一種特殊用途嬰幼兒配方奶粉的理化性及蛋白質(zhì)功效比分析

孫義玄，鄧杰，郭明若，王利，王青云，包怡紅

（1.東北林業(yè)大學林學院，哈爾濱150040；2.吉林大學食品科學與工程學院，長春130062；3.黑龍江省完達山乳業(yè)股份有限公司，哈爾濱150060）

一種特殊用途嬰幼兒配方奶粉的理化性及蛋白質(zhì)功效比分析

孫義玄1，鄧杰2，郭明若2，王利3，王青云3，包怡紅1

（1.東北林業(yè)大學林學院，哈爾濱150040；2.吉林大學食品科學與工程學院，長春130062；3.黑龍江省完達山乳業(yè)股份有限公司，哈爾濱150060）

研制了一種特殊用途嬰幼兒配方奶粉，并對其理化性及功能性進行研究。通過大鼠生長實驗，測定蛋白質(zhì)功效比值（Protein Efficiency Ratio,PER)。結(jié)果表明：研制出的配方奶粉化學成分與設(shè)計值相符。滲透壓734.08 kPa，符合嬰幼兒體液平衡的需求。奶粉的流動性評價和溶解度良好。研制奶粉組動物的體重增長率是酪蛋白組動物體重增長率的2.19倍，與進口市售同類奶粉組動物增重率無顯著性差異。研制奶粉的PER為4.2，與進口市售嬰幼兒奶粉相同，是酪蛋白組PER的1.69倍。研制奶粉具有較好的促進生長能力，為研制具有特殊功效的嬰幼兒配方奶粉奠定了基礎(chǔ)。

配方奶粉；理化性；功能性；蛋白質(zhì)功效比值

0 引 言

嬰幼兒配方奶粉是指以牛乳羊乳及其加工制品為主要原料，加入適量的維生素、礦物質(zhì)和其他輔料加工而成的[1-2]。而母乳化配方奶粉則是以母乳為標準，使其最大限度地接近母乳，符合嬰兒消化吸收的特性并達到其營養(yǎng)需求[3-5]。

模擬人乳的母乳化嬰兒配方奶粉需要多個步驟才能逐步實現(xiàn)[6-7]。蛋白質(zhì)功效比值（protein efficiency ratio，PER）是測定蛋白質(zhì)生物利用率最常用的方法[8]。任何蛋白質(zhì)的PER都可以用參比酪蛋白的PER值2.5校正測得的PER值來表示[9-10]本研究設(shè)計了一款適合于嬰幼兒甚至早產(chǎn)和低出生體重兒食用的配方奶粉，進行功能性分析研究，應(yīng)用GB10767-1997[11]和 AOAC 960.48[12]標準開展大鼠生長動物實驗，測定特殊用途嬰幼兒配方奶粉的PER。為系列嬰幼兒奶粉的研究提供理論基礎(chǔ)。

1 實 驗

1.1 材料與儀器

特殊用途嬰幼兒配方奶粉（由吉林大學功能乳品研究室提供），進口市售嬰幼兒奶粉。

實驗鼠清潔級初斷乳的SPF級雄性Wistar大鼠36只，體質(zhì)量60 g左右，鼠齡21 d。

無水脂肪、濃硫酸、鹽酸、硼酸、硫酸銅、硫酸鉀、氫氧化鈉、無水乙醇、甲基紅、溴甲酚綠、過氧化氫、無水乙醚、石油醚、氨水、碘溶液、活性炭、乙酸鎂。

消化裝置，滴定裝置，天平，水分分析儀，萬用電磁爐，送風干燥箱。

1.2 方法

1.2.1 配方奶粉工藝流程

鮮乳驗收→凈乳→降溫暫存→配料→預(yù)熱→均質(zhì)→冷卻暫存→殺菌→濃縮→噴霧干燥→接粉→冷卻→包裝→檢驗→入庫→出廠

1.2.2 奶粉的設(shè)計配方

特殊用途嬰幼兒配方奶粉研制依據(jù)的國家標準，GB 14880-2012，即《食品營養(yǎng)強化劑使用標準》；GB 2760-2011，即《食品添加劑使用標準；GB 10765-2010，即《嬰兒配方食品》；GB 25596-2010，即《特殊醫(yī)學用途嬰兒配方食品通則》；

