嬰幼兒配方奶粉基粉營養(yǎng)素衰減研究

李琳瑤，華家才，康巧娟，高超，熊麗娜，儲小軍*

1.貝因美（杭州）食品研究院有限公司（杭州 311106）；2.黑龍江貝因美乳業(yè)有限公司（哈爾濱 151400）

《嬰幼兒配方乳粉生產(chǎn)許可審查細則（2013版）》[1]中規(guī)定嬰幼兒配方奶粉生產(chǎn)工藝包括濕法工藝、干法工藝和干濕法復合工藝3種。嬰幼兒配方奶粉產(chǎn)品以嬰幼兒配方奶粉基粉為主要原料，通過干法工藝后混其他營養(yǎng)素（如二十二碳六烯酸、花生四烯酸、乳鐵蛋白等）?；凼且陨Ｈ?、脫鹽乳清粉、濃縮乳清蛋白粉、脫脂乳粉、全脂乳粉等為主要原料，加入部分維生素、礦物質及其他營養(yǎng)素，通過濕法工藝（凈乳、殺菌、冷藏、標準化配料、均質、殺菌、濃縮、噴霧干燥、流化床二次干燥、包裝）生產(chǎn)得到的復合配料。在配方設計時一般會在基粉中添加大部分的維生素和礦物質以確保營養(yǎng)素混合更加均勻，但鐵、鋅、銅、錳等二價礦物質會加速脂肪的氧化，一般不在基粉中添加。

脂質氧化是脂肪酸與氧之間發(fā)生的一系列高度復雜的自由基反應，脂質氧化的產(chǎn)物可能與食品成分產(chǎn)生相互影響，對食品風味、品質等造成負面影響。鐵、鋅、銅、錳作為過渡金屬元素，在乳液體系中能夠形成具有還原性的二價金屬離子，是水包油乳液中主要的促氧化劑[2]。這些金屬離子能夠降低脂肪氧化初始階段的活化能，將脂質氫過氧化物（ROOH）分解為高活性的過氧化物（ROO）和烷氧基自由基（RO）。這些脂質自由基與液滴或油水界面的不飽和脂質發(fā)生反應，形成脂質自由基（L—和LOO—），與臨近的其他脂質反應，造成脂質氧化鏈式反應的傳播[3]，從而造成脂質氧化的加速。濕法工藝中的奶液是典型的水包油體系，主要由油相和水相組成，水相中的金屬陽離子會增加乳狀液交界面脂質氧化的速率[4]。相比于干法工藝添加，在濕法工藝中添加后，體系中金屬離子與脂肪的接觸面積更大，因此，脂質氧化的程度也會增加。濕法工藝中添加礦物質后還需經(jīng)過DIS殺菌、蒸發(fā)濃縮、噴霧干燥等高溫過程，這些礦物質離子的存在可能與高溫共同作用，進一步加速脂質氧化。有研究表明，亞鐵離子、鐵離子和銅離子會促進乳狀液中亞油酸等不飽和脂肪酸的氧化[5-6]，銅離子加速過氧化氫分解的速度是亞鐵離子的50倍，而亞鐵離子是3價鐵離子的100倍[7]。

已報道文獻中僅有張東麗[8]針對嬰幼兒配方奶粉基粉中營養(yǎng)素的衰減情況開展研究。此次試驗對嬰幼兒配方奶粉基粉在貯存期內(nèi)宏量營養(yǎng)素（蛋白質、脂肪、碳水化合物、亞油酸、α-亞麻酸）、維生素（維生素A、維生素D、維生素E、維生素K1、維生素B1、維生素B2、維生素B6、維生素B12、煙酰胺、葉酸、泛酸、維生素C、生物素）、礦物質（鈉、鉀、鎂、鈣、磷、碘、氯）和其他營養(yǎng)素（膽堿、肌醇、?；撬?、左旋肉堿）進行衰減研究，為以嬰幼兒配方奶粉基粉為主要原料通過干法工藝生產(chǎn)的嬰幼兒配方奶粉產(chǎn)品的配方設計提供參考。

1 材料與方法

1.1 試驗材料

嬰兒配方奶粉基粉，共3個批次；較大嬰兒配方奶粉基粉，共3個批次；幼兒配方奶粉基粉，共3個批次；包裝規(guī)格為每袋25 kg，包裝材料為牛皮紙袋和聚乙烯內(nèi)膜袋。

