營養(yǎng)配方食品穩(wěn)定性及貨架期預(yù)測研究進展

馮曉涵，莊柯瑾，田 芳，朱振宇，徐 昕，毛穎異，滿朝新，張 微，趙艷榮,*，姜毓君,*

（1.東北農(nóng)業(yè)大學(xué)食品學(xué)院，乳品科學(xué)教育部重點實驗室，黑龍江 哈爾濱 150030；2.雅培營養(yǎng)品上海研發(fā)中心，上海 200233）

據(jù)統(tǒng)計，2010年我國嬰幼兒配方乳粉銷售額為511億 元，2016年增長到1 224億 元，7 年復(fù)合增長率為13.3%[1]。自我國開放二胎政策以來，新生兒出生率不斷增長，據(jù)國家衛(wèi)生局統(tǒng)計數(shù)據(jù)顯示，2016年我國新生兒數(shù)量比2015年增長11.5%[2]，因此國內(nèi)嬰幼兒配方粉銷量依然有望提升。與此同時，我國也越來越重視營養(yǎng)配方食品安全問題，并不斷加強監(jiān)管力度，繼2010年修訂嬰幼兒配方食品相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)后近期再次啟動修訂，并出臺了特殊醫(yī)學(xué)用途配方食品食品安全國家標(biāo)準(zhǔn)。由于營養(yǎng)配方食品營養(yǎng)成分復(fù)雜、含量要求精細(xì)，一些輕微的調(diào)整都會引起產(chǎn)品營養(yǎng)和品質(zhì)變化[3-4]，并且其在長期儲藏過程中易受環(huán)境因素、包裝材料及產(chǎn)品本身影響而降低產(chǎn)品營養(yǎng)價值及感官品質(zhì)，由此引發(fā)研究者對營養(yǎng)配方食品穩(wěn)定性的關(guān)注以及對貨架期預(yù)測的研究。

1 常見營養(yǎng)配方食品的種類及配方特點

1.1 嬰幼兒配方乳粉

母乳是嬰幼兒最佳營養(yǎng)來源[5]。世界衛(wèi)生組織和美國兒科學(xué)院建議，嬰兒出生后，前6～12 個月應(yīng)由母乳喂養(yǎng)[6-7]。但由于各種原因很多嬰兒得不到全面母乳喂養(yǎng)，嬰幼兒配方乳粉可以作為沒有母乳或得不到全面母乳喂養(yǎng)嬰兒的營養(yǎng)來源[8]。根據(jù)我國法規(guī)，嬰幼兒配方乳粉可劃分為嬰兒配方乳粉（1段，0～6 月齡）、較大嬰兒配方乳粉（2段，6～12 月齡）、幼兒配方乳粉（3段，12～36 月齡）[9-10]。

表1 國內(nèi)外部分品牌嬰兒配方乳粉中每100 kJ能量含有的主要可選擇性成分及添加量Table1 Levels of major optional ingredients per 100 kJ energy in selected brands of infant formula milk powders in China and other countries

嬰幼兒配方乳粉生產(chǎn)及營養(yǎng)物質(zhì)添加必須嚴(yán)格按照GB 10765ü2010《食品安全國家標(biāo)準(zhǔn) 嬰兒配方食品》執(zhí)行。表1比較了國內(nèi)外部分品牌嬰兒配方乳粉中主要可選擇性成分的添加情況及其添加量。除添加GB 10765ü2010中的可選擇性成分外，葉黃素和核苷酸也是許多品牌廠商的青睞添加營養(yǎng)成分。OPO、乳鐵蛋白、酪蛋白磷酸肽等營養(yǎng)物質(zhì)因其對嬰兒生長發(fā)育的特殊作用，也被添加到部分配方乳粉中[11-12]。

1.2 特殊醫(yī)學(xué)用途配方食品

特殊醫(yī)學(xué)用途配方食品分為適用于0～12 月齡的特殊醫(yī)學(xué)用途嬰兒配方食品和適用1 歲以上人群的特殊醫(yī)學(xué)用途配方食品。