其中，對促進嬰幼兒生長配方產(chǎn)品要求如下：1.能量、蛋白質(zhì)及某些礦物質(zhì)和維生素的含量應(yīng)高于本標準第4.4項必需成分的相關(guān)規(guī)定；2.促進嬰幼兒生長配方應(yīng)采用容易消化吸收的中鏈脂肪酸作為脂肪的部分來源，但中鏈脂肪酸不應(yīng)超過總脂肪的40%。檢測相應(yīng)指標時，應(yīng)符合2010版的GB 5413系列嬰幼兒食品和乳品中成分的測定標準。根據(jù)此原則分別得到實驗室小試產(chǎn)品和中試產(chǎn)品，作為后期實驗原料。

1.2.3 奶粉理化成分分析

按照GB 10765-2010《嬰兒配方食品》的要求，對嬰兒配方奶粉各項指標進行檢測。

1.2.4 奶粉滲透壓測定

測滲透壓時，用50 ℃新制的蒸餾水按照設(shè)計的沖調(diào)比例溶解一定量的自制奶粉，恒溫50 ℃磁力攪拌1 h，使奶粉充分溶解，得到比較穩(wěn)定的滲透壓。儀器用室溫25℃的蒸餾水調(diào)零后，對樣品進行測定，至少做3次平行實驗[13]。

1.2.5 粉體物性分析方法

將自制特殊用途嬰幼兒配方奶粉混合均勻后取樣，按照相應(yīng)操作要求進行粉體流動性評價檢測。

粉體的流動性是固體制劑制備過程中必須考慮的重要性質(zhì)，流動性不僅影響正常的生產(chǎn)過程，而且影響制劑質(zhì)量，如重量差異和含量均勻度等。

（1）休止角。本次研究使用英國Copley公司的粉末流動性測試儀BEP2以固定圓錐法進行測定。

（2）壓縮度。將待測奶粉樣品精密稱定后，輕緩地加入量筒中，測量體積，記算松裝密度；然后按照GB/ T 21354-2008/ISO 3953:1993《粉末產(chǎn)品振實密度測定通用方法》的要求測量振實密度。壓縮度為

C=(ρf-ρ0)/ρf，

式中：C為壓縮度；ρf為振實密度；ρ0為松裝密度。

1.2.6 溶解性評價

根據(jù)GB 5413.29-2010，即《嬰幼兒食品和乳品溶解性的測定》方法對自制特殊用途嬰幼兒配方奶粉和市售嬰幼兒奶粉分別進行檢測[14]。

1.2.7 動物實驗

1.2.7.1 動物選擇

清潔級初斷乳的SPF級雄性Wistar大鼠36只，體質(zhì)量60 g左右，鼠齡21 d。

1.2.7.2 動物分組

將動物按照體質(zhì)量隨機分為3組，每組12只，分別喂食不同飼料。組1為參比組，飼料中蛋白質(zhì)來源僅為ANRC參比酪蛋白；組2為目標實驗組，飼料中蛋白質(zhì)來源僅為自制嬰幼兒配方奶粉；組3為對比實驗組，飼料中蛋白質(zhì)來源僅為市售嬰幼兒奶粉。

各組飼料中蛋白質(zhì)質(zhì)量分數(shù)均為8.0%，脂肪質(zhì)量分數(shù)均為16.4%，總碳水化合物質(zhì)量分數(shù)均為64.6%，其中乳糖質(zhì)量分數(shù)均為43.5%。

1.2.7.3 實驗期

適應(yīng)期：開始實驗前，動物需先經(jīng)過7 d的適應(yīng)環(huán)境階段。所有動物均在不銹鋼大鼠籠內(nèi)單獨飼養(yǎng)，自由進食普通飼料、自由飲水。

實驗期：實驗期28 d，在此期間，動物單籠飼養(yǎng)，分別喂各組實驗飼料。動物自由攝食及飲水。在實驗期間盡可能保持實驗組動物與參考（標準）酪蛋白組動物的全部環(huán)境條件一致。

實驗期間記錄內(nèi)容：①實驗開始時每只大鼠的體質(zhì)量（精確至0.1g）；②每天各只大鼠的體重和飼料攝取量；③實驗最后一天記錄大鼠的體重和攝食量[15-16]。

