嬰兒配方奶粉中葉黃素穩(wěn)定性研究

楊婉霜，馬少杰，李曉東，王立娜，劉璐，冷友斌，鞏燕妮

（1.東北農(nóng)業(yè)大學(xué)食品學(xué)院，哈爾濱150030；2.黑龍江飛鶴乳業(yè)有限公司，哈爾濱150030；3.黑龍江完達(dá)山林海液奶有限公司，黑龍江牡丹江157100）

0 引 言

葉黃素是一種對眼睛有健康作用的類胡蘿卜素，適量補(bǔ)充葉黃素可減少視覺傷害[1]、預(yù)防嬰兒視網(wǎng)膜的氧化損傷[2-3]。

母乳是嬰兒生長發(fā)育最理想的天然食物[4]，母乳中的平均葉黃素質(zhì)量濃度約為25μg/L，可滿足嬰兒生長的需求[5]。由于母親身體等方面的原因，有許多嬰兒不能得到母乳喂養(yǎng)，嬰兒配方奶粉是除母乳外的最佳選擇[6]，然而有研究表明，配方奶粉中的葉黃素含量比人乳中多4倍時(shí)才可以達(dá)到與母乳相似的功效[5，7]；因此，嬰兒配方奶粉經(jīng)過加工和儲藏后必須含有足夠量的葉黃素。葉黃素具有不穩(wěn)定性易發(fā)生降解[8]，而國內(nèi)外關(guān)于嬰兒配方奶粉中葉黃素的研究主要集中于提取與檢測方法。本研究的目的在于分析強(qiáng)化葉黃素的嬰兒配方奶粉中的葉黃素在奶粉加工及儲藏過程中的穩(wěn)定性。

1 實(shí)驗(yàn)

1.1 材料

全脂粉，乳清粉，棕櫚油，大豆油，葉黃素標(biāo)準(zhǔn)品，5%葉黃素，丙酮，2，6-二叔丁基對甲酚(BHT)，氯化鈉。

1.2 儀器設(shè)備

高效液相色譜儀，高壓均質(zhì)機(jī)，高速離心噴霧干燥機(jī)，電子分析天平。

1.3 方法

1.3.1 嬰兒配方奶粉樣品制備

根據(jù)Canfield L等[9]人的關(guān)于多個(gè)國家母乳中葉黃素含量范圍的研究結(jié)果，本研究中嬰兒配方奶粉樣品中的葉黃素添加質(zhì)量濃度選為100μg/L[5]。

參考劉奕博[10]方法及預(yù)實(shí)驗(yàn)，確定簡化的嬰兒配方奶粉樣品的配方為：125 g全脂粉、275 g乳清粉、75 g大豆油、25 g棕櫚油，添加100μg質(zhì)量分?jǐn)?shù)為5%的葉黃素水溶液，加水配制約1 000 mL基料，剪切混和均勻后經(jīng)過均質(zhì)、噴霧干燥得到約400 g奶粉。將成粉以每袋10 g分裝于鋁箔袋中。嬰兒配方奶粉的加工程序[11]依次為均質(zhì)（5 0℃，15 MPa）、殺菌（115℃，30 s）、濃縮（55℃，0.03 MPa）、噴霧干燥（18 MPa，進(jìn)風(fēng)溫度150℃，排風(fēng)溫度80℃）。

1.3.2 嬰兒配方奶粉樣品中葉黃素的穩(wěn)定性分析

（1）葉黃素的加工穩(wěn)定性實(shí)驗(yàn)。對制備的嬰兒配方奶粉樣品在均質(zhì)后、高溫殺菌后、濃縮噴霧干燥后分別取樣，平行取樣三次，測其中的葉黃素含量。

