添加DHA、ARA粉劑干法生產(chǎn)的嬰兒配方奶粉穩(wěn)定性研究

文/呂 倩 吳 穎 鄧澤新 蕭婷婷 陳方圓

（湖南歐比佳營(yíng)養(yǎng)食品有限公司）

二十二碳六烯酸（Docosahexaenoic acid，DHA）和花生四烯酸（Arachidonic acid，ARA）均屬于長(zhǎng)鏈多不飽和脂肪酸，對(duì)人體生長(zhǎng)和發(fā)育較為重要。研究表明，DHA具有優(yōu)越的生理調(diào)節(jié)功能，是大腦皮層及視網(wǎng)膜的重要成分，在人體視網(wǎng)膜中的占比約50%，能夠促進(jìn)嬰幼兒腦部和視力的發(fā)育，嬰兒在進(jìn)食強(qiáng)化DHA的食品52 周后，視覺(jué)靈敏度明顯提高；另外，DHA能夠調(diào)節(jié)中樞神經(jīng)系統(tǒng)，是大腦細(xì)胞優(yōu)先選擇吸收、利用的脂肪酸，有助于嬰幼兒的生長(zhǎng)發(fā)育[1]。ARA作為人體內(nèi)含量最高、分布最廣的不飽和脂肪酸，在腦和神經(jīng)組織中的占比為40%～50%，對(duì)嬰幼兒的智力發(fā)育和視力也起著重要的作用[2]。

DHA和ARA是母乳中的天然成分。母乳中的DHA和ARA主要以甘油三脂和磷脂的形式存在，其中甘油三脂占98%，磷脂占1%，另外1%是非皂化脂類(lèi)。由于不同地區(qū)膳食構(gòu)成的差別，各地母乳中不飽和脂肪酸含量略有差異，一般來(lái)說(shuō)，DHA占母乳脂肪酸總量的0.06%～1.40%，ARA占0.19%～1.56%[3]。

人體一般可以利用食物中的亞油酸和亞麻酸來(lái)合成DHA和ARA，但嬰兒體內(nèi)合成這2 種脂肪酸所需要的去飽和酶活性低，滿(mǎn)足不了其生長(zhǎng)發(fā)育需求。研究表明，嬰兒配方奶粉中添加過(guò)量的亞油酸和亞麻酸后，喂養(yǎng)嬰兒血脂中的DHA和ARA水平仍顯著低于母乳喂養(yǎng)嬰兒，并且腦中DHA的沉積也慢，因此有必要在嬰兒配方奶粉中強(qiáng)化DHA和ARA[4～6]。

我國(guó)對(duì)于嬰幼兒食品中DHA和ARA的添加限量均有規(guī)定，DHA占總脂肪酸的比例≤0.5%，ARA占總脂肪酸的比例≤1.0%；如果添加DHA，則ARA的含量至少達(dá)到DHA同等濃度[7]。DHA的允許來(lái)源有裂壺藻（Schizochytrium sp）、寇氏隱甲藻（Crypthecodinium cohnii）、吾肯氏壺藻（Ulkenia amoeboida）、金槍魚(yú)油（Tuna oil）；ARA的允許來(lái)源是高山被孢霉（Mortierella alpina）[8]。

DHA和ARA在貯藏及生產(chǎn)加工過(guò)程中容易被氧化，氧化后會(huì)出現(xiàn)較濃的魚(yú)腥味，嚴(yán)重影響產(chǎn)品的滋氣味。本文運(yùn)用（60±2）℃高溫試驗(yàn)及溫度為（40±2）℃、相對(duì)濕度為（75±5）%加速試驗(yàn)方法研究了干法添加DHA和ARA的嬰兒配方奶粉的穩(wěn)定性問(wèn)題。

1 材料與方法

1.1 原料

DHA（7%）藻油粉劑、ARA（10%）粉劑、低聚半乳糖（70%）、乳基粉（嬰幼兒配方）、乳糖、維生素預(yù)混料、礦物質(zhì)預(yù)混料。

表1 嬰幼兒配方奶粉配料表

1.2 儀器

三維干混機(jī)、充氮包裝機(jī)、離心機(jī)、渦旋混合器、氣相色譜儀（帶FID檢測(cè)器）、恒溫水浴鍋、冰箱、恒溫恒濕箱、氮吹儀。

1.3 試劑

無(wú)水碳酸鈉、乙醚、甲苯、甲醇、乙酰氯、濃鹽酸、乙醇（體積分?jǐn)?shù)≥95 %）、石油醚、氫氧化鉀、DHA標(biāo)準(zhǔn)品、正己烷、ARA標(biāo)準(zhǔn)品。