特殊醫(yī)學(xué)用途嬰兒配方食品是針對患有特殊紊亂、疾病或醫(yī)療狀況等特殊醫(yī)學(xué)狀況嬰兒的營養(yǎng)需求而設(shè)計制成的粉狀或液態(tài)配方食品。常見特殊醫(yī)學(xué)用途嬰兒配方食品包括無乳糖或低乳糖配方、乳蛋白部分水解配方、乳蛋白深度水解或氨基酸配方、母乳營養(yǎng)補充劑、早產(chǎn)兒或低出生體質(zhì)量嬰兒配方、氨基酸代謝障礙配方等[13]。特殊醫(yī)學(xué)用途配方食品主要分為全營養(yǎng)、特定全營養(yǎng)以及非全營養(yǎng)配方食品，其中全營養(yǎng)配方食品可作為滿足個體營養(yǎng)需求的單一營養(yǎng)來源。特定全營養(yǎng)配方食品則適用于患有糖尿病、腎病等疾病的人群[14]。

2 營養(yǎng)配方食品穩(wěn)定性研究現(xiàn)狀

2.1 穩(wěn)定性研究條件

營養(yǎng)配方食品穩(wěn)定性研究是考察產(chǎn)品質(zhì)量在特定環(huán)境條件（溫度、濕度等）下隨儲藏時間延長而發(fā)生的變化，從而為產(chǎn)品營養(yǎng)素含量的設(shè)計、儲藏條件的規(guī)定、包裝材料選擇和貨架期確定提供參考依據(jù)。

根據(jù)《嬰幼兒配方乳粉產(chǎn)品配方注冊穩(wěn)定性研究技術(shù)指導(dǎo)原則（試行）》和《特殊醫(yī)學(xué)用途配方食品穩(wěn)定性研究要求（試行）》，長期實驗溫度應(yīng)為產(chǎn)品的推薦儲藏溫度，儲藏時間不短于產(chǎn)品保質(zhì)期。加速實驗要求嬰幼兒配方粉儲藏溫度不低于40 ℃，相對濕度不低于75%；特殊醫(yī)學(xué)用途配方食品的固態(tài)和液態(tài)產(chǎn)品推薦儲藏溫度分別為37 ℃和30 ℃，推薦相對濕度為75%和65%。表2總結(jié)了部分國內(nèi)外營養(yǎng)配方食品穩(wěn)定性研究情況，不同研究者在溫度的選擇上略有不同，長期實驗溫度一般選擇20～25 ℃，這是由于此溫度范圍是商品的通常儲存溫度范圍，加速實驗溫度通常選擇37～45 ℃。

隨著研究的不斷深入，研究者開始考察溫度的波動對穩(wěn)定性的影響，并探尋穩(wěn)定性實驗的溫度臨界點。超高溫瞬時滅菌乳樣品儲藏在10～30、20～40、30～50 ℃時，美拉德反應(yīng)產(chǎn)物的生成速率普遍分別比各溫度范圍平均溫度（20、30、40 ℃）快，因此認(rèn)為對溫度波動的研究更能體現(xiàn)產(chǎn)品在儲藏運輸時的真實變化且加以控制[36]。另外，探尋穩(wěn)定性實驗的溫度臨界點也尤為重要。液態(tài)乳在儲藏溫度高于40 ℃時，蛋白質(zhì)交聯(lián)反應(yīng)途徑和低溫時不同[37]；嬰幼兒配方乳粉在較高的溫度（70 ℃）下蛋白質(zhì)降解會明顯增加，其反應(yīng)產(chǎn)物與25 ℃下反應(yīng)產(chǎn)物也差異較大[20]。因此，很難據(jù)此推斷低溫時營養(yǎng)配方食品發(fā)生的變化。

表2 國內(nèi)外部分營養(yǎng)配方食品穩(wěn)定性研究概況Table2 A summary of recent studies evaluating the stability of nutrition formula in China and other countries

2.2 穩(wěn)定性研究考察指標(biāo)及影響因素

營養(yǎng)配方食品因其成分復(fù)雜，加工過程或配方有微小差異都可能會對營養(yǎng)配方食品穩(wěn)定性造成顯著影響[38]。并且在貨架期內(nèi)環(huán)境因素（溫度、濕度、光、氧氣等）易影響誘發(fā)或加速理化反應(yīng)，從而引起其營養(yǎng)成分、感官品質(zhì)、物理化學(xué)性狀發(fā)生改變[39]。

2.2.1 化學(xué)指標(biāo)

2.2.1.1 脂肪氧化

脂肪氧化是營養(yǎng)配方食品儲藏期間的主要變化之一。脂肪在氧氣存在的條件下反應(yīng)生成初級氧化產(chǎn)物（脂質(zhì)過氧化物），而后進一步氧化降解生成揮發(fā)性及非揮發(fā)性醛、酮、酸等小分子物質(zhì)，對產(chǎn)品風(fēng)味造成不利影響[40]。

