嬰幼兒谷物輔助食品的濕法工藝及其工藝驗證

周興旺，席文娟，李杰剛，章肇敏*

1. 高安典膳谷物營養品有限公司（宜春 330812）；2. 江西金薄金生態科技有限公司（宜春 330812）

輔食添加在嬰幼兒保健中是一項重要內容[1]，營養素攝入量很大程度上是嬰幼兒生長發育的直接決定因素，通常嬰兒在4～6個月后就要嘗試喂哺輔助食品。嬰幼兒谷物輔助食品是母乳或嬰兒配方食品不能滿足嬰兒營養需要以及嬰兒斷奶期間補充嬰幼兒營養的一類食品[2]。有研究表明，大米作為谷類食品中最容易被人體消化吸收，是最不容易引起過敏的食物[3]，因此選用大米為主要原料生產的嬰幼兒谷物輔助食品是一類適合嬰幼兒食用的輔助食品。目前，嬰幼兒谷物輔助食品的加工方法主要有2種：擠壓膨化法和輥筒干燥法。與擠壓膨化法相比，輥筒干燥法生產的嬰幼兒谷物輔助食品營養素具有分散均勻和復水性好等優點[4]，同時輥筒干燥生產過程中，高溫、光照、氧氣、金屬離子對部分營養素存在一定的破壞作用[5-6]，而且大規模生產加工過程中輥筒表面溫度不穩定且長時間連續性生產，容易造成終產品中部分營養素衰減，存在不符合國家食品安全標準的風險[7]。為此，從物料平衡、產品均一性、產品穩定性和產品符合性四個方面進行考察，通過對一次性投料，采用輥筒干燥連續性生產嬰幼兒谷物輔助食品的工藝進行驗證性研究，為相關生產企業提供理論與實踐參考。

1 材料與方法

1.1 材料與試劑

大米（江蘇省農墾米業集團有限公司）；結晶果糖（美國阿徹丹尼爾斯米德蘭公司）；全脂奶粉（新西蘭恒天然集團）；復配維生素、復配礦物質（帝斯曼中國有限公司）。

鹽酸、硝酸、硫酸（西隴科學股份有限公司）；無水乙醇、石油醚、乙酸鈉、乙酸鋅：福晨（天津）化學試劑有限公司；甲醇、抗壞血酸、偏磷酸、亞鐵氰化鉀、活性炭（國藥集團化學試劑有限公司）；淀粉酶（≥4 000 IU/g，上海藍季科技發展有限公司）；木瓜蛋白酶（≥2 000 IU/mg）、鄰苯二胺：阿拉丁試劑（上海）有限公司，所用試劑均為分析純。葉酸快速試劑盒、生物素快速試劑盒（德國拜發集團）；標準品（維生素A、維生素D、維生素E、維生素B1、維生素B2、維生素B6、煙酸，上海安譜實驗科技股份有限公司）；維生素C標準品：阿拉丁試劑（上海）有限公司；標準品（鈉、鋅、鐵、鈣，中國計量科學研究院）。

1.2 儀器與設備

1740輥筒干燥機（汕頭市順捷機械廠）；ME104E分析天平（梅特勒托利多公司）；KDN-103F凱氏定氮儀（上海纖檢儀器有限公司）；F96PRO熒光分光光度計（上海凌光技術有限公司）；T6紫外可見分光光度計、TAS-990原子吸收分光光度計（北京普析通用儀器有限公司）；7820A氣相色譜儀、1260高效液相色譜儀（美國安捷倫科技有限公司）；HPS-3C pH計（上海儀電科學儀器股份有限公司）；THZ-82A水浴恒溫振蕩器（常州榮華儀器制造有限公司）。

1.3 方法

1.3.1 維生素的測定

按GB 5009.82[8]測定維生素A、維生素D和維生素E含量；按GB 5009.84[9]測定維生素B1含量；按GB 5009.85[10]測定維生素B2含量；按GB 5009.154[11]測定維生素B6含量；按GB 5413.18[12]測定維生素C含量；按GB 5009.89[13]測定煙酸含量；生物素和葉酸用快速試劑盒進行測定。