1.4 樣品制備

按照嬰幼兒配方奶粉干法工藝，將乳基粉、乳糖、DHA、ARA、維生素預(yù)混料、礦物質(zhì)預(yù)混料進(jìn)行干法混合，配方見(jiàn)表1，轉(zhuǎn)速60 r/min，混合時(shí)間30 min。隨后將混合均勻的樣品進(jìn)行充氮包裝。

1.5 DHA和ARA含量測(cè)定

采用《食品安全國(guó)家標(biāo)準(zhǔn) 食品中脂肪酸的測(cè)定》（GB 5009.168-2016）[9]中的方法測(cè)定奶粉中DHA和ARA含量。

1.5.1 樣品處理

稱(chēng)取奶粉樣品0.5 g于15 mL螺口玻璃管中，依次加入甲苯5.0 mL、10%乙酰氯甲醇溶液6 mL，充氮后蓋緊螺旋蓋，振蕩混合后于（80±1）℃條件下水浴2 h，每隔20 min取出振搖1 次，水浴結(jié)束后取出并冷卻至室溫；將反應(yīng)后的樣液轉(zhuǎn)移至50 mL離心管中，用3 mLNa2CO3溶液清洗3 次，合并Na2CO3溶液于50 mL離心管中，混勻后5 000 r/min離心5 min。

1.5.2 含量計(jì)算

根據(jù)式1計(jì)算DHA和ARA含量，其中：Xi—試樣中脂肪酸的含量，g/100 g；Ai—試樣測(cè)定液中脂肪酸甲酯的峰面積；msi—在制備標(biāo)準(zhǔn)測(cè)定液時(shí)吸取脂肪酸甘油三酯標(biāo)準(zhǔn)工作液中含有的標(biāo)準(zhǔn)品質(zhì)量，mg；FTGi-FAi—脂肪酸甘油三酯轉(zhuǎn)化為脂肪酸的換算系數(shù)；ASi—標(biāo)準(zhǔn)測(cè)定液中脂肪酸的峰面積；m—試樣的稱(chēng)樣質(zhì)量，mg；100—將含量轉(zhuǎn)換為每100 g試樣中含量的系數(shù)。

1.6 表面油含量測(cè)定

采用《中華人民共和國(guó)水產(chǎn)行業(yè)標(biāo)準(zhǔn) 魚(yú)油微膠囊》（SC/T 3505-2006）[10]中的方法測(cè)定奶粉中表面油含量。

1.6.1 操作步驟

精確稱(chēng)量10 g奶粉樣品置于錐形瓶中，加入石油醚30 mL，振蕩2 min，過(guò)濾，濾液放入烘干至恒重的50 mL稱(chēng)量皿中；濾渣轉(zhuǎn)入原錐形瓶中，再用10 mL石油醚提取2 次，濾液合并稱(chēng)量皿中。在通風(fēng)櫥中用60 ℃水浴除去溶劑，再于105 ℃烘箱中烘干至恒重（準(zhǔn)確至0.0001 g）。

1.6.2 含量計(jì)算

根據(jù)式2計(jì)算表面油含量，其中：X—樣品表面油脂含量，%；W1—稱(chēng)量皿質(zhì)量，g；W2—稱(chēng)量皿和脂肪的質(zhì)量，g；W—樣品質(zhì)量，g。

1.7 酸價(jià)測(cè)定

采用《食品安全國(guó)家標(biāo)準(zhǔn) 食品中酸價(jià)的測(cè)定》（GB 5009.229-2016）[11]中的方法測(cè)定奶粉酸價(jià)。

1.7.1 樣品處理

準(zhǔn)確稱(chēng)取3.00～5.00 g奶粉樣品于三角瓶中，加入中性乙醚—乙醇混合液50 mL，振搖使油脂溶解，取出冷卻至室溫。

表2 溫度與貨架壽命系數(shù)的關(guān)系表

1.7.2 滴定

加入酚酞指示液2～3 滴，以0.050 mol/L氫氧化鉀標(biāo)準(zhǔn)溶液滴定，至初現(xiàn)微紅色，且0.5 min內(nèi)不褪色為終點(diǎn)，然后計(jì)算其酸價(jià)。