影響脂肪氧化的因素主要包括外界因素（溫度、濕度、氧氣等環(huán)境因素）和內(nèi)在因素（產(chǎn)品形式、脂肪酸含量及結(jié)構(gòu)、抗氧化劑的種類等）[41-42]。Romeu-Nadal等[15]研究嬰兒配方粉在25 ℃和37 ℃下的氧化穩(wěn)定性，溫度升高增加了脂肪的流動性，使內(nèi)部脂肪向外表面遷移[43]，從而加速了脂肪氧化。溫度過高（＞55 ℃）時，氧氣的溶解度降低，氧化反應(yīng)的速度增加趨勢不明顯，同時高溫也會使美拉德反應(yīng)占據(jù)主導(dǎo)地位，其反應(yīng)產(chǎn)物的抗氧化作用也可降低脂肪氧化的速度[20]。對比強化n-3和n-6長鏈多不飽和脂肪酸含量對氧化穩(wěn)定性的影響，證實了強化不飽和脂肪酸會降低產(chǎn)品氧化穩(wěn)定性，且含量越高，產(chǎn)品穩(wěn)定性越差[15]，脂肪酸的不飽和度越高，氧化反應(yīng)速率越快[44]。此外，aw也是影響脂肪氧化的重要因素[45]。aw低于0.11時，粉狀營養(yǎng)配方食品處于過干燥狀態(tài)，脂肪顆粒暴露出來，更易發(fā)生氧化反應(yīng)[46]。

研究者多用PV來評價初級氧化產(chǎn)物的生成，由于脂質(zhì)過氧化物不穩(wěn)定，氧化反應(yīng)的繼續(xù)進行會消耗部分初級氧化產(chǎn)物[40]；因此，需要繼續(xù)考察次級氧化產(chǎn)物的變化情況。丙二醛可作為非揮發(fā)性次級氧化產(chǎn)物的評價指標(biāo)，但丙二醛只適用于雙鍵個數(shù)大于等于3的脂肪酸氧化產(chǎn)物的評價[47]，且丙二醛只是低分子質(zhì)量終產(chǎn)物的一種，還可能與其他物質(zhì)反應(yīng)，存在一定的局限性。揮發(fā)性次級氧化產(chǎn)物如己醛（n-3脂肪酸降解主要產(chǎn)物）、丙醛（n-6脂肪酸降解主要產(chǎn)物）等因與感官性狀相關(guān)受到更多關(guān)注[48]。嬰幼兒配方粉儲藏過程中己醛含量的增加幅度較大，因此其可作為反映產(chǎn)品氧化味道的指標(biāo)[38]。游離脂肪酸含量、自由基含量、酸值等也被研究者用于評價脂肪氧化反應(yīng)的程度[15,17,29]。

2.2.1.2 美拉德反應(yīng)

美拉德反應(yīng)是氨基和羰基的反應(yīng)，嬰兒配方食品中蛋白質(zhì)和還原糖含量高，是一種很好的美拉德反應(yīng)體系[49]。美拉德反應(yīng)主要分為早期、中期、晚期3 個階段，早期反應(yīng)始于賴氨酸ε-氨基基團與還原糖的羰基結(jié)合生成席夫堿，再經(jīng)重排生成Amadori產(chǎn)物[50]，Amadori產(chǎn)物水解后會形成呋喃素[21]，其可作為靈敏的美拉德反應(yīng)程度指示物。隨著溫度升高及儲藏時間的延長，呋喃素含量基本呈線性增加，且蛋白質(zhì)含量更豐富的樣品中呋喃素的生成量更多[20]。中期反應(yīng)中，Amadori產(chǎn)物在酸性條件下進一步分解，經(jīng)脫水作用生成產(chǎn)物5-羥甲基糠醛（hydroxymethyl furfural，HMF），是美拉德中期反應(yīng)典型產(chǎn)物，其與褐變反應(yīng)關(guān)系密切，可用5-HMF生成量及生成速度來監(jiān)測美拉德反應(yīng)程度[51]。晚期反應(yīng)中，脫水、裂解、環(huán)化及聚合反應(yīng)繼續(xù)進行，生成揮發(fā)性產(chǎn)物、類黑精等物質(zhì)。顏色是評價營養(yǎng)配方食品品質(zhì)變化直觀指標(biāo)之一[52]。