1.2 試驗條件

原包裝存放在清潔、干燥、通風良好的場所，常溫儲存。

1.3 考察時間點

考察時間點為試驗開始時間（0 d）和試驗結束時間（第12個月）。

1.4 檢測方法

采用嬰幼兒配方食品各營養(yǎng)素對應的食品安全國家標準檢測方法進行檢測。

1.5 計算方法

營養(yǎng)素衰減率=（試驗開始時檢測值-試驗結束時檢測值）/試驗開始時檢測值×100% （1）

衰減率正值表示營養(yǎng)素發(fā)生衰減，衰減率負值表示營養(yǎng)素未發(fā)生衰減。

2 結果與分析

2.1 宏量營養(yǎng)素衰減分析

蛋白質、脂肪和碳水化合物能夠為人體提供能量，人體需要量大，被稱為宏量營養(yǎng)素，也被稱為三大產(chǎn)能營養(yǎng)素。嬰幼兒配方奶粉基粉的宏量營養(yǎng)素衰減分析如表1所示。

表1 嬰幼兒配方奶粉基粉的宏量營養(yǎng)素衰減率表（n=3）單位：%

結果表明，嬰兒配方奶粉基粉、較大嬰兒配方奶粉基粉、幼兒配方奶粉基粉在貯存12個月時，蛋白質、脂肪、碳水化合物、亞油酸和α-亞麻酸均相對穩(wěn)定，幾乎未發(fā)生衰減。

2.2 維生素衰減分析

維生素在人類生命活動中不可缺少，它是一大類形形色色的有機化合物，主要作用為作為輔酶或輔酶的前體、作為抗氧化劑、遺傳調節(jié)因子和具有其他特殊功能等。大多數(shù)維生素性質不穩(wěn)定，對光照、氧氣、熱、水分、pH、離子等十分敏感，在生產(chǎn)加工和貯存等環(huán)節(jié)容易造成維生素的損失。在營養(yǎng)學上，維生素按照溶解性不同可分為脂溶性維生素和水溶性維生素。

2.2.1 脂溶性維生素衰減分析

脂溶性維生素是指不溶于水而溶于脂肪等有機溶劑的維生素，包括維生素A、維生素D、維生素E、維生素K。脂溶性維生素可隨脂肪被人體吸收，雖然能經(jīng)過肝臟分解，但過量會導致囤積，因無法排出而產(chǎn)生毒性。嬰幼兒配方奶粉基粉的脂溶性維生素衰減分析如表2所示。

表2 嬰幼兒配方奶粉基粉的脂溶性維生素衰減率表（n=3）單位：%

結果表明，嬰兒配方奶粉基粉、較大嬰兒配方奶粉基粉、幼兒配方奶粉基粉在貯存12個月時，脂溶性維生素相對穩(wěn)定，未發(fā)生明顯衰減。且嬰兒配方奶粉基粉、較大嬰兒配方奶粉基粉和幼兒配方奶粉基粉的維生素A、維生素D、維生素E、維生素K1的衰減趨勢基本一致。

營養(yǎng)素在試驗過程中的穩(wěn)定性與化合物來源的穩(wěn)定性有很大關系。嬰幼兒配方奶粉基粉中維生素A的化合物來源為醋酸視黃酯，研究表明酯化形式的維生素A穩(wěn)定性較高[9]，維生素A與磷脂、維生素E、抗壞血酸或其他抗氧化劑共同存在時，其穩(wěn)定性會提高。維生素D耐熱性好，但對光不穩(wěn)定，在空氣中易氧化，食品中的維生素D在避光缺氧貯存時比較穩(wěn)定。維生素E對酸和熱較穩(wěn)定，在有氧和無氧化脂質存在時也顯示良好的穩(wěn)定性。某些還原劑可將醌式結構的維生素K還原為氫醌結構，但不影響維生素K的活性。維生素K會被光分解，但對熱很穩(wěn)定。

2.2.2 水溶性維生素衰減分析

水溶性維生素是指能溶于水而不溶于脂肪等有機溶劑的維生素，包括B族維生素和維生素C。水溶性維生素攝入過多時，會從尿液排出體外，幾乎無毒性。嬰幼兒配方奶粉基粉的水溶性維生素衰減分析如表3所示。

表3 嬰幼兒配方奶粉基粉的水溶性維生素衰減率表（n=3）單位：%

結果表明，嬰兒配方奶粉基粉、較大嬰兒配方奶粉基粉、幼兒配方奶粉基粉在貯存12個月時，水溶性維生素中維生素B12、葉酸、維生素C發(fā)生明顯衰減，其他水溶性維生素未發(fā)生明顯衰減。