2 結(jié)果與分析

2.1 理化成分

成分分析包括蛋白質(zhì)、脂肪、碳水化合物、灰分、各種維生素與礦物質(zhì)等項目的含量測定，結(jié)果如表1所示。

由表1可以看出，各項指標均與設(shè)計值相近，尤其是蛋白質(zhì)、脂肪、碳水化合物無論是小試還是中試產(chǎn)品均與設(shè)計值非常接近；而水分、灰分、膽堿、亞油酸、亞麻酸和牛磺酸中試比小試略有提高；礦物質(zhì)質(zhì)量分數(shù)和維生素質(zhì)量分數(shù)普遍小試較高而中試接近，高于設(shè)計值；鈣、鎂、硒、碘和維生素B1小試質(zhì)量分數(shù)比設(shè)計值略低，可能是由于小試中產(chǎn)量小，添加的成分太少導(dǎo)致混合不均勻而致。

2.2 滲壓測定

小試和中試生產(chǎn)的自制特殊用途嬰幼兒配方奶粉與進口市售嬰幼兒奶粉按照同樣的比例12.9 g粉：90 mL溫開水分別沖調(diào)，測定的滲透壓值結(jié)果如表2所示。

小試產(chǎn)品滲透壓低于進口市售產(chǎn)品，經(jīng)過調(diào)整后，中試生產(chǎn)的自制特殊用途嬰幼兒配方奶粉的滲透壓檢測值與進口市售嬰幼兒奶粉相同。滲透壓與溶液中離子含量具有直接的關(guān)系，由于嬰幼兒的腎臟發(fā)育不完全，較高滲透壓的產(chǎn)品不易消化吸收，并且影響到腎臟等相關(guān)泌尿系統(tǒng)的發(fā)育，因此在國外同類產(chǎn)品中往往要測定產(chǎn)品的滲透壓，但此項指標在我國文獻中少有報道。

2.3 奶粉流動性評價

2.3.1 休止角分析

對自制特殊用途嬰幼兒配方奶粉和進口市售嬰幼兒奶粉分別進行休止角的測定，結(jié)果如表3所示。

在測定粉體流動性時休止角是指粉體堆積體形成的坡面與水平面所成的最大角。休止角的大小說明粒子與水平表面或者粒子之間相互摩擦力的大小，休止角越小表明流動性越好，反之，則流動性越差。休止角受到多種因素的綜合影響，包括物料混合程度、顆粒大小、表面性質(zhì)、荷電、濕度、堆積體的顆粒位置分布等[17]。休止角的測定是檢驗粉體流動性好壞的最簡便的方法[18]。有研究表明，在一定的沖擊高度下，角度測定數(shù)值與沖擊高度基本符合線性關(guān)系[19]。

表1 自制嬰幼兒配方粉成分檢測結(jié)果

表2 滲透壓測定結(jié)果

表3 奶粉休止角的測定結(jié)果

當粉末從75 mm高度落下時，將自制特殊用途嬰幼兒配方奶粉與對照奶粉的休止角作比較，P=0.145，因為P＞0.05，故二者方差為齊性。“單因素ANOVA”分析結(jié)果，P為0，故二者在75 mm時休止角差異極顯著。當粉末從80 mm高度落下時，方差齊性檢驗結(jié)果中P為0.055，由于P＞0.05，故二者方差為齊性。“單因素ANOVA”分析結(jié)果中P為0.002，由于P小于0.01，故二者在80 mm時休止角差異極顯著。當粉末從85 mm高度落下時，方差齊性檢驗結(jié)果中P為0.656，由于P＞0.05，故二者方差為齊性。“單因素ANOVA”分析結(jié)果顯示P=0，故二者在85 mm時休止角差異極顯著。從分析結(jié)果可以看出無論受試奶粉從75，80 mm還是85 mm下落，自制特殊用途嬰幼兒配方奶粉的休止角總是顯著小于對照的進口奶粉，說明研制奶粉的流動性更好。檢測時，自制奶粉的水分質(zhì)量分數(shù)在1%左右，低水分質(zhì)量分數(shù)使得粉粒間作用力較小，從而獲得較低的粘度，體現(xiàn)出更好的流動性。