近年來，越來越多的研究者關(guān)注晚期糖基化終末產(chǎn)物（advanced glycation end products，AGEs），在多種AGEs中以羧甲基賴氨酸（carboxymethyllysine，CML）和羧乙基賴氨酸（carboxyethyllysine，CEL）較為常見和穩(wěn)定[53]。Aalaei等[54]研究發(fā)現(xiàn)，粉狀產(chǎn)品在常溫下儲藏200 d后，CML含量明顯升高，溫度相同時，儲藏在相對濕度53%時樣品中CML含量比在相對濕度33%時高9.8～10.0 倍。Cheng Hong等[20]研究儲藏在25、40、55、70 ℃時樣品中AGEs生成情況，認(rèn)為在溫度達(dá)到70 ℃時會明顯增加蛋白質(zhì)的降解，并且與常溫儲藏時AGEs的生成趨勢不同。就目前研究來看，早期產(chǎn)物變化趨勢是否會隨著晚期糖基化產(chǎn)物的出現(xiàn)而發(fā)生改變還暫無定論，美拉德反應(yīng)不同階段反應(yīng)產(chǎn)物及其生成量之間的相互關(guān)系還有待進一步研究。

美拉德反應(yīng)降低了產(chǎn)品品質(zhì)并影響其色澤，其反應(yīng)速率受反應(yīng)底物種類、溫度、pH值、水分含量等多種因素的影響。根據(jù)報道，儲藏3 個月后的乳糖水解牛奶（乳糖質(zhì)量分?jǐn)?shù)＜0.01%）中2-甲基正丁醛（典型美拉德反應(yīng)揮發(fā)性產(chǎn)物）含量顯著低于傳統(tǒng)牛奶（乳糖質(zhì)量分?jǐn)?shù)5%），說明乳糖水解可降低產(chǎn)品儲藏過程中美拉德反應(yīng)程度[55]。Pizzoferrato等[56]還發(fā)現(xiàn)配方食品中蛋白質(zhì)含量越高，賴氨酸（美拉德反應(yīng)主要底物）的損失率也越高。此外，美拉德反應(yīng)在中等aw（0.5～0.8）及中等水分含量時，褐變反應(yīng)速率最大，其還隨著時間推移逐漸發(fā)生，且有溫度依賴性[57]。

2.2.1.3 維生素降解

營養(yǎng)配方食品中維生素種類豐富，其含量會隨儲藏時間延長和溫度的上升有不同程度的損失[58]。研究者將包裝開啟后的嬰兒配方乳粉在25、37、45 ℃下存放30 d，發(fā)現(xiàn)溫度對VC的降解影響顯著，降解率分別達(dá)到9.96%、17.14%、19.08%[27]。Chávez-Servín等[30]也證實嬰兒配方乳粉在40 ℃下儲藏18 個月后VA含量下降27.5%，VE含量下降23.1%。樊垚[26]發(fā)現(xiàn)25 ℃下嬰兒配方粉中VD穩(wěn)定性較好，損失率較低，但在50 ℃下存放5 個月，其VD損失率高達(dá)40%。還有研究者發(fā)現(xiàn)嬰兒配方乳粉在室溫下儲藏24 個月后VB1含量保持穩(wěn)定，而VB2損失率為17.87%[59]。

液態(tài)營養(yǎng)配方食品在儲藏過程中維生素含量也存在不同程度的下降，付莉[60]將液態(tài)嬰兒配方乳在24～26 ℃下儲藏6 個月，發(fā)現(xiàn)產(chǎn)品中VA、VC損失最大，其下降率分別為22.20%和30.25%，而VD、VE、VB1、VB2損失較小，損失率分別為5.00%、8.00%、9.40%、7.02%。此結(jié)果與王磊等[61]的報道中維生素下降趨勢一致。

光照對維生素降解的影響不可忽視，特別是光敏性維生素，光照條件下樣品中VC的降解速率要顯著高于避光條件[62]。研究發(fā)現(xiàn)光照是導(dǎo)致VD降解的主要因素[24]，因此對營養(yǎng)配方食品包裝材料阻光性的要求非常必要。除上述兩種主要影響因素外，營養(yǎng)配方食品中其他營養(yǎng)物質(zhì)也會影響維生素儲藏穩(wěn)定性。脂肪含量較高的產(chǎn)品中VA的降解速率較慢[25]；由于DHA消耗殘氧的能力高于VC，因此含有DHA的嬰幼兒配方乳粉儲藏期間VC具有更高的穩(wěn)定性[27]。

2.2.2 物理指標(biāo)