1.7.3 酸價(jià)計(jì)算

根據(jù)式3計(jì)算酸價(jià)，其中：XAV——酸價(jià)，mg/g；V—試樣測(cè)定所消耗的標(biāo)準(zhǔn)滴定溶液體積，mL；V0—空白測(cè)定所消耗的標(biāo)準(zhǔn)滴定溶液體積，mL；c —標(biāo)準(zhǔn)滴定溶液摩爾濃度，mol/L；56.1—?dú)溲趸浤栙|(zhì)量，g/mol；m —油脂樣品的稱(chēng)樣量，g。

1.8 過(guò)氧化值測(cè)定

采用《食品安全國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)食品中過(guò)氧化值的測(cè)定》（GB 5009.227-2016）[12]中的方法測(cè)定奶粉的過(guò)氧化值。

1.8.1 樣品處理

奶粉樣品置于廣口瓶中，加入2～3 倍樣品體積的石油醚搖勻，充分混合后靜置浸提12 h以上，經(jīng)裝有無(wú)水硫酸鈉的漏斗過(guò)濾，濾液在低于40 ℃的水浴中用旋轉(zhuǎn)蒸發(fā)儀減壓蒸干石油醚，殘留物即為待測(cè)試樣。稱(chēng)取2～3 g待測(cè)試樣置于250 mL碘量瓶中（精確至0.001 g），加入三氯甲烷—冰乙酸混合液30 mL，輕輕振搖使樣品完全溶解。

1.8.2 滴定

準(zhǔn)確加入1.00 mL飽和碘化鉀溶液，塞緊瓶蓋，輕輕振搖0.5 min，避光放置3 min。取出碘量瓶，加入100 mL水，搖勻后立即用硫代硫酸鈉標(biāo)準(zhǔn)溶液滴定，當(dāng)?shù)味ㄖ恋S色時(shí)，加入1 mL淀粉指示劑，繼續(xù)滴定，劇烈振搖直至溶液中藍(lán)色消失時(shí)為滴定終點(diǎn)，同時(shí)進(jìn)行空白試驗(yàn)，空白試驗(yàn)所消耗0.01 mol/L硫代硫酸鈉溶液的體積V0不得超過(guò)0.1 mL。

1.8.3 過(guò)氧化值計(jì)算

根據(jù)式4計(jì)算過(guò)氧化值，其中：X1—過(guò)氧化值，g/100 g；V—試樣消耗的硫代硫酸鈉標(biāo)準(zhǔn)溶液體積，mL；V0—空白試驗(yàn)消耗的硫代硫酸鈉標(biāo)準(zhǔn)溶液體積，mL；c —硫代硫酸鈉標(biāo)準(zhǔn)溶液濃度，mol/L；0.1269—與1.00 mL硫代硫酸鈉標(biāo)準(zhǔn)滴定溶液[c（Na2S2O3）=1.000 mol/L]相當(dāng)?shù)牡赓|(zhì)量；m—試樣質(zhì)量，g；100—換算系數(shù)。

2 原理及方法

2.1 高溫試驗(yàn)

樣品置于密封潔凈容器中，在溫度（60±2）℃條件下放置10天，分別于第5天和第10天取樣，測(cè)定DHA和ARA含量、表面油含量、酸價(jià)、過(guò)氧化值，并對(duì)滋氣味進(jìn)行感官評(píng)定。

2.2 加速穩(wěn)定性試驗(yàn)

基于Schhal烘箱測(cè)試法。根據(jù)Arrhenius經(jīng)驗(yàn)公式（式5），對(duì)于正常的化學(xué)反應(yīng)，反應(yīng)溫度每升高10 ℃，反應(yīng)速度升高1 倍，K為反應(yīng)速度常數(shù)。速度常數(shù)與食品貨架壽命成反比，即反應(yīng)速度常數(shù)K越大，貨架壽命越短。溫度與貨架壽命系數(shù)的關(guān)系見(jiàn)表2。

