嬰兒配方奶粉中葉黃素穩定性研究

2019-07-30 02:00:18楊婉霜馬少杰李曉東王立娜劉璐冷友斌鞏燕妮

中國乳品工業 2019年6期

楊婉霜，馬少杰，李曉東，王立娜，劉璐，冷友斌，鞏燕妮

（1.東北農業大學食品學院，哈爾濱150030；2.黑龍江飛鶴乳業有限公司，哈爾濱150030；3.黑龍江完達山林海液奶有限公司，黑龍江牡丹江157100）

0 引言

葉黃素是一種對眼睛有健康作用的類胡蘿卜素，適量補充葉黃素可減少視覺傷害[1]、預防嬰兒視網膜的氧化損傷[2-3]。

母乳是嬰兒生長發育最理想的天然食物[4]，母乳中的平均葉黃素質量濃度約為25μg/L，可滿足嬰兒生長的需求[5]。由于母親身體等方面的原因，有許多嬰兒不能得到母乳喂養，嬰兒配方奶粉是除母乳外的最佳選擇[6]，然而有研究表明，配方奶粉中的葉黃素含量比人乳中多4倍時才可以達到與母乳相似的功效[5，7]；因此，嬰兒配方奶粉經過加工和儲藏后必須含有足夠量的葉黃素。葉黃素具有不穩定性易發生降解[8]，而國內外關于嬰兒配方奶粉中葉黃素的研究主要集中于提取與檢測方法。本研究的目的在于分析強化葉黃素的嬰兒配方奶粉中的葉黃素在奶粉加工及儲藏過程中的穩定性。

1 實驗

1.1 材料

全脂粉，乳清粉，棕櫚油，大豆油，葉黃素標準品，5%葉黃素，丙酮，2，6-二叔丁基對甲酚(BHT)，氯化鈉。

1.2 儀器設備

高效液相色譜儀，高壓均質機，高速離心噴霧干燥機，電子分析天平。

1.3 方法

1.3.1 嬰兒配方奶粉樣品制備

根據Canfield L等[9]人的關于多個國家母乳中葉黃素含量范圍的研究結果，本研究中嬰兒配方奶粉樣品中的葉黃素添加質量濃度選為100μg/L[5]。

參考劉奕博[10]方法及預實驗，確定簡化的嬰兒配方奶粉樣品的配方為：125 g全脂粉、275 g乳清粉、75 g大豆油、25 g棕櫚油，添加100μg質量分數為5%的葉黃素水溶液，加水配制約1 000 mL基料，剪切混和均勻后經過均質、噴霧干燥得到約400 g奶粉。將成粉以每袋10 g分裝于鋁箔袋中。嬰兒配方奶粉的加工程序[11]依次為均質（5 0℃，15 MPa）、殺菌（115℃，30 s）、濃縮（55℃，0.03 MPa）、噴霧干燥（18 MPa，進風溫度150℃，排風溫度80℃）。

1.3.2 嬰兒配方奶粉樣品中葉黃素的穩定性分析

（1）葉黃素的加工穩定性實驗。對制備的嬰兒配方奶粉樣品在均質后、高溫殺菌后、濃縮噴霧干燥后分別取樣，平行取樣三次，測其中的葉黃素含量。

（2）葉黃素的儲藏穩定性實驗。參考樊垚[12]試驗方法，并略作修改，取馬口鐵奶粉罐、粘合紙罐及鋁箔PE軟包袋各9只，將噴霧干燥后得到的奶粉樣品分別裝入其中，充氮后各自密封。將3種不同包裝材料設為一組，得到的3組平行樣品分別放入避光條件下的10℃、25℃和28℃干燥環境中，其中10℃存放環境為醫用冷藏箱，25℃和28℃為各自溫度設置條件下的恒溫培養箱。另取一只敞口馬口鐵奶粉罐，裝入奶粉后同時放入25℃恒溫培養箱中；另取一只密封馬口鐵奶粉罐，裝入奶粉后放入真空玻璃干燥器中，在常溫下接受光照。

對于不同溫度、不同包裝材料下的奶粉樣品，每隔15天進行一次取樣，測定其中葉黃素含量，儲藏期持續6個月。對于敞口儲藏及光照條件下的奶粉，儲藏期為1個月，每隔5天測定一次奶粉中葉黃素含量。馬口鐵奶粉罐樣品以M開頭進行編號，紙罐以Z開頭編號，鋁箔PE軟包裝以P開頭編號，結果進行記錄供后期分析。