營養(yǎng)配方食品儲藏期間物理性狀的變化也引起了研究者的關(guān)注。乳糖一般以非結(jié)晶態(tài)存在于乳粉中，儲存溫度升高會影響粉末基質(zhì)內(nèi)的水分遷移率，使水分含量有所上升，水分在封閉系統(tǒng)中的遷移是可逆的，即使水分含量略有增加，水仍然有很強的塑化作用，能顯著降低Tg，加速乳粉玻璃化轉(zhuǎn)變的發(fā)生[63]。乳糖轉(zhuǎn)變成結(jié)晶態(tài)后可改變粉狀營養(yǎng)配方食品微觀結(jié)構(gòu)，產(chǎn)生結(jié)塊，還能導(dǎo)致游離脂肪含量增加，并發(fā)生風(fēng)味惡化、非酶褐變等。Tham等[63]發(fā)現(xiàn)當(dāng)aw大于0.428時可引起玻璃化轉(zhuǎn)變。還有研究發(fā)現(xiàn)相對濕度為0%時，未發(fā)現(xiàn)乳糖結(jié)晶產(chǎn)生，大部分脂肪完好地被包裹在乳粉顆粒中，而當(dāng)相對濕度為54.4%時，乳糖結(jié)晶嚴(yán)重，大量脂肪游離到顆粒表面，進而加速了脂肪氧化[64]。蛋白質(zhì)含量及蛋白質(zhì)是否水解也可影響乳糖結(jié)晶，蛋白質(zhì)含量的增加使水的吸附量增加，可延緩嬰兒配方食品中乳糖結(jié)晶的發(fā)生。Kelly等[65]分析25 ℃下的水分吸附發(fā)現(xiàn)，與含有水解乳清蛋白的樣品相比，含有完整乳清蛋白的樣品在較低的相對濕度下出現(xiàn)乳糖結(jié)晶。

配方乳粉的流動性、結(jié)塊程度和配方液態(tài)乳的黏度、顆粒大小、脂肪上浮、蛋白質(zhì)沉淀等在長期儲藏期間也會產(chǎn)生不同程度的變化[66]。雖然這些指標(biāo)的變化在乳粉及牛奶中都有所報道，但是，目前在營養(yǎng)配方食品穩(wěn)定性研究中對上述指標(biāo)的考察還比較少。物理性狀的改變對于產(chǎn)品質(zhì)量的影響程度及其是否會使產(chǎn)品穩(wěn)定性喪失而達(dá)到貨架期終點還值得研究。

2.2.3 感官指標(biāo)

理化反應(yīng)發(fā)生的同時，感官指標(biāo)一定程度上也會發(fā)生變化，如脂肪氧化產(chǎn)物會使產(chǎn)品產(chǎn)生氧化味、腐臭味等；蛋白質(zhì)分解產(chǎn)生苦味肽，會導(dǎo)致產(chǎn)品苦味的增加[67]。這些變化可直接被消費者感知，從而影響消費者對產(chǎn)品的接受程度，甚至決定產(chǎn)品貨架期。感官評價是研究營養(yǎng)配方食品穩(wěn)定性的必要手段，通常從外觀、氣味、滋味等方面來進行分析。Richards等[68]選用18 種不同的感官特性來評價液態(tài)乳儲藏過程中感官指標(biāo)（香氣、滋味、外觀、口感和余味）的變化，發(fā)現(xiàn)鮮奶香氣強度、蒸煮味、不新鮮的異味等特性與產(chǎn)品新鮮度的相關(guān)性較好。Romeu-Nadal等[15]通過評價脂肪酸含量不同的兩種嬰兒配方乳粉儲藏期間風(fēng)味的變化，發(fā)現(xiàn)樣品在儲藏15 個月后風(fēng)味皆發(fā)生顯著變化。由于感官評價需要專業(yè)的評價人員、專用的品評室，評價過程中還需專業(yè)的培訓(xùn)以保證結(jié)果的可靠性[69]；因此在不具備感官評價條件的實驗室，電子鼻、電子舌等分析儀器近年來也受到了研究者的關(guān)注。

