輔食營養補充品貨架期內營養素的穩定性及疊加風險研究

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(1.美廬生物科技股份有限公司技術研發中心,江西九江 332005; 2.九江市特醫食品工程技術研究中心,江西九江 332000)

輔食營養補充品作為一種含多種微量營養素(維生素和礦物質)的補充品,其中可含或不含食物基質和其他輔料,非常適合添加在6～36月齡嬰幼兒即食輔食中食用,也可用于37～60月齡兒童。主要可分為三大類:輔食營養素補充片、輔食營養素補充食品和輔食營養素撒劑[1]。許多干預實驗已經證實,添加輔食營養補充品對嬰幼兒的生長發育有明顯的改善作用,24月齡以前輔食強化補充對兒童后期的智力發育成長也有一定的積極作用[2-7]。在家庭輔食的基礎上,進行一定的微量營養素補充,對于促進嬰幼兒早期的營養與健康具有重大的意義[8-10]。因此,如何科學地設計輔食營養補充品的營養素組成顯得尤為重要。

貨架期,即從食品的生產到銷售階段產品質量保持穩定的期限[11],是影響產品感官、品質的重要指標。溫度、濕度、光照等因素均會對營養素的穩定性造成影響[12-13],只有熟知貨架期內各營養素的衰減情況,才能使得配方的設計及貨架期的制定更精確、合理。

營養素的食用量是否科學是影響嬰幼兒生理健康的一個重要因素,攝入過量或不足均會對嬰幼兒產生不良效應。對于輔食營養補充品中的營養素種類和含量的設計,不僅需要查找文獻資料進行數據分析和研究了解嬰幼兒的膳食營養需求[14-17],同時還需要結合目標人群的日常飲食組成、產品的貨架期衰減等因素進行綜合評估。研究顯示,營養素攝入過量或不足均會對嬰幼兒產生不良效應[18-19]。目前針對輔食營養補充品在貨架期內營養素穩定性及風險評估的研究還尚未見報道。

本文以《中國居民膳食營養素參考攝入量(2013版)》[20]中的推薦攝入量(recommended nutrient intake,RNI值)及可耐受最高攝入量(tolerable upper intake levels,UL值)為依據,通過加速試驗對5種輔食營養補充品(1種輔食營養素撒劑和4種輔食營養補充食品)在貨架期內營養素的穩定性進行了研究;將輔食營養補充品與8種主流嬰幼兒配方奶粉和5種主流嬰幼兒米粉的營養素進行疊加,對其營養素風險進行了評估,以期為輔食營養補充品的配方設計、貨架期制定以及科學攝入提供一定的參考。

1 材料與方法

1.1 材料與儀器

愛優諾早期營養包(輔食營養素撒劑) 適用于6～36月齡嬰幼兒,愛優諾營養品有限公司;愛優諾(滋血優寶、夜寧優寶、舒暢優寶、祛火優寶)營養包(輔食營養素補充食品) 適用于6～36月齡嬰幼兒及37～60月齡兒童,愛優諾營養品有限公司;惠氏S-26金裝2段愛兒樂較大嬰兒配方奶粉 惠氏營養品(中國)有限公司;雅培菁摯純凈藍罐嬰兒奶粉2段 Abbott Ireland公司;美贊臣藍臻Enfinitas2段嬰兒奶粉 Mead Johnson B.V.公司;飛鶴星飛帆2段較大嬰幼兒配方奶粉 黑龍江飛鶴乳業有限公司;圣元優博58奶粉2段 圣元營養食品有限公司;貝因美菁愛較大嬰兒奶粉2段 貝因美嬰童食品股份有限公司;君樂寶樂鉑較大嬰兒奶粉2段 河北君樂寶君源乳業有限公司;愛優諾較大嬰兒配方羊奶粉2段 愛優諾營養品有限公司;嘉寶(Gerber)嬰幼兒米粉混合蔬菜營養米粉三段(8～36月齡) 美國嘉寶產品公司;亨氏(Heinz)嬰兒米粉鐵鋅鈣奶營養米粉(6～36月齡) 美國亨氏公司;貝因美(Beingmate)嬰兒米粉鐵鋅鈣營養米粉(6～36月齡) 貝因美嬰童食品股份有限公司;雀巢?金裝寶貝營養+鈣鐵鋅營養米粉(6～36月齡) 雙城雀巢有限公司;喜寶有機嬰幼兒燕麥大米粉(6～36月齡) 德國HiPP喜寶公司。