1.3.3 嬰兒配方奶粉樣品中葉黃素質量濃度分析

根據Brendond[13]、劉玲君[14]的研究方法，稍作修改。因葉黃素對光線敏感，試驗在暗光下進行。

（1）配制葉黃素標準溶液。準確稱取1.0 mg葉黃素標準品，用二氯甲烷溶解定容至10 mL，配制100 mg/L標準儲備液；取10mL標準儲備液于100 mL容量瓶中，用質量分數為0.1%的BHT丙酮溶液定容至刻度，得到質量濃度為10 mg/L標準中間液；分別移取0.2，0.5，1，3，5，8 mL標準中間液于100 mL容量瓶中；用質量分數0.1%的BHT丙酮溶液定容至刻度，得到質量濃度分別為 0.02，0.05，0.1，0.3，0.5 mg/L和0.8 mg/L的標準工作液，測標準工作液中的葉黃素質量濃度。

（2）樣品制備。準確稱取樣品0.5 g于50 mL聚丙烯離心管中，用2 mL超純水溶解樣品，在避光條件下加入10 mL質量分數為0.1%的BHT丙酮溶液（邊震蕩邊加入），震蕩混勻后置于超聲波振蕩器，超聲震蕩15 min，再向離心管中加入5 g氯化鈉，震蕩混勻。以轉速為6 000 r/min低溫離心10 min。移取上清液過濾(0.22μm)，進樣檢測。

對于溶液狀態奶粉樣品，可省略溶解步驟，其他步驟不變，直接從加入含0.1%BHT的丙酮溶液開始，依次按上述步驟進行操作，完成樣品預處理。

（3）色譜條件。色譜柱為C18，4.6 mm×250 mm，粒徑為5μm；流動相為甲基叔丁基醚-甲醇(15∶85)；柱溫為25℃；流速為1.0 mL/min；檢測波長為446 nm。

1.4 數據處理

利用如下公式計算葉黃素保留率：

式中：R為葉黃素的保留率；A1為實驗日樣品配方奶粉中的葉黃素含量的測定值；A0是樣品配方奶粉中原始的葉黃素質量濃度。采用SPSS軟件進行差異顯著性(P＜0.05)分析。采用Origin8.5軟件作圖。

2 結果與分析

由于原料中含有一定量的天然葉黃素，實驗測得為20μg/L，所以，試驗中葉黃素嬰兒配方奶粉樣品中葉黃素的初始質量濃度為120μg/L。

2.1 嬰兒配方奶粉樣品中葉黃素的加工穩定性

嬰兒配方奶粉樣品中的葉黃素在加工過程中的保留率如表1所示。均質過程中葉黃素的損失量較小，均質工藝后葉黃素的平均保留率為98.81%。高溫殺菌工藝中葉黃素的損失量較大，殺菌工藝后，葉黃素的保留率為93.57%，與殺菌前對比存在顯著性差異（P＜0.05）；說明高溫殺菌對葉黃素穩定性有顯著影響，此結果與樊繼鵬等[15]人關于葉黃素穩定性研究結果相一致，溫度越高，作用時間越長，葉黃素損失越多，因此在高溫殺菌過程中要嚴格控制殺菌的溫度及時間，盡量避免超溫或超時等不規范操作。

濃縮噴霧干燥工藝中葉黃素的損失量較大。濃縮噴霧干燥后，葉黃素的保留率為92.51%，與噴霧干燥前對比存在顯著性差異（P＜0.05）。試驗中發現濃縮干燥后葉黃素保留率的數據存在不穩定現象，數據不穩定的原因可能有：不同批次、不同取樣點、不同時間段的影響使取樣不易均勻。濃縮噴霧干燥工藝對乳液中葉黃素的穩定性有顯著影響（P＜0.05），這可能是由于噴霧干燥的溫度較高所造成的，因此在噴霧干燥過程中要嚴格控制進出風溫度，盡量避免超溫現象。

