嬰幼兒配方奶粉生產(chǎn)和儲存過程中維生素?fù)p失研究概況

陳鵬，楊凱，凌森，王雷鳴，李朝旭

（1.河北三元食品有限公司，石家莊 050000；2.河北省科學(xué)技術(shù)情報(bào)研究院，石家莊 050021）

維生素是嬰幼兒配方奶粉中一類重要營養(yǎng)成分，對于嬰幼兒維持正常的新陳代謝發(fā)揮著重要的作用，例如，維生素A對于嬰兒維持正常的視力、基因表達(dá)、生殖、胚胎發(fā)育、生長和免疫功能都是極為重要的。但大多數(shù)維生素分子具有不飽和碳原子或雙鍵結(jié)構(gòu)，是極易氧化的有機(jī)化合物，光、熱、氧、酸、堿等各種因素都能引起維生素的損失。在嬰幼兒配方奶粉濕法生產(chǎn)中，需要經(jīng)歷配料、混料、均質(zhì)、殺菌濃縮、噴霧干燥等工藝過程，不可避免地會造成維生素的損失。在貨架期內(nèi)儲存時(shí)，會受到溫度、光、氧氣等多種因素的影響，造成不同程度損失。因此，研究嬰兒容易缺乏的維生素在加工過程中的變化情況，對控制產(chǎn)品質(zhì)量，改善生產(chǎn)工藝，研究如何在加工中減少維生素的損失有著重要理論和實(shí)踐意義。研究維生素在生產(chǎn)過程和貨架期內(nèi)含量的變化情況，從而為配方設(shè)計(jì)時(shí)營養(yǎng)素強(qiáng)化量選擇提供參考依據(jù)，以便合理控制其在嬰幼兒配方奶粉中的含量，使產(chǎn)品在整個(gè)貨架期內(nèi)能符合國家標(biāo)準(zhǔn)的要求。國內(nèi)外已經(jīng)對嬰幼兒配方奶粉生產(chǎn)和儲存過程中維生素?fù)p失情況開展了大量研究，現(xiàn)匯總分析如下：

1 生產(chǎn)過程中維生素的損失情況

1.1 生產(chǎn)過程各工藝條件下的維生素?fù)p失情況

研究者分析比較了嬰兒配方乳粉生產(chǎn)過程中各工藝過程——配料、混料、均質(zhì)、殺菌濃縮、噴霧干燥等的維生素?fù)p失情況。

顏景超研究嬰兒配方奶粉中維生素A的穩(wěn)定性，表明所有樣品在濃縮殺菌、噴霧干燥和流化床過程中維生素A含量均有所減少，兩種配方奶粉中整個(gè)生產(chǎn)過程維生素A的損失率分別為13.34±0.84%和15.59±0.89%，其中殺菌濃縮過程中維生素?fù)p失最大，兩種配方奶粉的損失率分別為9.58±0.77%和11.6±0.66%；而噴霧及流化床干燥過程中損失較小，損失率分別為4.21±0.85%和4.50±1.15%。但從總體上看，加工過程中損失率變異程度低，損失率穩(wěn)定，產(chǎn)品中維生素含量可控且均符合國家標(biāo)準(zhǔn)[1]。劉奕博研究了嬰幼兒配方奶粉加工過程中各生產(chǎn)工序?qū)S生素C穩(wěn)定性的影響，結(jié)果表明高溫殺菌造成維生素C含量顯著降低，損失率約為8.23%。均質(zhì)及流化床干燥不會顯著影響維生素C穩(wěn)定性[2]。張曉雷研究了嬰幼兒乳粉生產(chǎn)工藝過程中各工藝階段α-生育酚和α-生育酚醋酸酯損失狀況。通過對各工藝抽樣檢測其中的維生素E含量，對比各工藝階段α-生育酚和α-生育酚醋酸酯的損失狀況，最終得到在UHT殺菌工序以及高溫濃縮工序階段維生素E損失最為明顯[3]。