101-3A電熱恒溫鼓風干燥箱 上海錦屏儀器儀表有限公司;BSA224S分析天平、Quintix125D-1CN分析天平 賽多利斯(上海)貿易有限公司;JY20002電子天平、JY5002電子天平 上海上天精密儀器有限公司;SHH-100SD-2二箱式藥品穩定性試驗箱 上海建恒儀器有限公司;LC-20A高效液相色譜儀、AA6880原子吸收分光光度計 日本島津公司;multiskan FC-357-903593酶標儀 賽默飛世爾科技(上海)有限公司。

1.2 實驗方法

1.2.1 樣品準備 試驗樣品均為正常商業化生產條件下進行生產的產品,采用真空充氮條袋包裝,其中愛優諾早期營養包(輔食營養素撒劑)的規格為2 g/條,四種愛優諾(舒暢優寶、滋血優寶、祛火優寶、夜寧優寶)營養包的規格為10 g/條。五種樣品每種各準備500 g,分為兩份,一份作為試驗樣品,一份作為對照樣品(置于室溫干燥陰涼處存放)。

1.2.2 穩定性試驗 參考《特殊醫學用途配方食品穩定性研究要求(試行)》(2017修訂版)、陳永斌等[21]研究中加速試驗的試驗方法,本試驗采用加速試驗(溫度40±2 ℃,相對濕度RH 75%±5%的藥品穩定性試驗箱中進行營養粉加速氧化試驗)的方法來測定樣品中各營養素的穩定性。根據Arrhenius經驗公式,對于常規化學反應,在一定溫度范圍內,反應溫度升高10 ℃,反應速率常數提高一倍,即40 ℃條件下營養粉氧化速率等于20 ℃(室溫)條件下氧化速率的4倍,也就是在40 ℃藥品穩定性試驗箱中存放7 d,相當于在室溫條件下存放28 d。營養包的保質期為18個月,試驗計劃在40 ℃藥品穩定性試驗箱中存放4.5個月,并計算各營養素的衰減率。

加速保存4.5個月后,檢測成品的營養素含量,計算貨架期內各營養素的損失。采用平均衰減率(Average attenuation rate,AAR)進行計算,公式如下:

1.2.3 營養素的檢測方法 按照國標規定的方法進行各營養素的檢測,具體檢測方法見表1。

表1 營養素的檢測方法Table 1 Detection methods for nutrients

1.3 數據處理

使用Excel 2016及SPSS 19.0軟件進行數據處理和分析。

2 結果與分析

2.1 輔食營養素撒劑穩定性分析

表2顯示了輔食營養素撒劑中各營養素首檢(0個月)和加速末(4.5個月)的檢測結果與GB22570[33]中規定的6～12月齡和13～36月齡嬰幼兒營養素推薦攝入量的對比情況。從表2中可以看出,在加速后樣品中營養素的含量發生了不同程度的衰減,其中維生素B1的AAR最高,為34.62%,其次是維生素D、B12、B6、A、B2和泛酸,AAR分別為30.77%、30.14%、29.41%、29.10%、25.00%和25.00%,相對穩定的是鈣(5.22%)。這種衰減差異性可能是因為相比于常量元素,微量元素在生產、儲存過程中更容易損失[34]。由于產品設計之初就考慮到了營養素的衰減情況,因此,加速試驗后所有營養素的檢測值均在產品的標簽標識值誤差范圍內,并符合相應的國家標準要求。