從表2可知，進(jìn)行加速穩(wěn)定性試驗(yàn)時(shí)，（40±2）℃條件下儲(chǔ)存1天相當(dāng)于22 ℃室溫下儲(chǔ)存4 天，因此按2 年保質(zhì)期計(jì)算，（40±2）℃條件下儲(chǔ)存時(shí)間應(yīng)為180 天。

將分裝好的樣品置入溫度（40±2）℃、相對(duì)濕度75%的恒溫恒濕箱中進(jìn)行加速穩(wěn)定性試驗(yàn)，另有一包作為初始樣放入冰箱。每月測(cè)定DHA和ARA含量、表面油含量、酸價(jià)以及過(guò)氧化值，連續(xù)檢測(cè)6 個(gè)月。

3 結(jié)果分析

3.1 高溫試驗(yàn)

高溫試驗(yàn)結(jié)果見(jiàn)表3，試驗(yàn)第10天和第5天相比，奶粉的DHA和ARA含量變化不大，表面油含量、過(guò)氧化值和酸價(jià)的升高與配方奶粉含有的不飽和脂肪酸有關(guān)系。通過(guò)高溫試驗(yàn)結(jié)果表明，添加DHA和ARA的嬰兒配方奶粉，采用充氮包裝，產(chǎn)品在貨架期內(nèi)不會(huì)發(fā)生變質(zhì)。

表3 高溫試驗(yàn)結(jié)果

表4 加速穩(wěn)定性試驗(yàn)結(jié)果

表5 感官評(píng)定參考表[13]

3.2 加速穩(wěn)定性試驗(yàn)

加速穩(wěn)定性試驗(yàn)結(jié)果見(jiàn)表4，添加DHA和ARA的奶粉在保質(zhì)期內(nèi)DHA和ARA含量基本沒(méi)有變化，表面油含量和過(guò)氧化值也沒(méi)有明顯的升高。加速穩(wěn)定性試驗(yàn)結(jié)果表明，添加DHA和ARA的嬰兒配方奶粉，采用充氮包裝，產(chǎn)品在貨架期內(nèi)不會(huì)發(fā)生變質(zhì)。

3.3 感官評(píng)定分析

加速穩(wěn)定性試驗(yàn)6 個(gè)月后，組織人員對(duì)樣品色澤、組織狀態(tài)、滋氣味進(jìn)行評(píng)定。感官評(píng)定在感官評(píng)定室內(nèi)完成，邀請(qǐng)24 名從事食品研究的人員組成評(píng)定小組，每組6人，共分4 組，評(píng)定參考見(jiàn)表5。

將27.0 g奶粉用200 mL水進(jìn)行沖調(diào)，沖調(diào)后充分?jǐn)嚢?，評(píng)定小組人員進(jìn)行品嘗打分，評(píng)定結(jié)果見(jiàn)圖1。添加DHA和ARA的嬰兒配方奶粉在整個(gè)保質(zhì)期內(nèi)，口味變化不大，沒(méi)有明顯的魚(yú)腥味和氧化味，說(shuō)明干法添加DHA和ARA粉末不會(huì)影響奶粉的氣味、口感和貨架期。

圖1 添加DHA及ARA的嬰兒配方奶粉感官評(píng)定結(jié)果

4 結(jié)論

氧氣，金屬離子（如鐵離子、鋅離子）以及配方奶粉中添加的微量元素、礦物質(zhì)等具有一定活性的物質(zhì)，都有可能與DHA和ARA發(fā)生反應(yīng)，導(dǎo)致其品質(zhì)降低[14，15]。干法生產(chǎn)過(guò)程中不會(huì)破壞其微膠囊結(jié)構(gòu)，因此避免了一些氧化過(guò)程的發(fā)生。而濕法添加DHA和ARA時(shí)容易導(dǎo)致DHA和ARA微膠囊的破壞。

奶粉中的乳糖和蛋白質(zhì)含量豐富，這與DHA及ARA微膠囊包埋時(shí)所用的壁材（乳糖、淀粉、蛋白質(zhì)）屬于同類(lèi)物質(zhì)。壁材可以有效地隔絕氧和光線(xiàn)，穩(wěn)定不飽和雙鏈，減少其自動(dòng)氧化過(guò)程，使產(chǎn)品更穩(wěn)定。綜上所述，采用干法添加DHA和ARA對(duì)奶粉產(chǎn)品的滋氣味的保留是非常有益的，其保質(zhì)期可達(dá)2 年。C