（2）葉黃素的儲藏穩(wěn)定性實(shí)驗(yàn)。參考樊垚[12]試驗(yàn)方法，并略作修改，取馬口鐵奶粉罐、粘合紙罐及鋁箔PE軟包袋各9只，將噴霧干燥后得到的奶粉樣品分別裝入其中，充氮后各自密封。將3種不同包裝材料設(shè)為一組，得到的3組平行樣品分別放入避光條件下的10℃、25℃和28℃干燥環(huán)境中，其中10℃存放環(huán)境為醫(yī)用冷藏箱，25℃和28℃為各自溫度設(shè)置條件下的恒溫培養(yǎng)箱。另取一只敞口馬口鐵奶粉罐，裝入奶粉后同時(shí)放入25℃恒溫培養(yǎng)箱中；另取一只密封馬口鐵奶粉罐，裝入奶粉后放入真空玻璃干燥器中，在常溫下接受光照。

對于不同溫度、不同包裝材料下的奶粉樣品，每隔15天進(jìn)行一次取樣，測定其中葉黃素含量，儲藏期持續(xù)6個(gè)月。對于敞口儲藏及光照條件下的奶粉，儲藏期為1個(gè)月，每隔5天測定一次奶粉中葉黃素含量。馬口鐵奶粉罐樣品以M開頭進(jìn)行編號，紙罐以Z開頭編號，鋁箔PE軟包裝以P開頭編號，結(jié)果進(jìn)行記錄供后期分析。

1.3.3 嬰兒配方奶粉樣品中葉黃素質(zhì)量濃度分析

根據(jù)Brendond[13]、劉玲君[14]的研究方法，稍作修改。因葉黃素對光線敏感，試驗(yàn)在暗光下進(jìn)行。

（1）配制葉黃素標(biāo)準(zhǔn)溶液。準(zhǔn)確稱取1.0 mg葉黃素標(biāo)準(zhǔn)品，用二氯甲烷溶解定容至10 mL，配制100 mg/L標(biāo)準(zhǔn)儲備液；取10mL標(biāo)準(zhǔn)儲備液于100 mL容量瓶中，用質(zhì)量分?jǐn)?shù)為0.1%的BHT丙酮溶液定容至刻度，得到質(zhì)量濃度為10 mg/L標(biāo)準(zhǔn)中間液；分別移取0.2，0.5，1，3，5，8 mL標(biāo)準(zhǔn)中間液于100 mL容量瓶中；用質(zhì)量分?jǐn)?shù)0.1%的BHT丙酮溶液定容至刻度，得到質(zhì)量濃度分別為 0.02，0.05，0.1，0.3，0.5 mg/L和0.8 mg/L的標(biāo)準(zhǔn)工作液，測標(biāo)準(zhǔn)工作液中的葉黃素質(zhì)量濃度。

（2）樣品制備。準(zhǔn)確稱取樣品0.5 g于50 mL聚丙烯離心管中，用2 mL超純水溶解樣品，在避光條件下加入10 mL質(zhì)量分?jǐn)?shù)為0.1%的BHT丙酮溶液（邊震蕩邊加入），震蕩混勻后置于超聲波振蕩器，超聲震蕩15 min，再向離心管中加入5 g氯化鈉，震蕩混勻。以轉(zhuǎn)速為6 000 r/min低溫離心10 min。移取上清液過濾(0.22μm)，進(jìn)樣檢測。

對于溶液狀態(tài)奶粉樣品，可省略溶解步驟，其他步驟不變，直接從加入含0.1%BHT的丙酮溶液開始，依次按上述步驟進(jìn)行操作，完成樣品預(yù)處理。

（3）色譜條件。色譜柱為C18，4.6 mm×250 mm，粒徑為5μm；流動(dòng)相為甲基叔丁基醚-甲醇(15∶85)；柱溫為25℃；流速為1.0 mL/min；檢測波長為446 nm。

1.4 數(shù)據(jù)處理

利用如下公式計(jì)算葉黃素保留率：

式中：R為葉黃素的保留率；A1為實(shí)驗(yàn)日樣品配方奶粉中的葉黃素含量的測定值；A0是樣品配方奶粉中原始的葉黃素質(zhì)量濃度。采用SPSS軟件進(jìn)行差異顯著性(P＜0.05)分析。采用Origin8.5軟件作圖。

2 結(jié)果與分析

由于原料中含有一定量的天然葉黃素，實(shí)驗(yàn)測得為20μg/L，所以，試驗(yàn)中葉黃素嬰兒配方奶粉樣品中葉黃素的初始質(zhì)量濃度為120μg/L。