噴霧干燥系統(tǒng)是奶粉生產(chǎn)過程中的重要工藝段。賈超分四個(gè)系統(tǒng)（高壓泵系統(tǒng)、風(fēng)系統(tǒng)、干燥塔系統(tǒng)和流化床系統(tǒng)），研究噴霧干燥系統(tǒng)運(yùn)行條件對維生素A損失率的影響。對高壓泵系統(tǒng)的研究得出，高壓管線壓力對維生素A損失率的影響較小，高壓泵開度對維生素A的損失率影響較大。對風(fēng)系統(tǒng)的研究得出，星閥冷風(fēng)溫度對維生素A的損失率影響最大。對干燥塔系統(tǒng)的研究得出，固定床溫度對水分含量和維生素A損失率的影響最大，排風(fēng)溫度對三者的影響較小。對流化床系統(tǒng)的研究得出，流化床冷風(fēng)溫度對維生素A損失率的影響最大，而熱風(fēng)溫度的影響較小[4]。

1.2 其他條件各工藝條件下維生素的損失情況

在營養(yǎng)強(qiáng)化劑不同強(qiáng)化量時(shí)，維生素?fù)p失狀況也可能會有差異。為此，張曉雷還研究了嬰幼兒乳粉在實(shí)驗(yàn)室條件下的生產(chǎn)過程中營養(yǎng)強(qiáng)化劑不同添加量與維生素?fù)p失狀況之間的關(guān)系。通過設(shè)置不同的初始添加梯度，對比產(chǎn)品中維生素?fù)p失情況。結(jié)果發(fā)現(xiàn)在一定范圍內(nèi)，隨著生育酚醋酸酯的添加量的增加，嬰幼兒乳粉生產(chǎn)過程中維生素?fù)p失率不斷增加。隨著維生素添加量的增加，嬰幼兒乳粉生產(chǎn)過程中維生素?fù)p失率先降低后增加。隨著金屬鹽添加量的增加，嬰幼兒乳粉中維生素?fù)p失率先增加后降低[3]。

1.3 比較生產(chǎn)過程中的不同維生素?fù)p失率

烏江雨等采用數(shù)據(jù)統(tǒng)計(jì)分析的方法對不同企業(yè)的嬰幼兒配方奶粉營養(yǎng)素在生產(chǎn)過程中的衰減情況進(jìn)行研究，發(fā)現(xiàn)水溶性維生素的平均衰減率大于脂溶性維生素，其中維生素B1〉維生素B6〉維生素C。兩個(gè)企業(yè)的營養(yǎng)素在強(qiáng)化劑型相同的基礎(chǔ)上，生產(chǎn)過程中表現(xiàn)的損失率，除維生素B6、煙酸、鐵、磷4個(gè)營養(yǎng)成分無明顯差異，其余25個(gè)營養(yǎng)成分均有顯著差異[5]。

2 儲存過程中維生素的損失情況

2.1 溫度和時(shí)間對維生素穩(wěn)定性的影響

國內(nèi)外研究者分別研究了儲存溫度和時(shí)間對嬰幼兒配方乳粉中各種維生素?fù)p失的影響。

顏景超研究表明，溫度和時(shí)間對維生素A的穩(wěn)定性有顯著影響。隨著溫度的增加，儲藏時(shí)間的延長，產(chǎn)品中維生素A的損失率都明顯增加；20℃下和20℃下儲藏12個(gè)月，維生素A的損失率分別為13.59%和18.87%；而40℃時(shí)，損失率分別上升至31.46%和36.62%。但相對來說脂肪含量添加量高的配方中維生素A穩(wěn)定性較好，其脂肪含量可能是造成差異的原因[1]。

張曉雷比較了嬰幼兒配方乳粉在常溫下（20℃）12個(gè)月內(nèi)兩種來源維生素E的損失情況。嬰幼兒乳粉中維生素E的兩個(gè)主要來源分別是生產(chǎn)原料（原料乳及植物油）中所含有的α-生育酚，另一個(gè)來源是作為營養(yǎng)強(qiáng)化劑添加的α-生育酚醋酸酯。研究結(jié)果發(fā)現(xiàn)，α-生育酚較不穩(wěn)定，60℃條件下6周內(nèi)損失可達(dá)到40%，而α-生育酚醋酸酯較為穩(wěn)定，損失不明顯[3]。