嬰幼兒配方奶粉基粉中維生素B12的化合物來源為氰鈷胺，氰鈷胺已商品化，可用于食品的強化及營養(yǎng)補充，有助于紅細胞形成。維生素B12對酸、堿、氧化劑、還原劑都不穩(wěn)定，對光照特別是強光和紫外線異常敏感，對熱和氧氣比較穩(wěn)定。嬰兒配方奶粉基粉、較大嬰兒配方奶粉基粉和幼兒配方奶粉基粉在貯存12個月時維生素B12的衰減率分別為11.16%±7.13%，12.02%±8.35%和13.80%±7.51%，維生素B12發(fā)生衰減的原因可能為基粉的包裝材質為牛皮紙袋和聚乙烯內(nèi)膜袋，這種包裝形式不能很好的隔絕光照，導致維生素B12在貯存期的衰減。維生素B12衰減率的標準偏差相對較大，可能是受檢測方法差異的影響。維生素B12的主要檢測方法有微生物法、試劑盒法和化學分析法[10]，微生物法作為國標規(guī)定的檢測方法，其靈敏度高、準確度高，但存在操作過程復雜、檢測時間長、易受干擾的缺點；試劑盒法基于微生物法原理，操作過程簡單、檢測時間短，但試劑盒法檢測結果顯著低于微生物法；化學分析法方法簡單、但易受干擾；有研究分析試劑盒法和微生物法檢測維生素B12的相對偏差為51.9%～72.0%[10]。而且奶粉中維生素B12是微克級別，添加量很低，檢測偏差會被放大。

葉酸是一種水溶性維生素，有助于胎兒大腦和神經(jīng)系統(tǒng)的正常發(fā)育。葉酸對氧化劑和堿穩(wěn)定，對熱也比較穩(wěn)定，在20 ℃條件下貯存，葉酸僅以每年1%的速度降解[11]。但葉酸對酸和光照敏感，會因光照影響而被光解破壞。嬰兒配方奶粉基粉、較大嬰兒配方奶粉基粉和幼兒配方奶粉基粉在貯存12個月時葉酸發(fā)生明顯衰減，衰減率分別為27.68%±4.31%，24.05%±5.90%和22.93%±5.65%。葉酸發(fā)生衰減的原因可能為基粉的包裝材質為牛皮紙袋和聚乙烯內(nèi)膜袋，這種包裝形式不能很好的隔絕光照，導致葉酸在貯存期的衰減。此外，食品中葉酸的生物利用率一般較低，約50%甚至更低。生物利用率不完全的主要原因為食品基質通過非共價鍵與葉酸鹽結合，四氫葉酸鹽在胃中降解，腸內(nèi)缺少專用酶將葉酸鹽的谷氨?；问睫D化為單谷氨?；问交蛟撁富钚员皇称分衅渌M分抑制[12]。因此，在配方設計之初，也需將葉酸的生物利用率考慮在內(nèi)。

維生素C的降解遵循有氧和無氧降解2種機制，絕大多數(shù)情況下，有氧降解的速率常數(shù)比無氧降解的速率常數(shù)大2～3個數(shù)量級[12]。維生素C對氧化反應十分敏感，熱和光能加速氧化反應，pH、氧濃度和水分活度等因素也能影響氧化反應速度。王冬梅等[13]研究光照、空氣和溫度對嬰幼兒配方奶粉中維生素C含量的影響，分別測定在敞口光照、封口光照和封口避光的條件下保存嬰幼兒配方奶粉的維生素C含量，結果發(fā)現(xiàn)同在光照的條件下儲藏，敞口時維生素C含量降低更快，同在封口條件下儲藏，光照時維生素C含量降低更快，60 ℃比4 ℃和25 ℃條件下維生素C降低更快。嬰兒配方奶粉基粉、較大嬰兒配方奶粉基粉和幼兒配方奶粉基粉在貯存12個月時維生素C發(fā)生明顯衰減，衰減率分別為23.83%±1.50%，20.65%±1.73%和24.68%±1.95%。維生素C發(fā)生衰減的原因可能為基粉在包裝時無法控制內(nèi)部的氧氣，由于包裝中氧氣等因素的影響，維生素C發(fā)生明顯衰減。