2.3.2 壓縮度分析

對自制特殊用途嬰幼兒配方奶粉和進口市售嬰幼兒奶粉分別進行壓縮度的測定，結(jié)果如表4所示。

表4 奶粉壓縮度的測定結(jié)果

壓縮度表示振動流動時粉體的流動性，可評價振動加料、振動篩振動填充與振動流動等。粉末的振實密度對于粉末產(chǎn)品的包裝、貯存和運輸用容器的設(shè)計具有指導(dǎo)作用。實踐證明，壓縮度在20%以下時流動性較好，當壓縮度達到40%～50%時粉體很難從容器中流出[20]。

研制奶粉與進口市售嬰幼兒奶粉比較，P=0.630，因為P＞0.05，故二者方差為齊性。“單因素ANOVA”分析結(jié)果，P為0.113，由于P大于0.05，故二者壓縮度無顯著性差異。從實驗結(jié)果可以看出，自制特殊用途嬰幼兒配方奶粉與進口市售嬰幼兒奶粉的壓縮度相近。

2.4 奶粉溶解性分析

對自制特殊用途嬰幼兒配方奶粉和進口市售嬰幼兒奶粉分別進行溶解性的測定，結(jié)果如表5所示。

表5 奶粉溶解性和pH值的測定結(jié)果 %

從實驗結(jié)果可以看出，對于溶解性，自制奶粉P= 0.468（P＞0.05），故二者方差為齊性。“單因素ANOVA”分析結(jié)果，P=0.078（P＞0.05），故二者溶解性無顯著差異；對于pH值，自制奶粉P=0.561（P＞0.05），故二者方差為齊性。“單因素ANOVA”分析結(jié)果，P=0.005（P小于0.01），故二者pH值具有極顯著性差異。綜上，這款自制奶粉的溶解性較對照的進口市售奶粉略低，而pH值略高，二者溶解性差異不顯著，pH值差異極顯著，但是二者均在人體可攝入的pH值范圍之內(nèi)。

2.5 動物飼料配方及日糧制作

參照《中華人民共和國國家標準GB10767-1997嬰幼兒配方粉及嬰幼兒補充谷粉通用技術(shù)條件》飼料標準配制。各組飼料制作時的配料如表6所示，各原料混合后成品飼料中各種成分質(zhì)量分數(shù)如表7所示。向南通特洛菲飼料科技有限公司定制3種混合均勻的實驗用飼料各8 kg，真空密封包裝郵寄到動物飼養(yǎng)室，置于4℃冷藏。

表6 實驗動物飼料的配料 %

表7 實際測得飼料中成分質(zhì)量分數(shù) %

2.6 動物實驗結(jié)果分析

2.6.1 大鼠體質(zhì)量變化情況

實驗期開始時，參比酪蛋白組，自制特殊用途嬰幼兒配方奶粉組和進口市售嬰幼兒奶粉組實驗動物的體質(zhì)量經(jīng)統(tǒng)計分析表明，差異無統(tǒng)計學意義(P＞0.05)。

圖1 大鼠體質(zhì)量隨時間變化

圖1為實驗期實驗大鼠的體重隨喂養(yǎng)時間變化。圖1中，L代表酪蛋白組，Z代表自制特殊用途嬰幼兒配方奶粉組，H代表對照市售嬰幼兒奶粉組。由圖1可以看出，三組大鼠實驗期間體重均穩(wěn)步增長，自制奶粉組和對照奶粉組動物體重增加趨勢明顯超過酪蛋白組。經(jīng)SPSS檢驗，三組實驗鼠體質(zhì)量之間P=0.872（＞0.05），故三組試驗鼠體質(zhì)量隨時間的變化之間方差齊性。將研制奶粉組與酪蛋白組大鼠體質(zhì)量相比較，P=0（＜0.01），差異極顯著，將自制奶粉組與對照奶粉組相比較，P=0.750（＞0.05），無顯著性差異。

表8 實驗大鼠體質(zhì)量增長情況

表8中，L代表酪蛋白組，Z代表自制促進嬰幼兒生長配方奶粉組，H代表對照進口市售嬰幼兒奶粉組。此表列出實驗期間大鼠的初始體質(zhì)量、結(jié)束體質(zhì)量、增質(zhì)量和增重率，可以看出研制奶粉組和對照奶粉組的體質(zhì)量增重率均明顯高于酪蛋白組，但是研制奶粉組與對照進口市售奶粉組增重率的差異并不顯著。研制奶粉組動物的體質(zhì)量增長率約是酪蛋白組動物體質(zhì)量增長率的2.19倍。