Manglano 等還研究了具有相同組成（除了添加的鐵鹽或維生素E來源不同外)的四個(gè)改進(jìn)的嬰兒配方奶粉在22℃或37℃下儲存17個(gè)月后抗壞血酸含量的變化。配方粉中的抗壞血酸含量最初為0.77～0.84g/kg，儲存17個(gè)月后降低至0.41～0.48 g/kg。在22℃存儲的樣品比37℃下儲存的樣品具有更高的抗壞血酸含量。添加乳酸亞鐵和α-生育酚醋酸酯時(shí)，抗壞血酸含量損失最少?？箟难岬膿p失不是線性過程，在儲存的第一個(gè)月顯著降低，然后趨于穩(wěn)定[6]。

Esther Miquel等研究表明α-生育酚醋酸酯含量不受溫度或儲存時(shí)間的影響，但α-，γ-和δ-生育酚含量均受到顯著影響，37℃下含量低于22℃。加入的鐵鹽（乳酸亞鐵或硫酸亞鐵）對α-生育酚和α-生育酚醋酸酯含量有顯著影響。在研究的儲存期結(jié)束時(shí)，盡管總維生素E活性高于歐洲法律規(guī)定的最低含量，即0.1α-生育酚當(dāng)量/100kJ，但所有生育酚均降低了50%以上[7]。

Jorge等將兩種類型補(bǔ)充長鏈多不飽和脂肪酸(LCPUFA)的乳基嬰兒配方粉在25℃和40℃條件下儲存18個(gè)月過程中，測定了維生素A、E和C以及鐵和硒含量的穩(wěn)定性。發(fā)現(xiàn)在儲存過程中研究的所有維生素都有一定損失，在40℃下儲存時(shí)維生素的損失較高。兩種配方粉在40℃下儲存18個(gè)月后維生素A的損失分別為27.5%和29%，在相同條件下維生素E的損失分別為23.1%和28%，維生素C的損失分別為28.4%和48.6%[8]。

通過以上研究，研究者發(fā)現(xiàn)隨著溫度升高和儲藏時(shí)間延長，維生素A、維生素C、維生素E損失率明顯增加。添加乳酸亞鐵和α-生育酚醋酸酯可降低抗壞血酸損失率。

2.2 對嬰幼兒配方奶粉保質(zhì)期維生素?fù)p失率的研究

國內(nèi)研究者研究測定了嬰幼兒配方奶粉保質(zhì)期維生素?fù)p失率。

孫本風(fēng)等通過數(shù)據(jù)統(tǒng)計(jì)的方法對嬰兒配方奶粉中營養(yǎng)強(qiáng)化劑衰減率進(jìn)行了研究。結(jié)果表明，嬰兒配方奶粉經(jīng)過24個(gè)月后，營養(yǎng)強(qiáng)化劑平均衰減率為9.38%，其中維生素平均衰減率為13.29%。脂溶性維生素的平均衰減率為14.88%，其中維生素A的衰減率為32.26%；維生素K衰減率不明顯；維生素E基本沒有衰減。水溶性維生素的平均衰減率為11.69%，其中維生素B12的衰減率最高，達(dá)到48.44%。其次是維生素B2，衰減率為17.87%。其他按照衰減遞減排列分別為生物素、維生素B6。維生素C、葉酸、煙酸、維生素B1的衰減率不明顯[9]。

胡君榮等跟蹤研究了不同工藝生產(chǎn)的配方奶粉產(chǎn)品中維生素B1、維生素A、煙酸在貨架期的穩(wěn)定性，結(jié)果發(fā)現(xiàn)在保質(zhì)期內(nèi)維生素B1等有一定的衰減[10]。

張?zhí)觳┑葘胗變号浞饺榉圬浖芷趦?nèi)的維生素?fù)p失進(jìn)行了檢測分析，研究發(fā)現(xiàn)，脂溶性維生素——維生素A、維生素D、維生素E、維生素K的損失率較高，超過了20%。另外，嬰兒配方乳粉中的葉酸損失率明顯高于較大嬰兒配方乳粉和幼兒配方乳粉；維生素B1、維生素B2、維生素B6、煙酰胺、泛酸、維生素C、生物素在貨架期內(nèi)較為穩(wěn)定；充氮罐裝和充氮盒裝產(chǎn)品的維生素?fù)p失率相近[11]。

