嬰兒配方乳粉中營養(yǎng)物質(zhì)穩(wěn)定性研究

姜艷喜 華家才 張建友 李歸浦 曹煜之 馬 雯 張小玲 儲小軍*

（1 貝因美（杭州）食品研究院有限公司 杭州311106 2 貝因美嬰童食品股份有限公司 杭州311106 3 浙江大學生物系統(tǒng)工程與食品科學學院 杭州310058 4 浙江工業(yè)大學海洋學院 杭州310004）

乳制品原料提供的營養(yǎng)素一般在嬰兒配方乳粉營養(yǎng)素含量中占比較低。大部分營養(yǎng)素，尤其是維生素需在生產(chǎn)過程中額外添加。 早在上個世紀80年代就有學者對英國12 款嬰兒配方食品[1]與美國76 款嬰兒配方食品[2]進行實際檢測含量與供應商聲明含量的對比分析， 結(jié)果發(fā)現(xiàn)制造商一般過量添加維生素，其中以B 族維生素、VC、泛酸、生物素與葉酸的過量添加尤為明顯[1]。這些額外添加的營養(yǎng)素會過量添加， 以減小生產(chǎn)加工過程與實驗室檢測偏差并彌補貨架期的額外損失。

成熟的生產(chǎn)工藝與標準化的檢驗方法使生產(chǎn)加工與實驗室檢測偏差等損失可控或可預期。 為保證新品上市的及時性， 貨架期損失的評估一般通過加速試驗完成， 即通過識別關(guān)鍵指標并研究環(huán)境因素對關(guān)鍵指標的影響，分析其變化規(guī)律，從而實現(xiàn)對貨架期的預測。 現(xiàn)今對嬰兒配方乳粉的貨架期預估一般采用感官評定的方法檢驗其品質(zhì)，鮮有文獻按照化學動力學原理精心設(shè)計試驗，確定食品品質(zhì)指標與溫度的關(guān)系。 對如何選擇嬰兒配方乳粉貨架期評估的關(guān)鍵指標， 也少有文獻研究。

本文通過識別嬰兒配方乳粉中的關(guān)鍵指標，按照特殊醫(yī)學用途配方食品穩(wěn)定性研究要求（試行）[3]規(guī)定的加速試驗方法，分析所選關(guān)鍵指標在加速試驗過程中的變化規(guī)律， 實現(xiàn)嬰兒配方乳粉貨架期的預測確認， 以期對該類新品開發(fā)提供指標選擇依據(jù)和試驗指導， 并為按照化學動力學原理設(shè)計試驗提供數(shù)據(jù)支撐。

1 材料與方法

1.1 材料

嬰兒配方乳粉， 杭州貝因美母嬰營養(yǎng)品有限公司生產(chǎn)。 適用月齡0～12月，乳糖含量低于0.5%，充氮（氧氣殘留量不高于3.0%），罐（鍍錫薄鋼板）裝。

1.2 方法

1.2.1 加速試驗條件 在溫度（37±2）℃，空氣相對濕度（75±5）%的條件下，原罐不拆封儲存。

1.2.2 檢測方法與周期 由杭州貝因美母嬰營養(yǎng)品檢測中心協(xié)助完成檢測。

所用檢測方法為嬰幼兒配方食品各營養(yǎng)成分對應的食品安全國家標準分析方法。

產(chǎn)品生產(chǎn)后立即送檢， 加速試驗的第1，2，3月分別檢測關(guān)鍵指標， 在第6月加速試驗完成后進行全項目檢測。

2 結(jié)果與分析

2.1 乳粉關(guān)鍵指標識別與確認

乳粉關(guān)鍵指標通過文獻檢索以及實驗室預實驗確定。蛋白質(zhì)與脂肪貨架期穩(wěn)定性較好[4-5]，采用微膠囊包埋技術(shù)生產(chǎn)的二十二碳六烯酸（DHA）粉和花生四烯酸（ARA）粉也具有較好的穩(wěn)定性[6-7]。植物脂肪粉（含亞油酸與α-亞麻酸）也采用微膠囊包埋技術(shù)生產(chǎn)，一般具有很好的穩(wěn)定性?？紤]到不飽和脂肪酸可能存在衰減風險，特選取DHA 和α-亞麻酸作為關(guān)鍵指標。