2.1 嬰兒配方奶粉樣品中葉黃素的加工穩(wěn)定性

嬰兒配方奶粉樣品中的葉黃素在加工過程中的保留率如表1所示。均質(zhì)過程中葉黃素的損失量較小，均質(zhì)工藝后葉黃素的平均保留率為98.81%。高溫殺菌工藝中葉黃素的損失量較大，殺菌工藝后，葉黃素的保留率為93.57%，與殺菌前對比存在顯著性差異（P＜0.05）；說明高溫殺菌對葉黃素穩(wěn)定性有顯著影響，此結(jié)果與樊繼鵬等[15]人關(guān)于葉黃素穩(wěn)定性研究結(jié)果相一致，溫度越高，作用時(shí)間越長，葉黃素?fù)p失越多，因此在高溫殺菌過程中要嚴(yán)格控制殺菌的溫度及時(shí)間，盡量避免超溫或超時(shí)等不規(guī)范操作。

濃縮噴霧干燥工藝中葉黃素的損失量較大。濃縮噴霧干燥后，葉黃素的保留率為92.51%，與噴霧干燥前對比存在顯著性差異（P＜0.05）。試驗(yàn)中發(fā)現(xiàn)濃縮干燥后葉黃素保留率的數(shù)據(jù)存在不穩(wěn)定現(xiàn)象，數(shù)據(jù)不穩(wěn)定的原因可能有：不同批次、不同取樣點(diǎn)、不同時(shí)間段的影響使取樣不易均勻。濃縮噴霧干燥工藝對乳液中葉黃素的穩(wěn)定性有顯著影響（P＜0.05），這可能是由于噴霧干燥的溫度較高所造成的，因此在噴霧干燥過程中要嚴(yán)格控制進(jìn)出風(fēng)溫度，盡量避免超溫現(xiàn)象。

表1 加工過程中含葉黃素嬰兒配方奶粉中葉黃素保留率 %

2.2 嬰兒配方奶粉樣品中葉黃素的儲藏穩(wěn)定性

2.2.1 儲藏溫度的影響

由圖1可知，隨著儲藏溫度的升高，奶粉中葉黃素的保留率逐漸下降，這一規(guī)律在不同包裝材料條件下都成立。10℃儲藏6個(gè)月條件下，各包裝奶粉中葉黃素基本保持穩(wěn)定，保留率比較高。25℃儲藏6個(gè)月條件下，各包裝奶粉中葉黃素保留率有所下降，但下降幅度不大，保留率均在90%以上；28℃密封避光儲藏6個(gè)月后，馬口鐵奶粉罐、鋁箔PE軟包裝、紙罐中葉黃素保留率均比10℃及25℃相同儲藏條件下低，葉黃素保留率分別為83.88%、87.53%、88.82%；上述結(jié)果說明，在嬰幼兒配方奶粉的儲藏期內(nèi)，葉黃素的穩(wěn)定性受溫度影響較大，且高溫下奶粉中葉黃素極其不穩(wěn)定。

圖1 不同溫度下的葉黃素保留率

2.2.2 包裝材料對儲藏穩(wěn)定性的影響

由圖2可以看出，在10℃條件下儲藏6個(gè)月后，馬口鐵奶粉罐、鋁箔PE軟包裝、紙罐3種包裝材料奶粉中葉黃素的保留率分別為96.62%，96.03%，93.50%；3種包裝材料奶粉中葉黃素的保留率無顯著差異（P＞0.05）；隨著溫度的升高，各包裝材料中葉黃素?fù)p失量都逐漸增大，25℃條件下儲藏6個(gè)月后，3種包裝材料奶粉中葉黃素的保留率分別為92.90%，91.44%，90.78%；3中包裝材料奶粉中葉黃素的保留率無顯著差異（P＞0.05）；28℃儲藏6個(gè)月后，馬口鐵奶粉罐奶粉組與另外兩組奶粉中葉黃素保留率均存在顯著差異（P＜0.05），3種包裝材料奶粉中葉黃素保留率分別為83.88%，87.53%，88.82%。以上結(jié)果可得：低溫條件下馬口鐵奶粉罐對葉黃素儲藏穩(wěn)定性影響最小，紙罐影響略大。高溫條件下3種包裝材料中紙罐中葉黃素的保留率最大，鋁箔PE軟包裝次之，馬口鐵奶粉罐中葉黃素保留量相對最小。這可能是由于高溫條件下馬口鐵罐的熱傳導(dǎo)性較其他材料更為靈敏，鋁箔軟包裝也有一定的熱傳導(dǎo)性[16]，可能對葉黃素的穩(wěn)定性造成更多的負(fù)面影響，而紙罐不存在這種特性，故保留率與二者相比較高。

