嬰幼兒谷物輔助食品中維生素A 穩(wěn)定性研究

龔志清，張品南，周春光*，王風(fēng)新，李國勇

（1.江西人之初營養(yǎng)科技股份有限公司，江西南昌 330000； 2.江西省營養(yǎng)功能食品工程技術(shù)研究中心，江西南昌 330200）

嬰幼兒谷物輔助食品是以一種或多種谷物（如小麥、大米、大麥、燕麥、黑麥和玉米等）為主要原料，谷物占干物質(zhì)組成的25%以上，添加適量的營養(yǎng)強(qiáng)化劑和（或）其他輔料，經(jīng)加工制成的適于6 月齡以上嬰兒和幼兒食用的輔助食品[1]。維生素A 是嬰幼兒谷物輔助食品的基本營養(yǎng)成分指標(biāo)，是人體不可缺少的脂溶性維生素，參與細(xì)胞增殖與分化、胚胎發(fā)育，可促進(jìn)人體對(duì)鐵的吸收和代謝[2-3]，還能維持正常的視覺及骨骼發(fā)育等[4-8]。維生素A 極易被氧化破壞，因此保持維生素A 指標(biāo)在嬰幼兒谷類輔助食品中的穩(wěn)定是困擾整個(gè)行業(yè)的共性問題，其穩(wěn)定性與產(chǎn)品配方、生產(chǎn)工藝條件、包裝形式和儲(chǔ)存環(huán)境條件等因素都密切相關(guān)，其中任何一個(gè)因素都有可能導(dǎo)致產(chǎn)品中的維生素A 不符合國家標(biāo)準(zhǔn)要求的情況。呂倩等[9]的研究表明維生素A 在嬰幼兒谷物輔助食品生產(chǎn)過程中衰減率可達(dá)7.22%。楊潔等[10]研究指出嬰幼兒米粉貨架期內(nèi)維生素A 的衰減率高達(dá)28.96%。但鮮有人研究嬰幼兒谷物輔助食品整個(gè)產(chǎn)業(yè)鏈的各環(huán)節(jié)對(duì)產(chǎn)品中維生素A 穩(wěn)定性的影響。本研究將從配方差異性、生產(chǎn)工藝條件、包裝形式及儲(chǔ)存條件4 個(gè)角度出發(fā)，分析各環(huán)節(jié)對(duì)嬰幼兒谷物輔助食品中維生素A 衰減率的影響，旨在為嬰幼兒谷物輔助食品的配方開發(fā)、營養(yǎng)素設(shè)計(jì)以及產(chǎn)品貨架期穩(wěn)定性等提供一定的數(shù)據(jù)支撐和參考 依據(jù)。

1 材料與方法

1.1 材料與儀器

1.1.1 材料

大米：黑龍江北大荒米業(yè)集團(tuán)有限公司；全脂乳粉：新西蘭恒天然乳業(yè)；復(fù)合維生素營養(yǎng)強(qiáng)化劑、復(fù)合礦物質(zhì)營養(yǎng)強(qiáng)化劑：南通勵(lì)成生物工程有限公司；鍍錫馬口鐵：東莞市大滿包裝有限公司；鋁塑復(fù)合膜：杭州頂正包裝有限公司。

1.1.2 儀器

Y2040 輥筒干燥機(jī)：東臺(tái)食品機(jī)械廠；BXZ-400 綜合藥品穩(wěn)定性試驗(yàn)箱：上海博迅實(shí)業(yè)有限公司醫(yī)療設(shè)備廠；JMS-50 膠體磨：廊坊匯通機(jī)械有限公司。

1.2 實(shí)驗(yàn)方法

1.2.1 配方差異性對(duì)產(chǎn)品中維生素A 穩(wěn)定性的影響

選取商品化配方常用的添加比例作為梯度設(shè)置，分別研究配方中全脂乳粉、維生素C 添加量的不同對(duì)維生素A 指標(biāo)的影響。生產(chǎn)工藝參數(shù)與包裝條件相同。將制備好的樣品（密封罐裝）置于綜合藥品穩(wěn)定性試驗(yàn)箱，（75%±5%）RH，（37±2）℃條件下進(jìn)行保存，分別取第30 天、第60 天、第90 天和第135 天樣品，檢測(cè)維生素A 含量。具體配方差異性樣品設(shè)計(jì)如表1 所示。

1.2.2 關(guān)鍵工藝參數(shù)對(duì)產(chǎn)品中維生素A 穩(wěn)定性的影響

嬰幼兒輔助食品米粉加工的主要工藝流程為原料粉碎→配制、調(diào)漿→膠磨細(xì)化→熟化、干燥→粉碎→金屬探測(cè)→包裝。溫度是導(dǎo)致維生素A 衰減的直接誘因，同時(shí)溫度的不同致使干燥速率不同，是決定維生素A 新的包埋體（米片）微觀形態(tài)的重要因素，同時(shí)溫度還決定了樣品的水分含量。因此，選取熟化、干燥工序的蒸汽壓力作為主要工藝考察對(duì)象。配方選取表1 中T1 組合，其他工藝參數(shù)均相同，分別考察蒸汽壓力0.40 MPa、0.45 MPa、0.50 MPa 3 個(gè)條件下維生素A 衰減率以及后期穩(wěn)定性情況。將制備好的樣品（密封罐裝）置于綜合藥品穩(wěn)定性試驗(yàn)箱，（75%±5%）RH、（37±2）℃條件下進(jìn)行保存，分別取第30 天、第60 天、第90 天和第135 天樣品，檢測(cè)維生素A 含量。

