嬰幼兒配方乳粉加速試驗和常溫試驗衰減率分析

馬雯，林加建，華家才，姜艷喜，施笑，儲小軍

（1.貝因美（杭州）食品研究院有限公司，杭州311106；2.杭州貝因美母嬰營養(yǎng)品有限公司，杭州311106）

0 引 言

乳基嬰幼兒配方食品，指以乳類及乳蛋白制品為主要原料，加入適量的維生素、礦物質(zhì)和/或其他成分，僅用物理方法生產(chǎn)加工制成的液態(tài)或粉狀產(chǎn)品。因含有豐富的脂肪、蛋白質(zhì)、糖類、維生素和礦物質(zhì)等營養(yǎng)成分，這些營養(yǎng)物質(zhì)在貯藏過程中不穩(wěn)定，易發(fā)生脂肪氧化、非酶褐變及維生素降解等反應，使其保質(zhì)期成為備受關注的問題。

配方乳粉屬于低水分活度食品，低水分食品中水分活度是影響維生素穩(wěn)定的首要因素。食品中水分活度若低于0.2～0.3（相當于單分子水合狀態(tài)），水溶性維生素一般只有輕微的降解，脂溶性維生素分解達到極小值。若水分活度上升則維生素分解增加，這是因為維生素、反應物和催化劑的溶解度增加。若水分活度繼續(xù)升高則維生素分解下降，這是因為催化劑、反應物被稀釋，反應速度降低[1]。

通過查閱文獻可知[2-3]，大部分對食品貨架期的研究均是以溫度為加速因子，在食品的儲存期間，溫度與食品貨架期密切相關。在一定的溫度和相對濕度下，乳粉容易發(fā)生變色即非酶褐變，為了在短時間內(nèi)驗證乳粉中的營養(yǎng)素發(fā)生的變化，需要進行高溫加速試驗，溫度越高，某些營養(yǎng)素衰減的越厲害，但溫度過高，會引起蛋白質(zhì)變性，改變其氧化特性。為了使加速試驗和實際貯藏條件下的乳粉變質(zhì)情況有很好的相關性，本試驗中的加速試驗選取37℃條件下對嬰幼兒配方乳粉中的營養(yǎng)素穩(wěn)定性進行考察。

按照Arrhenius經(jīng)驗公式，溫度每升高10℃，反應速度則快1倍。37℃加速6個月相當于17℃條件下存放24個月。為了驗證嬰幼兒配方乳粉在加速試驗和常溫條件下營養(yǎng)素的對照關系，本文對嬰幼兒配方乳粉在加速試驗條件下和常溫試驗條件下營養(yǎng)素衰減進行了分析。

1 材料與方法

1.1 材料

9批次市售嬰幼兒配方奶粉（3批次嬰兒配方奶粉、3批次較大嬰兒配方奶粉和3批次幼兒配方奶粉），包裝材質(zhì)為鍍錫馬口鐵，包裝形式為罐裝，充氮包裝。

1.2 儀器和設備

美墨爾特HPP750恒溫恒濕箱。

1.3 試驗方法

1.3.1 加速試驗方法

原包裝樣品（罐裝，殘氧≤3.0% ）直接置于溫度37±2℃，RH 75% ±5% 的恒溫恒濕箱中進行加速，試驗周期為6個月，試驗開始之時和試驗結(jié)束之時，對樣品的營養(yǎng)素進行全檢。

1.3.2 長期試驗方法

原包裝樣品（罐裝，殘氧≤3.0% ）置于室內(nèi)常溫，非控溫控濕環(huán)境，試驗周期為樣品的保質(zhì)期24個月，試驗開始之時和試驗結(jié)束之時，對樣品的營養(yǎng)素進行全檢。

1.4 所用檢測方法

為嬰兒配方食品各營養(yǎng)成分對應的食品安全國家標準分析方法。具體檢測方法及方法的精密度見表1。

表1 營養(yǎng)素檢測指標精密度

1.5 計算方法

衰減率（% ）=（0 d檢測值-試驗結(jié)束檢測值）/0 d檢測值×100% ，衰減率為正表示營養(yǎng)素發(fā)生衰減，衰減率為負表示營養(yǎng)素未發(fā)生衰減。

1.6 判定原則

若衰減率小于檢測精密度，則認為該營養(yǎng)素指標在試驗期之內(nèi)基本無衰減。

2 結(jié)果與討論

2.1 加速試驗和長期試驗維生素衰減率分析

加速試驗和長期試驗維生素衰減率如表2所示。

如表2所示，根據(jù)營養(yǎng)素的檢測精密度，若衰減率小于檢測精密度，則認為該營養(yǎng)素指標在試驗期之內(nèi)基本無衰減。對照表1的營養(yǎng)素檢測指標精密度，表2中，只有嬰兒配方奶粉的維生素D、較大嬰兒配方奶粉維生素K1和維生素B12有輕微的衰減。

該配方中維生素A的化合物來源為醋酸視黃酯，維生素A及其衍生物很容易被氧化和異構(gòu)化，特別是在暴露于光線（尤其是紫外線）、氧氣、性質(zhì)活潑的金屬以及高溫環(huán)境時，可加快這種氧化破壞。有文獻指出[4-5]，維生素A在配方奶粉的貨架期均發(fā)生衰減，但在該試驗過程中，3個階段加速試驗和長期試驗維生素A均未發(fā)生明顯的衰減。根據(jù)文獻[6]，維生素A在6個月期間，未發(fā)生任何衰減。有文獻指出[7]，維生素A特別是酯化形式，穩(wěn)定性較高，在低溫、并且有氮氣保護的情況下很穩(wěn)定。但在曝光或者紫外線照射下非常容易被氧化破壞，可降解產(chǎn)生多種環(huán)氧化物并可誘導脂肪氧化[8]。在該試驗過程中，維生素A并未發(fā)生任何衰減，可能原因為配方奶粉的儲存方式為遮光密閉并且為充氮環(huán)境，而且樣品的儲存環(huán)境的溫濕度均是可控的。而且在該試驗過程中維生素A的檢測均為同一實驗室同一人同一設備操作。