表2 輔食營養素撒劑(6～36月齡)加速試驗檢測分析結果Table 2 The results of the accelerated test of sprinkles for complementary food supplement(6～36 months old)

2.2 輔食營養補充食品穩定性分析

表3顯示了四種輔食營養素補充食品中各營養素首檢(0個月)和加速末(4.5個月)的檢測結果與GB22570[33]中規定的6～12月齡和13～60月齡嬰幼兒及兒童營養素推薦攝入量的對比情況。從表3中可以看出,四種營養包中相對穩定的營養素均為蛋白質和鈣,相對不穩定的營養素有維生素A、D、B1、B2、B6和B12。對于營養包1(舒暢優寶),AAR最高的是維生素D(30.99%),其次是維生素B6(26.03%)、A(25.77%)、B1(25.30%)和B2(25.00%);對于營養包2(滋血優寶),AAR最高的是維生素B6(33.33%),其次是維生素A(30.74%)、B2(28.00%)、D(22.37%)和B1(17.81%);對于營養包3(祛火優寶),AAR最高的是維生素D(33.82%),其次是維生素A(27.45%)、B6(26.03%)、B1(25.93%)和B2(25.00%),此外蛋白質的AAR值為負值,可能是因為系統誤差;對于營養包4(夜寧優寶),AAR最高的是維生素D(30.88%),其次是維生素B6(26.03%)、A(26.02%)、B1(25.84%)和B2(25.64%)。不同品種的輔食營養補充食品其營養素的AAR存在明顯的差異,這可能和配方原料、生產和實驗環境因素的不同以及人為操作誤差有關。從表3中也可以看出,加速4.5個月后四種營養包中各營養素的檢測值均在產品的標簽標識值誤差范圍內,并符合相應的國家標準要求,這和輔食營養素撒劑一致。

表3 四種輔食營養補充食品(6～60月齡)加速試驗檢測分析結果Table 3 The results of the accelerated test of four nutrient-dense food supplements for complementary feeding(6～60 months old)

2.3 輔食營養素撒劑營養素的疊加風險評估

營養素攝入過量,機體不能完全吸收利用,會加重嬰幼兒腎臟功能的負擔;營養素攝入不足,不能滿足嬰幼兒正常生長發育的需要,會導致嬰幼兒生長發育遲緩[35]。因此,如何保證輔食營養補充品中各營養素充足而不過量,也是配方設計過程中應該考慮的要點。