2.2.4 目前研究及未來趨勢

從表2所示的研究情況可以看出，在以往的營養(yǎng)配方食品穩(wěn)定性研究中，針對嬰幼兒配方乳粉的研究要遠(yuǎn)多于特殊醫(yī)學(xué)用途配方食品及液態(tài)嬰幼兒配方奶。近年來特殊醫(yī)學(xué)用途配方食品體制逐漸成熟、監(jiān)管力度加強、需求量增大，且液態(tài)嬰兒配方奶逐漸進入國內(nèi)市場[70]，因此，上述兩類產(chǎn)品將是未來研究的重要方向。此外，對包裝開啟后的嬰幼兒配方乳粉的穩(wěn)定性研究已有一定基礎(chǔ)，而對特殊醫(yī)學(xué)用途配方食品開罐后穩(wěn)定性研究的報道較少。與運輸儲藏相比，營養(yǎng)配方食品在開啟食用過程中更容易接觸到空氣中的氧氣和水分，致使其營養(yǎng)品質(zhì)下降[48]；所以通過開啟包裝模擬消費者食用過程從而探究產(chǎn)品穩(wěn)定性及營養(yǎng)素變化情況極具現(xiàn)實意義。

另外，研究者多考察溫度對穩(wěn)定性的影響，而濕度、光照、包裝材料等對營養(yǎng)配方食品穩(wěn)定性影響的研究相對不多，而這些因素或多因素的穩(wěn)定性評價應(yīng)成為溫度外的重要研究方向。同時，雖然研究者對營養(yǎng)配方食品儲藏過程中脂肪氧化、美拉德反應(yīng)、維生素變化較為關(guān)注，但是由于營養(yǎng)配方食品在儲藏期間可能發(fā)生多種變化，反應(yīng)速度及進程對產(chǎn)品質(zhì)量都很重要，在營養(yǎng)配方食品這個復(fù)雜的體系中也相互影響，然而研究者對它的了解依然有限，應(yīng)挖掘更深層次的相互作用關(guān)系及作用機理，進而更全面地了解營養(yǎng)配方食品儲藏穩(wěn)定性。

3 包裝材料對營養(yǎng)配方食品穩(wěn)定性的影響

作為營養(yǎng)配方食品的包裝材料，除保證材料本身的安全性外，還應(yīng)具有良好的阻隔性，以避免/降低外界環(huán)境因素（溫度、濕度、光照、氧氣等）對產(chǎn)品在保質(zhì)期內(nèi)的影響。不同包裝材料的阻隔性不同，環(huán)境對包裝內(nèi)的產(chǎn)品在儲藏過程中的影響也不盡相同。圖1為常見的營養(yǎng)配方食品的包裝材料。

圖1 營養(yǎng)配方食品主要包裝材料Fig.1 Typical packagings for nutrition formula

3.1 粉狀營養(yǎng)配方食品

3.1.1 馬口鐵罐

馬口鐵罐（圖1A）是營養(yǎng)配方食品最常用的金屬包裝材料。馬口鐵為鍍錫薄鋼板，屬于非滲透性包裝材料，根據(jù)藥典中非滲透性材料的定義[71]，其對氣體及溶劑的通過有永久性屏障；因此可以完全阻隔氧氣、水分和光的滲入，具有極佳的阻隔性和綜合防護性能。雖然馬口鐵罐機械強度高、阻隔性好、易于儲存和運輸，但生產(chǎn)及運輸成本較高[72]。

3.1.2 復(fù)合材料

復(fù)合材料由兩層或兩層以上基材復(fù)合而成，其基材包括紙、塑料、金屬和金屬薄膜。它結(jié)合了多種材料的優(yōu)點，從而使包材的阻隔性、安全性較高，能夠達(dá)到營養(yǎng)配方食品包裝要求，保持產(chǎn)品品質(zhì)并且降低成本[73]。主要分為復(fù)合塑料罐、易樂罐、復(fù)合軟包裝等。

圖1B所示為典型的復(fù)合塑料罐，其罐身通常由7 層材料復(fù)合而成，最為主要的3 層材料為高密度聚乙烯（high density polyethylene，HDPE）/乙烯-乙烯醇共聚物（ethylene vinyl alcohol copolymer，EVOH）/HDPE，其中EVOH可起到阻隔氧氣的作用，其在25 ℃下透氧量僅為0.091 cm3/（m2g24 hg0.1 MPa）[74]；但EVOH有親水性和吸濕性，在相對濕度高于85%時其阻氧能力顯著降低，因此需要與HDPE復(fù)合從而完成對水分的阻隔[75]。

