪酸種類與質(zhì)量分?jǐn)?shù)上均優(yōu)于較大嬰兒配方乳粉和幼兒配方乳粉。
脂肪酸的組成與嬰幼兒的營(yíng)養(yǎng)需要密切相關(guān),本研究通過了解現(xiàn)有國(guó)內(nèi)市場(chǎng)上嬰幼兒配方乳粉的脂肪酸組成,為促進(jìn)配方乳粉中脂肪酸添加合理化,及嬰幼兒的生長(zhǎng)發(fā)育提供有力保障。
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