維生素B1、維生素B2、維生素B6、煙酰胺、泛酸、生物素在貯存期無明顯衰減。鹽酸硫胺素對熱穩(wěn)定（170 ℃），在室溫和低水分活度時很穩(wěn)定。核黃素在中性和酸性條件下極穩(wěn)定，堿性條件下迅速分解，遇光則分解更快，對氧化劑較穩(wěn)定。在低pH條件下所有形式的維生素B6都很穩(wěn)定，試驗樣品中維生素B6的化合物來源為鹽酸吡哆醇，鹽酸吡哆醇有良好的穩(wěn)定性，但容易發(fā)生光誘導降解，避光保存對維生素B6的穩(wěn)定性至關重要。煙酰胺對熱、光、氧、酸、堿都十分穩(wěn)定。D-泛酸鈣因其穩(wěn)定性和不易潮解，常作為泛酸的化合物來源，泛酸對熱、光和氧很穩(wěn)定，對酸和堿敏感，在pH 5～7的水溶液中最穩(wěn)定。生物素對熱、光和氧很穩(wěn)定，極酸或極堿會導致生物素分解。

2.3 礦物質衰減分析

食品中礦物質的主要作用是以一種平衡和生物可利用的形式提供必需營養(yǎng)素來源。礦物質可分為常量元素（或大量元素）和微量元素（或痕量元素）2類。食品中必需礦物質的濃度和/或生物利用率偏低時，可采用強化的方法以保證人體的足夠攝入。嬰幼兒配方奶粉基粉的礦物質衰減分析如表4所示。

表4 嬰幼兒配方奶粉基粉的礦物質衰減率表（n=3）單位：%

結果表明，嬰兒配方奶粉基粉、較大嬰兒配方奶粉基粉、幼兒配方奶粉基粉在貯存12個月時，礦物質均未發(fā)生明顯衰減，在貯存期內(nèi)相對穩(wěn)定，且嬰兒配方奶粉基粉、較大嬰兒配方奶粉基粉和幼兒配方奶粉基粉礦物質的衰減趨勢基本一致。與維生素相比，礦物質一般對熱、光、氧化劑、極端pH或其他能影響有機營養(yǎng)素的因素表現(xiàn)出很高的穩(wěn)定性[12]。

2.4 其他營養(yǎng)素衰減分析

嬰幼兒配方奶粉中會添加一些對嬰幼兒有益的可選擇性營養(yǎng)素，如膽堿、肌醇、?；撬?、左旋肉堿等。嬰幼兒配方奶粉基粉的其他營養(yǎng)素衰減分析如表5所示。

結果表明，嬰兒配方奶粉基粉、較大嬰兒配方奶粉基粉、幼兒配方奶粉基粉在貯存12個月時，其他營養(yǎng)素（膽堿、肌醇、牛磺酸、左旋肉堿）均未發(fā)生明顯衰減。膽堿的化合物來源有氯化膽堿和酒石酸氫膽堿2種，和氯化膽堿相比，酒石酸氫膽堿因不易吸潮的性質應用更加廣泛，膽堿非常穩(wěn)定，在食品貯存和加工過程中不會有太大損失。肌醇在貯存期內(nèi)相對穩(wěn)定，幾乎未發(fā)生衰減。牛磺酸化學性質不活潑，有研究發(fā)現(xiàn)[14]，在奶粉基質中，牛磺酸十分穩(wěn)定，其穩(wěn)定性不受儲存時間、溫度、光線以及加熱食用處理過程等因素的影響。左旋肉堿的化合物來源有左旋肉堿和左旋肉堿酒石酸鹽2種，與左旋肉堿相比，左旋肉堿酒石酸鹽不容易潮解因而常被添加到配方奶粉中，其穩(wěn)定性很好，可以在pH 3～6的溶液中放置1年以上，能耐高溫，在食品的加工和儲藏中幾乎無降解。

3 結論

嬰幼兒配方奶粉基粉在貯存期間，營養(yǎng)素衰減率分析結果表明：宏量營養(yǎng)素未發(fā)生明顯衰減；維生素中維生素B12、葉酸和維生素C發(fā)生明顯衰減，其他維生素未發(fā)生明顯衰減；礦物質在貯存期內(nèi)相對穩(wěn)定；其他營養(yǎng)素膽堿、肌醇、?；撬帷⒆笮鈮A未發(fā)生明顯衰減。總體來看，嬰幼兒配方奶粉基粉在貯存期內(nèi)除個別營養(yǎng)素出現(xiàn)比較明顯的衰減，大部分營養(yǎng)素穩(wěn)定性較好。對于以嬰幼兒配方奶粉基粉為主要原料通過干法工藝生產(chǎn)的嬰幼兒配方奶粉產(chǎn)品，在配方設計時應特別關注維生素B12、葉酸和維生素C的衰減情況，以確保產(chǎn)品在貨架期內(nèi)符合食品安全國家標準和大于等于標簽值80%的要求。