營養(yǎng)配方食品所用的復(fù)合軟包裝袋通常由塑料和金屬材料復(fù)合而成，圖1C、D皆為復(fù)合軟包裝袋，圖1C所示包裝袋由外到內(nèi)分別為聚對苯二甲酸乙二醇（polyethylene terephthalate，PET）、鋁、尼龍、聚乙烯（polyethylene，PE）。PE雖水分透過率低，但透氣性好，因此需要與金屬等材料復(fù)合[76]。鋁可阻隔光和空氣中的氧氣及水分；尼龍除可起到部分阻隔作用，還可使包裝袋有耐沖擊性。圖1D所示包裝袋由PET/Al/PE組成，有研究顯示此種復(fù)合材料的透氧量為0.1 cm3/（m2g24 hg0.1 MPa）、透濕量為0.97 g/（m2g24 h）[77-78]，可為營養(yǎng)配方食品提供良好的保護。

馬口鐵罐包裝因其包裝的堅固性，通常可以提供24～36 個月的保質(zhì)期，而復(fù)合材料則在阻氧阻濕性上較馬口鐵差，通常其提供的產(chǎn)品保質(zhì)期為18～24 個月。包裝在馬口鐵罐內(nèi)的嬰幼兒配方乳粉在儲藏期間氧化穩(wěn)定性較好[24]，更有研究發(fā)現(xiàn)馬口鐵罐內(nèi)配方粉比復(fù)合軟包裝袋內(nèi)配方粉的VD穩(wěn)定性高[26]。此外，Chauhan等[79]發(fā)現(xiàn)馬口鐵罐內(nèi)產(chǎn)品在儲藏期間的水分含量低于復(fù)合包裝袋內(nèi)產(chǎn)品水分含量，上述研究皆證實了相比其他包裝，馬口鐵罐可為粉狀營養(yǎng)配方食品提供更好的保護。因復(fù)合材料中包含半滲透性材料，且有研究顯示復(fù)合材料阻隔性會隨溫度及相對濕度的升高而降低[80]；因此，雖然復(fù)合材料對粉狀營養(yǎng)配方食品的保護性比馬口鐵罐稍差，但仍然可保證產(chǎn)品保質(zhì)期內(nèi)的營養(yǎng)品質(zhì)。

3.2 液態(tài)營養(yǎng)配方食品

目前，液態(tài)營養(yǎng)配方食品在國內(nèi)推出較晚、市場占比較小。液態(tài)嬰兒配方食品最常使用的包裝材料為復(fù)合塑料瓶，其常用的復(fù)合材料結(jié)構(gòu)為聚丙烯（polypropylene，PP）/EVOH/PP、PE/EVOH/PE等，圖1E所示包裝材料即為PP/EVOH/PP結(jié)構(gòu)。正如3.1.2節(jié)所述，EVOH可為產(chǎn)品提供氧氣屏障，與PP及PE復(fù)合可提高包裝材料的阻隔性能[76]，但復(fù)合塑料瓶通常不能對光完全阻隔，通常商家會用外包裝膜對瓶身進行覆蓋來阻擋部分光的射入。在國外市場中，馬口鐵罐、利樂磚等包裝材料也已用于幼兒及成人液態(tài)配方食品[81]。

包裝材料的高阻隔性有利于營養(yǎng)配方食品長期儲藏過程中品質(zhì)的保持，但有研究顯示，由于高溫會增加分子間的相互作用，使材料聚合度下降，用于包裝牛奶的紙鋁塑復(fù)合膜會隨溫度的上升，其氧氣的透過量增加[82]。關(guān)于牛奶常用的包裝材料對其儲藏穩(wěn)定性的影響已有一定研究基礎(chǔ)，至于目前常用的液態(tài)配方食品包裝材料對產(chǎn)品穩(wěn)定性的影響還需繼續(xù)研究，其他包裝材料是否有優(yōu)勢來替代或改進現(xiàn)有包裝材料，從而為液態(tài)配方食品提供更好的保護也值得探究。

4 貨架期預(yù)測

以營養(yǎng)配方食品穩(wěn)定性研究為基礎(chǔ)進行貨架期預(yù)測，可保障消費者食用時產(chǎn)品營養(yǎng)素穩(wěn)定及感官品質(zhì)良好。貨架期預(yù)測要依據(jù)產(chǎn)品特點不同、儲藏環(huán)境差異及影響產(chǎn)品劣化的主要因素而使用合適的方法。