圖2 不同條件下包裝材料奶粉中葉黃素保留率變化

2.2.3 空氣對儲藏穩(wěn)定性的影響

將敞口奶粉中葉黃素含量的測定值，與同樣溫度環(huán)境(25℃)下處于密封狀態(tài)的馬口鐵奶粉罐中葉黃素的含量變化進(jìn)行對比，計(jì)算其不同時(shí)間的保留率。由圖3可以看出：儲藏1月后，密封及敞口環(huán)境奶粉中葉黃素保留率相差15.43%，差異顯著（P＜0.05），且敞口環(huán)境中葉黃素保留率下降速度先快后慢。以上結(jié)果說明在敞口環(huán)境中，奶粉中葉黃素的損失量較大，而密封條件下的奶粉中葉黃素的穩(wěn)定性則相對較高，說明空氣對奶粉中葉黃素穩(wěn)定性的影響較大?？諝庥绊懭~黃素穩(wěn)定性的主要因素是氧氣，與氧氣充分接觸時(shí)，嬰兒配方奶粉中的葉黃素極易發(fā)生氧化反應(yīng)；空氣中水分的作用，也會(huì)加速葉黃素降解，同時(shí)奶粉中的蛋白質(zhì)、乳糖也會(huì)發(fā)生質(zhì)變[17-19]。奶粉發(fā)生的各種理化反應(yīng)會(huì)造成營養(yǎng)物質(zhì)的消耗和降解，導(dǎo)致葉黃素含量的減少與穩(wěn)定性的下降。

圖3 空氣環(huán)境對奶粉中葉黃素保留率的影響

2.2.4 光照對儲藏穩(wěn)定性的影響

對照25℃條件下密封馬口鐵奶粉罐中前一個(gè)月葉黃素測定量，計(jì)算保留率后見圖4。由圖4可以看出，光線對嬰兒配方奶粉中葉黃素的儲藏穩(wěn)定性具有較為強(qiáng)烈的影響。經(jīng)過1個(gè)月的儲藏期，儲藏于25℃光照條件下奶粉中葉黃素的保留率下降到72.20%左右，與避光條件下相比保留率差異顯著（P＜0.05）。與其他環(huán)境因素相比，光照對奶粉中葉黃素含量造成的損失最大，這也是含葉黃素嬰兒奶粉生產(chǎn)商建議產(chǎn)品避光保存的原因之一。

圖4 光照環(huán)境對奶粉中葉黃素的保留率的影響

3 結(jié) 論

在含葉黃素的嬰兒配方奶粉的加工中，對葉黃素穩(wěn)定性造成最大影響的是濃縮噴霧干燥及高溫殺菌工序，影響相對較小的是均質(zhì)工序，如何通過改進(jìn)嬰兒奶粉加工工藝來提高工藝中葉黃素的穩(wěn)定性需要進(jìn)一步的深入研究。

高溫條件下，不同包裝材料奶粉中的葉黃素均被較大程度地破壞，且馬口鐵罐奶粉在高溫下對葉黃素穩(wěn)定性影響最大，鋁箔PE軟包裝次之，紙罐在高溫下對奶粉中葉黃素穩(wěn)定性的影響最小?？諝饧肮庹諏δ谭壑腥~黃素穩(wěn)定性均有顯著影響，其中光照是影響葉黃素穩(wěn)定性最主要的因素，造成葉黃素的大量損失。