為了評估輔食營養素撒劑配方的科學性和安全性,本實驗進行了2項營養素疊加風險評估。通過對市面上7種主流2段嬰配粉及愛優諾2段嬰配粉的營養成分(共8種主流2段嬰配粉)進行調查統計,以每餐食用8平匙,1平匙4.5 g,一天3次計算,一個嬰幼兒每天需攝入奶粉108 g,從而推算出各種營養素每天的攝入值,并將8種奶粉各營養素的最大、最小值與輔食營養素撒劑中相應營養素的含量進行疊加,計算結果見表4所示。結果表明,在同時攝入嬰配粉和輔食營養素撒劑的情況下,惠氏(751 μg RE)、雅培(750 μg RE)、飛鶴(728 μg RE)以及貝因美(706 μg RE)中維生素A的疊加值超過了《中國居民膳食營養素參考攝入量》推薦的UL值(700 μg RE),惠氏(561 μg)、美贊臣(596 μg)、圣元(542 μg)以及君樂寶(552 μg)中維生素B6的疊加值略低于推薦的RNI值(600 μg),而對于葉酸,除雅培(162 μg)之外,其余7種嬰配粉中葉酸的疊加值均低于葉酸的RNI值(160 μg),其余營養素的疊加攝入量均在《中國居民膳食營養素參考攝入量》推薦的RNI值和UL值范圍內,這說明嬰幼兒在同時攝入惠氏、雅培、飛鶴或貝因美配方奶粉和輔食營養素撒劑時應注意維生素A的攝入量,可適當減少輔食營養素撒劑添加量以免發生維生素A攝入過量風險;在同時攝入惠氏、美贊臣、圣元或君樂寶配方奶粉和輔食營養素撒劑時可額外補充一些富含維生素B6和葉酸的食物,如雞肉、肝、馬鈴薯、菠菜、牛奶、西紅柿等;在同時攝入飛鶴、貝因美或愛優諾配方奶粉和輔食營養素撒劑時只需額外補充一些富含葉酸的食物,通過對市面上5種主流嬰幼兒米粉營養成分進行分析,以每餐25 g,一天2次計算,一個嬰幼兒每天需攝入米粉50 g,從而推算出各種營養素每天的攝入值,并將5種米粉各營養素的最大、最小值與配方中相應營養素的含量進行疊加,計算結果見表5。結果表明,在同時攝入嬰幼兒米粉與輔食營養素撒劑的情況下,除維生素A的疊加值(330.5～388 μg RE)和鋅的疊加值(4.6～5.0 mg)在《中國居民膳食營養素參考攝入量》的RNI值和UL值范圍內以及嘉寶和雀巢中維生素B12的疊加值(1.05 μg)略高于《中國居民膳食營養素參考攝入量》的RNI值(1 μg)之外,其余營養素的疊加值均低于《中國居民膳食營養素參考攝入量》的RNI值,這說明在正常攝取這5種嬰幼兒米粉的情況下,適當的營養素補充非但不會產生安全隱患,反而會對谷類輔助食品的微量營養素有一個很好的補充作用,并且可適當增加輔食營養素撒劑的攝入量或或額外補充一些水果、蔬菜或肉類食品來提高某些營養素(如維生素D、維生素B1、維生素B2、維生素B6、葉酸、鈣、鐵等)的攝入量。許多研究也表明,嬰幼兒在斷奶期最容易缺乏的鈣、鐵、鋅、維生素A、D、B1、B2營養素[36]。綜上評估分析可知,合理地攝入愛優諾輔食營養素撒劑無營養疊加風險。

表4 輔食營養素撒劑與8種主流2段嬰幼兒配方奶粉的營養素疊加分析結果Table 4 The results of nutritional superposition risk analysis of sprinkles for complementary food supplement and 8 kinds of mainstream infant formula(2 period)

表5 輔食營養素撒劑與5種主流嬰幼兒米粉的營養素疊加分析結果Table 5 The results of nutritional superposition risk analysis of sprinkles for complementary food supplement and 5 kinds of mainstream infant rice noodles

2.4 輔食營養補充食品營養素的疊加風險評估

為了評估輔食營養補充食品配方的科學性和安全性,本實驗同樣進行了2項營養素疊加風險評估。輔食營養素補充食品與8種主流2段嬰配粉的營養素疊加分析結果見表6所示。從表6可以看出,與輔食營養素撒劑研究結果相似,在同時攝入嬰配粉與輔食營養補充食品的情況下,惠氏(751 μg RE)、雅培(750 μg RE)、飛鶴(728 μg RE)以及貝因美(706 μg RE)中維生素A的疊加值均高于《中國居民膳食營養素參考攝入量》推薦的UL值(700 μg RE),惠氏(551 μg)、美贊臣(586 μg)、圣元(532 μg)以及君樂寶(542 μg)中維生素B6的疊加值略低于推薦的RNI值(600 μg),而對于葉酸,除雅培(182 μg)和貝因美(178 μg)之外,其余6種嬰配粉中葉酸的疊加值均低于推薦的RNI值(160 μg),其余營養素的疊加攝入量均在《中國居民膳食營養素參考攝入量》推薦的RNI值和UL值范圍內,這說明嬰幼兒在同時攝入惠氏、雅培、飛鶴或貝因美配方奶粉和輔食營養補充食品時,可適當減少輔食營養補充食品添加量以免發生維生素A攝入過量風險;在同時攝入惠氏、美贊臣、圣元或君樂寶配方奶粉和輔食營養補充食品時,可額外補充一些富含維生素B6和葉酸的食物;在同時攝入飛鶴或愛優諾配方奶粉和輔食營養補充食品時只需額外補充一些富含葉酸的食物。總之,嬰幼兒在攝入配方奶粉的時候應注意各營養素的攝入量,根據日食用量的攝入需求,以及所食用的嬰配粉的各營養素含量情況,科學地選擇適合自己的輔食營養補充品進行營養強化。