維生素D為脂溶性維生素，維生素D的檢測精密度為5% ，嬰兒配方奶粉的衰減率為8.76±3.63% 和8.52±7.06% ，略高于該營養(yǎng)素的檢測偏差，也即維生素D只是發(fā)生了輕微的衰減。

該配方中的維生素K1的化合物來源為植物甲萘醌。它在空氣、濕氣和稀酸中較穩(wěn)定，但遇光極易分解[9]，但對熱是穩(wěn)定的。維生素K1為光敏性的維生素，在光照條件下發(fā)生明顯的衰減，該試驗過程中，維生素K1在較大嬰兒配方奶粉加速試驗和長期試驗過程中發(fā)生了輕微的衰減。因罐裝產(chǎn)品所使用的鍍錫馬口鐵可有效避免光照對嬰幼兒配方奶粉的影響，故在該試驗過程中維生素K1的衰減率遠低于光照條件下的衰減率。

維生素B12的化合物來源為氰鈷胺，該試驗過程中，維生素B12在較大嬰兒配方奶粉加速試驗和長期試驗過程中發(fā)生了輕微的衰減。維生素B12是微克級營養(yǎng)素，按照GB/T 32465-2015《化學分析方法驗證確認和內(nèi)部質(zhì)量控制要求》中不同濃度或含量范圍的再現(xiàn)性，質(zhì)量分數(shù)為10μg/kg濃度含量時，此時Horwitz方程給出的結(jié)果過高，不宜使用，此時只能要求CV應盡可能低。所以維生素B12在檢測的過程中，檢測偏差會較別的營養(yǎng)素大。微克級營養(yǎng)素在檢測過程中檢測偏差會較別的營養(yǎng)素大，所以配方設計之初，應考慮到微克級的營養(yǎng)素的檢測偏差。

表2 加速試驗和長期試驗維生素衰減率

表3 加速試驗和長期試驗維生素衰減率

2.2 加速試驗和長期試驗礦物質(zhì)衰減率分析

與維生素不同，熱、光、氧化劑、極端pH或其他影響有機營養(yǎng)素的因素一般不會破壞礦物質(zhì)元素[10]。在該試驗過程中，鈉、鉀、銅、鎂、鐵、鋅、錳、鈣、磷、氯均未發(fā)生明顯的衰減。該嬰幼兒配方奶粉中碘的化合物來源為碘化鉀，碘化鉀在濕空氣中以潮解，遇熱能析出游離碘而呈黃色[11]。在長期試驗和加速試驗過程中，碘在3個階段在長期試驗和加速試驗過程中均發(fā)生了明顯的衰減。碘為微克級營養(yǎng)素，在檢測的過程中檢測偏差會較大，該試驗過程中碘的衰減可能來自于檢測偏差和儲藏過程中衰減的疊加效應。

銅是許多氧化還原酶的一個組分，例如細胞色素氧化酶、酪氨酸酶、超氧化物歧化酶。由于銅能催化許多不期望的反應，例如抗壞血酸的氧化降解和維生素A的氧化降解[10]，因此在食品加工和保藏過程中常避免食品原料與銅相接觸。所以在嬰幼兒配方奶粉銅的化合物來源一般都為微膠囊結(jié)構(gòu)。

從試驗數(shù)據(jù)分析，硒也發(fā)生了一定程度的衰減，硒同為微克級營養(yǎng)素，在檢測過程中檢測偏差會略大，所以的硒的衰減可能來自于檢測偏差和儲藏過程中衰減的疊加效應。

表4 加速試驗和長期試驗可選擇性成分衰減率

2.3 加速試驗和長期試驗可選擇性成分衰減率分析

從表4的實驗數(shù)據(jù)分析，可選擇性成分葉黃素3個階段的加速試驗和長期試驗均發(fā)生了明顯的衰減。葉黃素為脂溶性維生素，是一種天然存在的含氧類胡蘿卜素，對嬰幼兒眼睛的發(fā)育和健康發(fā)揮重要作用。

3 總 結(jié)

從試驗數(shù)據(jù)進行分析，維生素中只有嬰兒配方奶粉的維生素D、較大嬰兒配方奶粉維生素K1和維生素B12有輕微的衰減。礦物質(zhì)中只有碘和硒有較為明顯的衰減，可選擇性成分中只有葉黃素有輕微的衰減。在配方設計之初，不僅要考慮營養(yǎng)強化劑化合物來源、原料本底中營養(yǎng)素的波動、標簽標示值和工藝損失率，同時需要考慮在貨架期之內(nèi)營養(yǎng)素的衰減情況。

目前為了快速判斷食品的保質(zhì)期，大部分對食品貨架期的研究均是以溫度為加速因子。本文對嬰幼兒配方奶粉的加速試驗和常溫條件下的長期試驗進行了對照研究。從數(shù)據(jù)可以看出，對于同一種營養(yǎng)素，加速試驗和長期試驗的衰減率均相差不大，均較接近相應營養(yǎng)素的檢測精密度。在保質(zhì)期判斷過程中，可通過加速試驗預先判斷產(chǎn)品的保質(zhì)期，但保質(zhì)期的最終確認，必須通過長期試驗確定。