4.1 貨架期預(yù)測方法

目前，貨架期加速實驗（accelerated shelf-life testing，ASLT）法已廣泛應(yīng)用到食品貨架期預(yù)測中。ASLT應(yīng)用化學(xué)動力學(xué)方法將環(huán)境因素對產(chǎn)品的影響進行量化，通過改變產(chǎn)品一個或多個儲藏條件，加速產(chǎn)品理化指標(biāo)及感官品質(zhì)的變化，從而在較短時間內(nèi)模擬產(chǎn)品長期儲藏發(fā)生的變化，預(yù)測其貨架期[83-84]。已有研究者用ASLT法成功預(yù)測嬰兒配方乳粉貨架期，證實了ASLT法預(yù)測結(jié)果的準(zhǔn)確性[62]。但有兩個方面依然值得關(guān)注，一是溫度的設(shè)置不宜過高，較高的溫度會使?fàn)I養(yǎng)配方食品中營養(yǎng)素作用方式發(fā)生改變，從而很難準(zhǔn)確預(yù)測正常儲藏溫度下的貨架期[20,40]；二是影響產(chǎn)品穩(wěn)定性的因素較多，應(yīng)選擇可對貨架期預(yù)測起關(guān)鍵作用的質(zhì)量指標(biāo)來建立貨架期預(yù)測模型。

4.2 貨架期預(yù)測模型

營養(yǎng)配方食品品質(zhì)的變化主要體現(xiàn)在物理、化學(xué)、感官指標(biāo)上，不同指標(biāo)的衰變都符合一定級數(shù)的化學(xué)反應(yīng)動力學(xué)。貨架期預(yù)測模型的建立可根據(jù)主要質(zhì)量指標(biāo)的測量數(shù)據(jù)進行回歸分析，從而確定反應(yīng)級數(shù)及反應(yīng)速率，再利用Arrhenius方程預(yù)測產(chǎn)品貨架期。趙春燕[62]用Arrhenius方程成功建立了基于VC降解和HMF生成的貨架期預(yù)測模型。Lai等[85]在加速儲藏條件下將氧氣消耗反應(yīng)動力學(xué)和Arrhenius方程結(jié)合，對實驗數(shù)據(jù)進行擬合，證實可用氧氣濃度來監(jiān)測嬰兒配方羊乳粉的氧化并用于貨架期預(yù)測。另外，Arrhenius方程還可與其他模型結(jié)合進行貨架期預(yù)測[84]。Veerapandian[86]、Jha[87]等將Arrhenius方程與Q10模型結(jié)合，分別以pH值和HMF含量為指標(biāo)建立了花生醬和噴霧干燥煉乳粉貨架期預(yù)測模型，證實了此種方法的可行性。

溫度和時間的相互作用對玻璃化轉(zhuǎn)變曲線有顯著影響，水分含量及相對濕度的升高會直接導(dǎo)致粉狀產(chǎn)品發(fā)生玻璃化轉(zhuǎn)變而影響產(chǎn)品穩(wěn)定性[83]。吸濕等溫（Guggenherm-Anderson-deBoer，GAB）模型與粉狀產(chǎn)品吸濕等溫線擬合度較好，可考察包裝材料、溫度、水分含量、相對濕度等因素對產(chǎn)品的影響[88]。Yu Huaning等[89]已使用GAB模型成功預(yù)測初乳清粉貨架期。從原理上來看，將GAB模型用于預(yù)測粉狀營養(yǎng)配方食品貨架期是非常值得嘗試的。

5 結(jié) 語

隨著營養(yǎng)配方食品行業(yè)的發(fā)展，其產(chǎn)品種類逐漸增多，因其配方及適用人群的特殊性，必須保證營養(yǎng)配方食品在儲藏期間的營養(yǎng)性及安全性，并保持其感官品質(zhì)優(yōu)良。營養(yǎng)配方食品穩(wěn)定性研究是優(yōu)化產(chǎn)品配方、設(shè)定產(chǎn)品儲藏條件、選擇包裝材料的理論基礎(chǔ)，充分考慮營養(yǎng)配方食品穩(wěn)定性影響因素及評價指標(biāo)，從而深度研究其穩(wěn)定性，可提供更為準(zhǔn)確的參考依據(jù)，并為貨架期的預(yù)測提供依據(jù)，同時也可以為我國營養(yǎng)配方食品穩(wěn)定性研究原則的制定提供參考。應(yīng)建立科學(xué)的貨架期預(yù)測方法，選擇適合營養(yǎng)配方食品貨架期的預(yù)測模型，不斷深入、細(xì)化預(yù)測模型使其更接近實際，更加快速準(zhǔn)確地預(yù)測營養(yǎng)配方食品貨架期。這些對于保證產(chǎn)品質(zhì)量、保障消費者食用安全、維護品牌信譽至關(guān)重要。