表1 配方差異性設(shè)計(jì)

1.2.3 包裝材料對(duì)產(chǎn)品中維生素A 穩(wěn)定性的影響

配方選取表1 中T3 組合，將同一配方和生產(chǎn)工藝條件下生產(chǎn)的樣品分別用鍍錫馬口鐵包裝成聽裝，用鋁塑復(fù)合膜包裝成條狀，其他包裝條件相同。將兩種包裝規(guī)格的樣品置于綜合藥品穩(wěn)定性實(shí)驗(yàn)箱，（75%±5%）RH、溫度（37±2）℃條件下進(jìn)行保存，分別取第30 天、第60 天、第90 天和第135 天樣品，檢測(cè)維生素A 含量。

1.2.4 儲(chǔ)存溫度對(duì)產(chǎn)品中維生素A 穩(wěn)定性的影響

配方選取表1 中T4 組合，將同一樣品（密封罐裝）分別置于溫度（20±2） ℃、（30±2）℃、（40±2）℃、相對(duì)濕度均為（75%±5%）RH 的綜合藥品穩(wěn)定性實(shí)驗(yàn)箱中進(jìn)行保存，分別取第30 天、第60 天、第90 天和第135 天樣品，檢測(cè)維生素A 含量。

1.2.5 產(chǎn)品中維生素A 檢測(cè)方法及損失率計(jì)算

依據(jù)《食品安全國家標(biāo)準(zhǔn) 食品中維生素A、D、E 的測(cè)定》（GB 5009.82—2016）進(jìn)行維生素A 的檢測(cè)。試驗(yàn)結(jié)束后，檢測(cè)各樣品的營養(yǎng)素含量，采用平均衰減率計(jì)算各營養(yǎng)素的損失情況，計(jì)算公式為

1.3 數(shù)據(jù)處理

用Excel 軟件處理數(shù)據(jù)和繪圖，SPSS 20.0 軟件進(jìn)行統(tǒng)計(jì)分析，用Duncan’s 新復(fù)極差法進(jìn)行差異顯著性檢驗(yàn)（P＜0.05）。

2 結(jié)果與分析

2.1 配方差異對(duì)產(chǎn)品中維生素A 穩(wěn)定性的影響

2.1.1 全脂乳粉添加量對(duì)產(chǎn)品中維生素A 穩(wěn)定性的影響

由圖1 可知，樣品中維生素A 的理論強(qiáng)化量均為800 μg RE/100 g，經(jīng)生產(chǎn)加工后的樣品維生素A的含量由首檢值可知，未添加全脂乳粉的樣品維生素A 的含量最低（431 μg RE/100 g），說明工藝損耗最高，達(dá)到了46.5%；添加量了2%、3%及5%全脂乳粉的樣品維生素A 的含量分別為628 μg RE/ 100 g、596 μg RE/100g、598 μg RE/100 g，工藝損耗率分別為21.5%、25.5%、25.3%。經(jīng)90 d 的加速試驗(yàn)未添加全脂乳粉的樣品中維生素A 含量已低于檢出限。添加了2%、3%及5%全脂乳粉的樣品中維生素A 含量在各階段加速試驗(yàn)呈衰減趨勢(shì)，最終添加5%全脂乳粉樣品維生素A 的保留率最高，經(jīng)加速135 d 后為維生素A 含量為511 μg RE/100 g。試驗(yàn)結(jié)果說明配方中全脂乳粉的添加能有效緩解維生素A 在工藝加工過程中的損耗，同時(shí)添加量的不同維生素A 在產(chǎn)品中貨架期的表現(xiàn)情況不同，全脂乳粉添加越高產(chǎn)品貨架期維生素A 的穩(wěn)定性越好。全脂乳粉添加會(huì)提升配方脂肪含量，可能是由于脂肪對(duì)維生素A 起到了一定的保護(hù)作用，這與其他學(xué)者研究有一定相似性[11]。