根據(jù)孫本風等[8]和Chávez-Servín 等[9]的研究成果，鈉、鉀、鎂、鐵、鋅、鈣、銅、硒和磷等礦物質(zhì)在嬰兒配方乳粉保質(zhì)期內(nèi)穩(wěn)定。前期試驗結(jié)果[5]證明以上礦物質(zhì)在貨架期內(nèi)具有很好的穩(wěn)定性。 魏峰等[10]研究發(fā)現(xiàn)焦磷酸鐵作為鐵強化的化合物來源時，保質(zhì)期內(nèi)乳粉品質(zhì)最好。 綜上，礦物質(zhì)類利用排除法選取碘作為關(guān)鍵指標。

水溶性維生素VB1在低水分活度和室溫條件下極為穩(wěn)定[11]，在乳粉中具有很好的穩(wěn)定性[12-13]。乳粉中的煙酸[4]與葉酸[13]也具有很好的穩(wěn)定性。 泛酸的主要劑型泛酸鈣具有很好的穩(wěn)定性且不易吸潮[11]。 綜上，對于維生素類，利用排除法選取脂溶性維生素 （VA，VD，VE，VK1）與水溶性維生素（VB2，VB6，VB12，VC）作為關(guān)鍵指標。

選擇特征性營養(yǎng)素核苷酸、肌醇、左旋肉堿和膽堿作為關(guān)鍵指標，同時選取芥酸、反式脂肪酸、錫、水分、硝酸鹽、亞硝酸鹽、黃曲霉毒素M1和黃曲霉毒素B1作為限量指標考察。

2.2 乳粉營養(yǎng)素指標檢測分析

各營養(yǎng)素的產(chǎn)品標簽明示值與實際檢測值列于表1， 可以看出各營養(yǎng)素指標實際檢測值均明顯高于標簽明示值。

表1 各營養(yǎng)素標簽明示值與實際檢測值Table 1 The label indication value and actual detection value of each nutrient

營養(yǎng)素的實際添加水平為標簽明示值的105.70%～224.67%，其中水溶性維生素（VB2，VB6，VB12，VC）的實際添加水平達到標簽明示值的170.00%以上。這些數(shù)據(jù)證實了生產(chǎn)商為彌補潛在的貨架期損失與工藝損失， 在法律法規(guī)標準范圍內(nèi)對營養(yǎng)素進行過量強化。

加速試驗過程中各營養(yǎng)素的檢測數(shù)據(jù)見表2、 表3 和表4。 可以看出各營養(yǎng)素指標在溫度（37 ±2）℃，濕度（75±5）%的加速試驗條件下存放6 個月，營養(yǎng)素基本無衰減，而維生素A 有較大的標準偏差。

表2 營養(yǎng)素（α-亞麻酸與DHA）的加速試驗結(jié)果Table 2 Accelerated experimental results of α-linolenic acid and DHA

配方中的α-亞麻酸主要來自于低芥酸菜籽油，DHA 主要來自于二十二碳六烯酸油脂 （金槍魚油），這些油脂均應用微膠囊技術(shù)包埋制備成粉末狀添加于配方中，粉末油脂可防止氧氣、熱、光及化學物質(zhì)的破壞，具有不易酸敗的特性，長時間儲存后質(zhì)量與風味不變[14]。 García-Martínez 等[15]研究發(fā)現(xiàn)，嬰兒配方粉分別于25，30，37 ℃條件下存放3 個月， 脂肪酸組成成分在3 個溫度條件下整個儲存期均沒有顯著變化，而37 ℃存放3 個月后出現(xiàn)不愉快的氣味。 由于提取的油脂并未發(fā)生氧化，因此需考慮游離油脂的氧化酸敗。 綜上，微膠囊技術(shù)可以保護不飽和脂肪酸免受外界因素影響，控制芯材釋放，保證其在貨架期穩(wěn)定，因此建議考察嬰兒配方食品脂類物質(zhì)穩(wěn)定性時將游離油脂作為關(guān)鍵指標， 考察其氧化酸敗對該類食品風味的影響，尋求解決途徑。

表3 營養(yǎng)素（維生素類）的加速試驗結(jié)果Table 3 Accelerated experimental results of vitamins