劉賓等通過分析常溫下保質(zhì)期內(nèi)，嬰兒配方粉中營養(yǎng)素?fù)p失情況，探究營養(yǎng)素?fù)p失率的變化。研究發(fā)現(xiàn)，脂溶性維生素中維生素A的損失率最大（達(dá)到25%）。水溶性維生素中，維生素B12損失率最大（接近44%），維生素B2、葉酸損失率也在20%左右。而維生素C的損失率僅有9%[12]。

通過以上研究可以看出，在嬰兒配方粉保質(zhì)期中維生素?fù)p失較大，在部分研究中維生素B12、維生素C、生育酚損失高達(dá)20%～50%，甚至更高。

2.3 維生素?fù)p失的數(shù)學(xué)模型研究

研究者建立了維生素?fù)p失的數(shù)學(xué)模型。顏景超[1]研究發(fā)現(xiàn)產(chǎn)品中維生素A降解符合一級反應(yīng)，并通過活化能建立的模型推測出兩種配方產(chǎn)品在20℃下理論貨架期均超過18個(gè)月，而在40℃下理論貨架期分別為8個(gè)月和15個(gè)月左右。劉奕博[2]研究了嬰幼兒配方奶粉沖調(diào)、儲藏過程中的維生素穩(wěn)定性及降解動力學(xué)。結(jié)果表明：沖調(diào)中，維生素C的熱降解符合零級反應(yīng)，反應(yīng)活化能為16.71kJ/mol。因此喂養(yǎng)過程需規(guī)范操作以保證嬰兒維生素C的充足攝取。儲藏中，維生素C的熱降解符合一級反應(yīng)。在成品儲藏中穩(wěn)定性大大強(qiáng)于沖調(diào)。以試驗(yàn)中所選產(chǎn)品（初始含量約70mg/100g）為例，通過各溫度下的降解速率計(jì)算得出：27℃、37℃、45℃下分別需要160d、78d、69d降解到產(chǎn)品質(zhì)量要求最低限量（40mg/100g）。Manglano等[6]以多元回歸分析評估整個(gè)儲存/保存期間的抗壞血酸變化，以儲存溫度和樣品不同成分的影響生成了一個(gè)數(shù)學(xué)模型，解釋了抗壞血酸含量變異性達(dá)79.71%的原因。

馬雯等研究了嬰兒配方乳粉加速實(shí)驗(yàn)和常溫實(shí)驗(yàn)過程中營養(yǎng)素的衰減率。結(jié)果顯示，對于同一種營養(yǎng)素，加速6個(gè)月和長期24個(gè)月衰減率較接近。在嬰兒配方奶粉研發(fā)過程中，可通過加速實(shí)驗(yàn)預(yù)先判斷產(chǎn)品的保質(zhì)期，但保質(zhì)期的最終確認(rèn)，必須通過長期實(shí)驗(yàn)確定[13]。

3 結(jié)論

國內(nèi)研究者發(fā)現(xiàn)嬰幼兒配方奶粉各生產(chǎn)工序中，濃縮殺菌過程維生素A和維生素E損失最大，高溫殺菌過程維生素C損失最大；還研究了奶粉噴霧干燥過程中各參數(shù)對維生素A損失率的影響。還比較了不同化合物成分和初始添加量對維生素E損失的影響。此外，還發(fā)現(xiàn)嬰幼兒配方奶粉生產(chǎn)過程中，水溶性維生素的損失率大于脂溶性維生素，除維生素B6、煙酸外其他維生素的損失率有顯著差異。

從研究可以看出，在嬰兒配方粉保質(zhì)期中維生素?fù)p失較大，在部分研究中維生素B12、維生素C、生育酚損失高達(dá)20%～50%，甚至更高。研究者發(fā)現(xiàn)隨著溫度升高和儲藏時(shí)間延長，維生素A、維生素C、維生素E損失率明顯增加。還比較了兩種α-生育酚補(bǔ)充劑的損失情況，結(jié)果發(fā)現(xiàn)有明顯差異。添加乳酸亞鐵和α-生育酚醋酸酯可降低抗壞血酸損失率。還有研究者建立了維生素A和維生素C損失的數(shù)學(xué)模型，并由此預(yù)測貨架期。但保質(zhì)期預(yù)測結(jié)果還需要通過長期試驗(yàn)進(jìn)行確認(rèn)。