圖1 不同全脂肪乳粉添加量對(duì)樣品中維生素A 穩(wěn)定性的影響圖

2.1.2 維生素C 添加量對(duì)產(chǎn)品中維生素A 穩(wěn)定性的影響

維生素C 又稱抗壞血酸，具有很強(qiáng)的還原性，在嬰幼兒谷物輔助食品中作為可選擇的營養(yǎng)成分添加，研究表明飼料中維生素C 對(duì)維生素A 穩(wěn)定性有保護(hù)作用[12-13]，但在嬰幼兒谷物輔助食品中添加維生素C 對(duì)維生素A 的衰減是否具有延緩作用，且有效作用劑量有待驗(yàn)證。維生素C 添加濃度梯度是在滿足國家標(biāo)準(zhǔn)且對(duì)產(chǎn)品感官不影響的前提下進(jìn)行設(shè)計(jì)的。由圖2 可知，維生素C 的添加量為250 mg/ 100 g 的樣品，維生素A 的工藝損耗最低，為17.38%，經(jīng)加速135 d 后為維生素A 含量仍有 596.3 μg RE/100 g。試驗(yàn)結(jié)果說明配方中維生素C 的添加能有效緩解維生素A在工藝加工過程中的損耗，同時(shí)因添加量的不同維生素A 在產(chǎn)品中貨架期的表現(xiàn)情況不同，維生素C 添加量越高產(chǎn)品貨架期維生素A 的穩(wěn)定性越好。說明維生素C 的添加對(duì)嬰幼兒谷物輔助食品中維生素A 的生產(chǎn)和貨架儲(chǔ)存過程均有保護(hù)作用。

圖2 不同維生素C 添加量對(duì)樣品中維生素A 穩(wěn)定性的影響圖

2.2 關(guān)鍵工藝參數(shù)對(duì)產(chǎn)品中維生素A 穩(wěn)定性的影響

蒸汽壓力決定干燥溫度，同時(shí)決定了物料中水分蒸發(fā)的速度，以及產(chǎn)品的水分含量，同時(shí)水分蒸發(fā)過程是米片形成多孔結(jié)構(gòu)的主要因素。由圖3 可知，蒸汽壓為0.40 MPa 時(shí)維生素A 的工藝損耗最低，平均損耗率為21.23%，經(jīng)135 d 加速試驗(yàn)樣品維生素A 含量最低，平均損耗率為416.9 μg RE/100 g，蒸汽壓越高工藝損耗越大，蒸汽壓0.50 MPa 制作的樣品平均工藝損耗達(dá)到了29.3%，但樣品加速試驗(yàn)表現(xiàn)，維生素A 的衰減速度緩于其他兩個(gè)試驗(yàn)組。

圖3 不同蒸汽壓力對(duì)樣品中維生素A 穩(wěn)定性的影響圖

2.3 包裝材料對(duì)維生素A 穩(wěn)定性的影響

包裝材料的阻隔性、透光性、防潮防水性、氣密性是影響其內(nèi)容物穩(wěn)定性的關(guān)鍵因素。馬口鐵聽罐與鋁箔復(fù)合膜袋裝為目前市售的嬰幼兒輔助食品最為常見的包裝形式。由圖4 可知，在加速前90 d產(chǎn)品中維生素A 的含量無明顯差異，到加速135 d 時(shí)聽裝產(chǎn)品維生素A 含量為511 μg RE/100 g，袋裝產(chǎn)品維生素A 的含量為479.69 μg RE/100 g，維生素A損失率分別為14.50%、19.53%，含量與加速90 d 相比均具有顯著性差異（P＜0.05）。說明短時(shí)間的儲(chǔ)存袋裝和聽裝形式差異不大，若想延長維生素A 的儲(chǔ)存時(shí)間需選擇阻隔能力更好的馬口鐵聽包裝。

圖4 不同包裝材料式對(duì)樣品中維生素A 穩(wěn)定性的影響圖

2.4 儲(chǔ)存溫度對(duì)產(chǎn)品中維生素A 穩(wěn)定性的影響

由圖5 可知，隨著儲(chǔ)存溫度的升高，產(chǎn)品中維生素A 的衰減率逐漸增大，說明維生素A 對(duì)溫度及儲(chǔ)存時(shí)間具有敏感性。20 ℃條件維生素A 的部分衰減率在30 d、60 d、90 d 時(shí)出現(xiàn)了負(fù)值情況，可能原因在試驗(yàn)過程中檢測(cè)偏差超過了儲(chǔ)存過程的 衰減。

圖5 不同儲(chǔ)存溫度對(duì)產(chǎn)品中維生素A 穩(wěn)定性的影響圖

3 結(jié)論

產(chǎn)品配方中添加全脂乳粉，提高配方脂肪含量，對(duì)維生素A 有明顯的保護(hù)作用。同時(shí)配方添加維生素C 能起到一定的抗氧化作用，能有效減緩維生素A 的衰減。包裝材料和存儲(chǔ)溫度的不同對(duì)維生素A的穩(wěn)定性均有影響，聽罐包裝優(yōu)于復(fù)合膜袋的包裝方式，包裝密封、阻隔性越好，越有利于維生素A的長期保存；儲(chǔ)存溫度越低對(duì)維生素A 的穩(wěn)定性越有利。生產(chǎn)時(shí)蒸汽壓力不同維生素A 工藝損耗和加速試驗(yàn)平均衰減均有差異，蒸汽壓力不同會(huì)導(dǎo)致物料受熱溫度、產(chǎn)品水分含量以及米片的微觀形態(tài)存在差異，試驗(yàn)結(jié)果無法闡明其存在的系統(tǒng)關(guān)聯(lián)性，有待進(jìn)一步研究。