表1 加工過程中含葉黃素嬰兒配方奶粉中葉黃素保留率 %

2.2 嬰兒配方奶粉樣品中葉黃素的儲藏穩定性

2.2.1 儲藏溫度的影響

由圖1可知，隨著儲藏溫度的升高，奶粉中葉黃素的保留率逐漸下降，這一規律在不同包裝材料條件下都成立。10℃儲藏6個月條件下，各包裝奶粉中葉黃素基本保持穩定，保留率比較高。25℃儲藏6個月條件下，各包裝奶粉中葉黃素保留率有所下降，但下降幅度不大，保留率均在90%以上；28℃密封避光儲藏6個月后，馬口鐵奶粉罐、鋁箔PE軟包裝、紙罐中葉黃素保留率均比10℃及25℃相同儲藏條件下低，葉黃素保留率分別為83.88%、87.53%、88.82%；上述結果說明，在嬰幼兒配方奶粉的儲藏期內，葉黃素的穩定性受溫度影響較大，且高溫下奶粉中葉黃素極其不穩定。

圖1 不同溫度下的葉黃素保留率

2.2.2 包裝材料對儲藏穩定性的影響

由圖2可以看出，在10℃條件下儲藏6個月后，馬口鐵奶粉罐、鋁箔PE軟包裝、紙罐3種包裝材料奶粉中葉黃素的保留率分別為96.62%，96.03%，93.50%；3種包裝材料奶粉中葉黃素的保留率無顯著差異（P＞0.05）；隨著溫度的升高，各包裝材料中葉黃素損失量都逐漸增大，25℃條件下儲藏6個月后，3種包裝材料奶粉中葉黃素的保留率分別為92.90%，91.44%，90.78%；3中包裝材料奶粉中葉黃素的保留率無顯著差異（P＞0.05）；28℃儲藏6個月后，馬口鐵奶粉罐奶粉組與另外兩組奶粉中葉黃素保留率均存在顯著差異（P＜0.05），3種包裝材料奶粉中葉黃素保留率分別為83.88%，87.53%，88.82%。以上結果可得：低溫條件下馬口鐵奶粉罐對葉黃素儲藏穩定性影響最小，紙罐影響略大。高溫條件下3種包裝材料中紙罐中葉黃素的保留率最大，鋁箔PE軟包裝次之，馬口鐵奶粉罐中葉黃素保留量相對最小。這可能是由于高溫條件下馬口鐵罐的熱傳導性較其他材料更為靈敏，鋁箔軟包裝也有一定的熱傳導性[16]，可能對葉黃素的穩定性造成更多的負面影響，而紙罐不存在這種特性，故保留率與二者相比較高。

圖2 不同條件下包裝材料奶粉中葉黃素保留率變化

2.2.3 空氣對儲藏穩定性的影響

將敞口奶粉中葉黃素含量的測定值，與同樣溫度環境(25℃)下處于密封狀態的馬口鐵奶粉罐中葉黃素的含量變化進行對比，計算其不同時間的保留率。由圖3可以看出：儲藏1月后，密封及敞口環境奶粉中葉黃素保留率相差15.43%，差異顯著（P＜0.05），且敞口環境中葉黃素保留率下降速度先快后慢。以上結果說明在敞口環境中，奶粉中葉黃素的損失量較大，而密封條件下的奶粉中葉黃素的穩定性則相對較高，說明空氣對奶粉中葉黃素穩定性的影響較大。空氣影響葉黃素穩定性的主要因素是氧氣，與氧氣充分接觸時，嬰兒配方奶粉中的葉黃素極易發生氧化反應；空氣中水分的作用，也會加速葉黃素降解，同時奶粉中的蛋白質、乳糖也會發生質變[17-19]。奶粉發生的各種理化反應會造成營養物質的消耗和降解，導致葉黃素含量的減少與穩定性的下降。

圖3 空氣環境對奶粉中葉黃素保留率的影響

2.2.4 光照對儲藏穩定性的影響

對照25℃條件下密封馬口鐵奶粉罐中前一個月葉黃素測定量，計算保留率后見圖4。由圖4可以看出，光線對嬰兒配方奶粉中葉黃素的儲藏穩定性具有較為強烈的影響。經過1個月的儲藏期，儲藏于25℃光照條件下奶粉中葉黃素的保留率下降到72.20%左右，與避光條件下相比保留率差異顯著（P＜0.05）。與其他環境因素相比，光照對奶粉中葉黃素含量造成的損失最大，這也是含葉黃素嬰兒奶粉生產商建議產品避光保存的原因之一。