2.6.2 大鼠日攝食量變化情況

實驗期間，每天早上在相同時間點記錄大鼠的攝食量，實驗結(jié)果如圖2所示。

圖2 大鼠攝食量隨時間變化

由圖2可以看出，三組大鼠實驗期中每日的攝食量隨喂養(yǎng)時間變化的情況。實驗期28天中，三組試驗鼠日攝食量之間方差齊性P=0.412（＞0.05），故三組實驗鼠日攝食量隨時間的變化之間方差齊性。進一步分析組間日攝食量得到，自制奶粉組與酪蛋白組相比較，P= 0（＜0.01），差異極顯著，但是自制奶粉組與對照奶粉組相比較P=0.652（＞0.05），差異不顯著。

2.6.3 PER值的比較分析

表9中所示為實驗期間三組大鼠的體質(zhì)量總增質(zhì)量、總攝食量和PER值，可以看出研制奶粉組和對照奶粉組的PER均明顯高于酪蛋白組，但是研制奶粉與對照進口市售奶粉差異不大。經(jīng)SPSS檢驗，三組受試蛋白PER之P=0.187（＞0.05），故三組受試蛋白PER隨喂養(yǎng)時間的變化之間方差齊性。進一步分析得到，研制奶粉組與酪蛋白組相比較，P=0（＜0.01），差異極顯著，自制奶粉組與對照奶粉組相比較，P=0.936（＞0.05），差異不顯著。研制奶粉組的PER約是參比酪蛋白組PER的1.69倍。

國際AOAC規(guī)定，受試蛋白質(zhì)質(zhì)量與酪蛋白對照組相比較，PER大于2.0的蛋白質(zhì)通常認為是高質(zhì)量，1.5～2.0為中等質(zhì)量，而小于1.5則認為質(zhì)量較低。

表9 實驗大鼠PER計算結(jié)果

實驗結(jié)果顯示，參比酪蛋白的PER為1.61，校正后，自制促進嬰幼兒生長配方奶粉的PER為4.2，與作為對照的進口市售嬰幼兒奶粉PER相同，具有很好的促進生長能力，說明受試奶粉含有高質(zhì)量的蛋白質(zhì)，受試奶粉的蛋白質(zhì)營養(yǎng)價值較高。

3 結(jié) 論

本研究對研制出的特殊用途嬰幼兒配方奶粉進行化學成分分析，結(jié)果與設(shè)計值相符，研制奶粉的滲透壓為734.08 kPa，與對照市售奶粉的滲透壓相同，符合嬰幼兒體液平衡的需求。無論受試奶粉從75，80 mm還是85 mm下落，自制促進嬰幼兒生長配方奶粉的休止角總是顯著小于對照的進口奶粉。研制奶粉與對照進口奶粉的壓縮度無顯著性差異。兩款奶粉的溶解性無顯著差異。

大鼠生長實驗結(jié)果顯示，研制奶粉組動物的體質(zhì)量增長率約是酪蛋白組動物體質(zhì)量增長率的2.19倍，研制與進口市售奶粉組動物增重率無顯著性差異。研制奶粉的PER為4.2，與進口市售嬰幼兒奶粉相同，是參比酪蛋白組PER的1.69倍，研制奶粉和對照的進口奶粉都具有很好的促進生長能力。

[1]李曉東,蔣琛.我國嬰幼兒配方奶粉生產(chǎn)技術(shù)的現(xiàn)狀及展望[J].乳業(yè)科學與技術(shù),2013,36(2):34-38.

[2]HOVI P,ANDERSON S,ER IKSSON J G,et al.Glucose regulation in young adults with very low birth weight[J].New England Journal of Medicine,2007,356(20):2053-2063.

[3]HAY WW JR,LUCAS A,HEIRD W C,et al.Workshop summary:nutrition of the extremely low birthweighr infant[J]..Pediatrics,1999,104 (6):1360-1368.

[4]LOU IA,RAAB A,OBLADEN M,et al.Nutritional zinc balance in extremely low-birth-weight infants[J].Journal of Pediatric Gastroenterology and Nutrition,2001,32(4):438-442.