由于VA 對光和氧氣敏感， 光線對檢測結(jié)果影響較大， 因此乳粉取樣位置對檢測結(jié)果也有影響。 在配方中VA 添加量甚微，該產(chǎn)品使用醋酸視黃酯微膠囊粉末（含量11.5%）折算到最終配方中添加量僅為0.05‰。對于干法工藝，粒徑對于混合均勻性影響很大， 尤其是隨著檢測方法精密度越來越高，取樣量也影響干法工藝的混合均勻性，這可能是造成VA 在試驗過程中雖沒有明顯衰減，而相較于其它營養(yǎng)素有很大標準偏差的原因。

牛奶中的VD3在熱加工過程中相對穩(wěn)定[16]，而對光線敏感。在試驗期間，密封在充氮鐵罐內(nèi)的嬰兒配方奶粉中的VD3不會發(fā)生明顯變化。

Albalá-Hurtado 等[13]在20，30，37 ℃3 個溫度條件下將粉狀嬰兒配方食品與液態(tài)嬰兒配方食品分別存放12 個月后檢測， 然后與起始數(shù)據(jù)對比，發(fā)現(xiàn)VE，VB2，VB6無顯著差異。主要原因是VE 的劑型DL-α-生育酚醋酸酯在空氣中相對穩(wěn)定，只有在堿和強酸的條件下才被水解[16]。 核黃素是一種對光敏感、耐熱和氧的維生素，VB2屬于比較穩(wěn)定的營養(yǎng)素。 VB6與VB2有相似的特點，在空氣和加熱條件下是穩(wěn)定的， 而光照是造成VB6損失的主要原因。 試驗所用乳粉在密封充氮的鐵罐中保存，鐵罐具有很好的阻隔性（隔氧避光隔濕），乳粉水分含量低，變化趨勢符合理論依據(jù)。

各種形式的維生素K 對熱穩(wěn)定， 而可被光照破壞，在有氧氣的情況下VK1發(fā)生緩慢降解[16]。 本試驗品密封在充氮鐵罐中， 整個儲存期并無明顯衰減。

表3 數(shù)據(jù)顯示嬰兒配方乳粉中的VB12在加速試驗過程中具有很好的穩(wěn)定性， 這可能與其對氧和熱較穩(wěn)定有關(guān)。 強化VB12的化合物來源形式一般是氰鈷胺，而氰鈷胺對氧和熱穩(wěn)定，對光和紫外線比較敏感[16]。

由于牛奶中VC 的含量較低， 不能滿足嬰兒配方食品的標準要求， 所以嬰兒配方乳粉生產(chǎn)中一般選用L-抗壞血酸鈉作為VC 化合物來源形式對其進行強化。 VC 對光、熱、金屬離子敏感，即一般紫外線照射、熱處理工藝（如殺菌）與金屬離子（如銅離子可以明顯加速VC 的氧化）都會使VC含量衰減。 加速試驗數(shù)據(jù)顯示VC 在6 個月的試驗期間未發(fā)生明顯變化，這可能是包裝材料隔氧、隔濕、避光，且研究基質(zhì)水分含量低的緣故。

表4 營養(yǎng)素（其它）的加速試驗結(jié)果Table 4 Accelerated experimental results of other nutrients

膽堿與左旋肉堿在試驗過程中未發(fā)生明顯變化， 可能是因為這2 種營養(yǎng)素在配方本底含量占比相對較大，并且營養(yǎng)素自身性質(zhì)非常穩(wěn)定，因此在食品貯存和加工過程中不會有太大損失。

肌醇屬水溶性維生素類產(chǎn)品， 分子式為C6H12O6，相對分子質(zhì)量是180.16，性質(zhì)穩(wěn)定。 雖易吸潮，但由于其環(huán)狀結(jié)構(gòu)的特點，在空氣中具有很好的穩(wěn)定性， 使其在加速試驗過程中未發(fā)生明顯變化。它作為一種維生素B 族物質(zhì)，與胚胎發(fā)育及神經(jīng)管畸形發(fā)生有密切關(guān)系， 補充肌醇可以預防葉酸抵抗型神經(jīng)管畸形， 并且其代謝通路關(guān)鍵基因在神經(jīng)管畸形發(fā)生過程中起著重要的作用[17]。目前我國相關(guān)標準中規(guī)定嬰兒配方食品可以選擇性添加肌醇， 而在孕產(chǎn)婦用調(diào)制乳粉中暫時不可以強化肌醇。