表6 輔食營養素補充食品與8種主流2段嬰幼兒配方奶粉的營養素疊加分析結果Table 6 The results of nutritional superposition risk analysis of nutrient-dense food supplements for complementary feeding and 8 kinds of mainstream infant formula(2 period)

輔食營養補充食品與5種主流嬰幼兒米粉的營養素疊加分析結果見表7。結果表明,在同時攝入嬰幼兒米粉與輔食營養素補充食品的情況下,除維生素A的疊加值(330.5～388 μg RE)和鋅的疊加值(4.6～5.0 mg)在《中國居民膳食營養素參考攝入量》的RNI值和UL值范圍內以及嘉寶和雀巢中維生素B12的疊加值(1.11 μg)略高于《中國居民膳食營養素參考攝入量》的RNI值(1 μg)之外,其余營養素的疊加值均低于《中國居民膳食營養素參考攝入量》的RNI值,這說明在正常攝取這5種嬰幼兒米粉的情況下,適當地攝入輔食營養補充食品非但不會產生安全隱患,反而會對谷類輔助食品的微量營養素有一個很好的補充,同表5分析結果,可適當增加輔食營養補充食品的攝入量或額外補充一些水果、蔬菜或肉類食品來提高某些營養素的攝入量。綜上評估分析可知,合理地攝取愛優諾輔食營養補充食品無營養素疊加風險。

表7 輔食營養補充食品與5種主流嬰幼兒米粉的營養素疊加分析結果Table 7 The results of nutritional superposition risk analysis of nutrient-dense food supplements for complementary feeding and 5 kinds of mainstream infant rice noodles

3 結論

本文對5種輔食營養補充品貨架期內營養素的穩定性及與嬰幼兒配方奶粉或米粉同時攝入時的疊加風險進行了分析。穩定性試驗結果表明,在加速4.5個月后,所有輔食營養補充品中各營養素均發生了不同程度的衰減。對于輔食營養素撒劑,平均衰減率最高的是VB1,其次是VD、VB12、VB6、VA、VB2和泛酸,平均衰減率最低的是鈣;對于四種輔食營養素補充食品,相對穩定的營養素均為蛋白質和鈣,相對不穩定的營養素有VA、VD、VB1、VB2、VB6和VB12。這種差異性可能與配方原料、生產和實驗環境因素的不同以及微量元素在生產、儲存過程中更容易損失有關。疊加風險分析結果表明,輔食營養補充品與惠氏、雅培、飛鶴或貝因美嬰幼兒配方奶粉同時攝入時可適當減少輔食營養補充品的添加量,以免發生VA攝入過量風險;與惠氏、美贊臣、圣元或君樂寶配方奶粉同時攝入時,可額外攝入一些富含維生素B6和葉酸的食物;與飛鶴、貝因美或愛優諾配方奶粉同時攝入時,只需額外攝入一些富含葉酸的食物。而對于未食用嬰幼兒配方奶粉的目標人群,攝入適量的輔食營養補充品不僅無營養素過量風險,反而是一個很好的營養補充。本研究的開展為輔食營養補充品配方的設計、貨架期的制定以及科學攝入提供了一定的參考價值。

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