[5]CATHERINE J.Nutrient requirements for preterminfant formulas[J]. Journal of Nutrition,2002,132(6):l395s-1577s.

[6]PLAZA-ZAMORA J,SABATER-MOLINA M,Rodriguez-Palmero M,et al.Polyamines in human breast milk for preterm and terminfants [J].British Journal of Nutrition,2013,110(3):524-528.

[7]JUN W,XIAN-WEIC,JUN Z,et al.Peptidome analysis of human skim milk in term and preterm milk[J].Biochemical and Biophysical Research Communications,2013,438(1):236-241.

[8]郭明若.功能性食品學[M].北京:中國輕工業(yè)出版社,2011:207.

[9]KREISSL A,ZWIAUER V,REPA A,et al.Effect of fortifiers and additional protein on the osmolarity of human milk:Is it still safe for the premature infant[J].Journal of Pediatric Gastroenterology and Nutrition, 2013,57(4):432-437.

[10]劉曉娜.極低出生體重早產(chǎn)兒腸道內(nèi)喂養(yǎng)新進展[J].護理實踐與研究,2012(1):134-135.

[11]GB10767-1997《嬰幼兒配方粉及嬰幼兒補充谷粉通用技術(shù)條件》.

[12]RAITEN D J,Talbot JM,W aters JH.Assessment of nutrient requirements for infant formulas[R].Prepared by the Life Sciences Research O ffice,9650 Rockville Pike,Bethesda MD.The Journal of Nutrition, 1998,128(Supplement11S):2059s-2294s.

[13]RAGHAVENDRA R,GEORGIEFF M K.Iron therapy for preterminfants[J].Clinics in Perinatology,2009,36(1):27-42

[14]GB5413.29-2010,嬰幼兒食品和乳品溶解性的測定[S].北京:中華人民共和國衛(wèi)生部,2010.

[15]JIMENEZ MAR IA J,ESTEBAN L,ROBLESA.Production of triacylglycerols rich in palmitic acid at position 2 as intermediates for the synthesis of humanmilk fat substitutes by enzymatic acidolysis[J].PROCESS,2010,45(3):407-414.

[16]LUCAS A,FEWTRELL M S,MORLEY R,et al.Randomized trial of nutrient-enriched formula versus standard formula for postdischarge preterminfants[J].Pediatrics,2001,108(3):703-711.

[17]李艷潔,徐泳.用離散元模擬顆粒堆積問題[J].農(nóng)機化研究,2005,(2): 57-58.

[18]董玉秀,宋珍鵬,崔素娟.對休止角測定方法的討論[J].中國藥科大學報,2008,39(4):317-320.

[19]於海明,龔紅菊,韓英.谷物休止角圓盤式快速測試儀的設(shè)計GN試驗[J].糧油加工與食品機械,2005,(12):75-76.

[20]GB/T 21354-2008/ISO 3953:1993,粉末產(chǎn)品振實密度測定通用方法[S].北京:中華人民共和國國家質(zhì)量監(jiān)督檢驗檢疫總局與中國國家標準化管理委員會,2008.

Physical,chemical and functional analysis of a special infant formula

SUN Yi-xuan1，DENG Jie2，GUO Ming-ruo2，WANG Li3,WANG Qing-yun3,BAO Yi-hong1
(1.College of Forestry Nurtheast Forestry University，Harbin 150040，China；2.College of Food science and Engineering,Jilin University，Changchun 130062，China；3.Heilongjiang Wondersun Dairy Co.,Ltd,Harbin 150060,China)

A special infant formula(SIF)was developed and analyzed for physicochemical properties and protein efficiency ratio(PER).Results showed that chemical composition of SIF fitted the designed values and osmolality met the needs of infant isohydria with a value of 734.08kPa.The new SIF exhibited better fluidity and solubility.Growth rate of rats in the SIF group was 2.19 times of casein group,and there was no significant difference in PER between the SIF group and commercial control group.SIF showed a similar value of PER to commercial control group with the value of 4.2,compared with the value of casein group 2.5.Results indicated that the new product may enhance infants’growth effectively and provide theory basis for development of special infant formula.

special infant formula;physicochemical properties;PER

TS252.51

A

1001-2230(2016)05-0004-05

2016-01-16

孫義玄（1990-），男，博士研究生，研究方向為功能性食品。

包怡紅