核苷酸是母乳中非蛋白氮組成成分 （占母乳非蛋白氮含量的2%～5%）， 母乳中非蛋白氮含量占總氮量的25%左右， 而牛乳中非蛋白氮含量僅占到總氮量的2%左右[18]。 現(xiàn)在大多嬰兒配方奶粉通過添加外源核苷酸來達到模擬母乳非蛋白氮含量的目的。 我國允許外源核苷酸的添加總量為12～58 mg/100 g。 加速試驗表明外源核苷酸添加到嬰兒配方奶粉中具有很好的穩(wěn)定性， 這可能與各單體核苷酸或其鈉鹽比較穩(wěn)定有關(guān)。

碘在孕婦孕期和嬰兒期對胎兒和新生兒的大腦發(fā)育起作用，碘缺乏會導致胎兒神經(jīng)損傷[16]。 目前我國相關(guān)標準中規(guī)定嬰兒配方食品必須強化碘，而在孕產(chǎn)婦用調(diào)制乳粉中暫時不可以強化碘。在嬰兒配方食品中一般選擇碘化鉀作為常用的化合物來源形式。 表4 數(shù)據(jù)顯示碘在加速試驗過程中基本無變化，具有很好的穩(wěn)定性，而碘的檢測結(jié)果易出現(xiàn)重現(xiàn)性差、波動等問題，這可能與樣品前處理步驟以及碘化鉀見光易分解有關(guān)。

2.3 乳粉限量指標檢測

加速試驗過程中各限量指標的檢測數(shù)據(jù)見表5，可以看出各限量指標在溫度（37 ± 2）℃，濕度（75±5）%的加速試驗條件下存放6 個月基本無變化，僅水分在加速試驗初期有小幅增加。

芥酸在加速試驗條件下未發(fā)生變化。對反式脂肪酸的研究結(jié)果與García-Martínez 等[15]的研究一致， 試驗樣品儲存于鍍錫薄鋼板所制罐中，為了考察與樣品直接接觸的包裝材料中可能含有的危害物質(zhì)的遷移情況，選擇錫作為考察指標。試驗數(shù)據(jù)表明樣品加速儲存的6 個月內(nèi)， 與樣品直接接觸的鍍錫層并未發(fā)生錫的遷移。

水分含量在加速試驗初期發(fā)生小幅增加后趨于穩(wěn)定，6月檢測數(shù)據(jù)滿足食品安全國家標準要求。阻隔性良好的包裝材料內(nèi)樣品水分含量增加，可能是由基質(zhì)內(nèi)結(jié)合水轉(zhuǎn)化為自由水所致。

表5 加速試驗過程中安全性指標的檢測結(jié)果Table 5 Detection results of safety index in accelerated experiments

3 結(jié)論

通過文獻檢索排除法識別嬰兒配方奶粉中關(guān)鍵指標，分析它們在加速過程中的變化，預測嬰兒配方奶粉新品貨架期。 在溫度（37±2）℃， 濕度（75±5）%的加速試驗條件下存放目標產(chǎn)品6 個月， 分別于0，1，2，3月和6月對關(guān)鍵指標進行檢測。結(jié)果顯示，加速試驗過程中所研究營養(yǎng)素指標無明顯變化，僅VA 出現(xiàn)較大的標準偏差，分析原因可能是由環(huán)境光線以及醋酸視黃酯微膠囊粉末在粉體中的分布不均所致。 限量指標在加速試驗過程中并未增加，僅水分在1月時出現(xiàn)小幅升高，可能由基質(zhì)內(nèi)結(jié)合水轉(zhuǎn)化為自由水所致。此外，與粉體直接接觸的罐體鍍錫層中的錫并未向粉體中遷移。

嬰兒配方乳粉脂肪含量一般為27%左右，脂肪氧化會明顯影響粉體滋氣味， 建議今后在對嬰兒配方乳粉等產(chǎn)品進行加速穩(wěn)定性試驗研究時，增加衡量脂肪氧化程度的指標， 同時結(jié)合感官評分法綜合考評。加速試驗過程中，限量指標基本無變化，建議今后可以不考慮，而水分與直接接觸的包裝材料中可能含有污染物， 應根據(jù)實際情況予以監(jiān)測。