1.3.2 礦物質的測定

按GB 5009.91[14]測定鈉含量；按GB 5009.14[15]測定鋅含量；按GB 5009.267[16]測定碘含量；按GB 5009.90[17]測定鐵含量；按GB 5009.92[18]測定鈣含量；按GB 5009.87[19]測定磷含量。

1.4 嬰幼兒谷物輔助食品生產工藝

原輔料→備料→配料→磨漿→混合→滾筒干燥→（粉碎）→金屬探測→包裝

工藝參數：漿料比1︰1，漿料預糊化溫度50 ℃，輥筒頻率25～35 Hz，輥筒干燥溫度120～135 ℃。

1.5 工藝驗證

1.5.1 物料平衡

在相同工藝條件下，對工藝驗證配方進行3批次生產，通過對物料的投入和產出分析，評估工藝條件下產品的得率和宏觀上產品營養素潛在的偏離。按式（1）和（2）計算投入產出比（R）和物料平衡率（B）。

式中：m1為實際投料量，kg；m2為生產損耗量，包括過程廢料、筒壁黏連料和抽樣料，kg；m3為實際產出量，kg。

1.5.2 產品均一性

經相同工藝操作，以相同間距抽取分析樣品（如以20 min出料時間或10 kg出料量為間距），測定樣品中維生素A、維生素D、維生素E、維生素B1、維生素B2、維生素B6、維生素C、煙酸、生物素、葉酸、鈣、鐵、鋅、鈉、磷和碘的指標含量，通過在連續性生產過程中不同時間段生產出的產品營養素指標差異，來驗證該工藝條件下的產品混合均勻性。

1.5.3 產品穩定性

通過對3個不同批次產品中維生素A、維生素D、維生素E、維生素B1、維生素B2、維生素B6、維生素C、煙酸、生物素、葉酸、鈣、鐵、鋅、鈉、磷和碘含量的測定，分析批次間的偏差情況，來驗證工藝條件下的穩定性。

1.5.4 產品符合性

通過對比產品中維生素A、維生素D、維生素E、維生素B1、維生素B2、維生素B6、維生素C、煙酸、生物素、葉酸、鈣、鐵、鋅、鈉、磷和碘指標的含量，與配方理論設計值進行比較，評估兩者間的偏差，來驗證工藝條件下的營養素符合性。

1.6 工藝驗證用配方理論營養素含量

根據嬰幼兒生長發育所需的營養需求[20]和我國已獲注冊的嬰幼兒配方食品營養素特征[21]，設計出嬰幼兒谷物輔助食品工藝驗證用配方，并以原輔料本底含量為依據，可獲得該配方理論營養素含量，見表1。

2 結果與分析

2.1 工藝分析

輥筒干燥生產嬰幼兒谷物輔助食品主要有3個重要部分：谷物原料（如大米）的預處理、原料的預糊化和輥筒干燥。谷物經碾磨處理后的漿料及其他輔料、營養素混合后由泵送入輥筒干燥機的受料槽，在輥筒內熱源的作用下，物料被蒸煮沸騰，輥筒在驅動裝置作用下連續轉動，使物料在兩輥軸間擠壓形成薄膜，在筒壁受熱使之不斷汽化，去除水分，熟化并得到干燥物料，再通過刮刀將達到干燥要求的物料刮下，送入初破碎裝置[22]。

濕法生產的嬰幼兒谷物輔助食品，其營養素相對分散更均勻，但加熱干燥過程中存在部分營養素發生損耗[23]。為保持連續性生產過程中終產品營養素能均勻分布，需要對漿料預糊化攪拌混合、上料速度和干燥溫度進行參數控制，以降低成品中維生素和礦物質的損耗，并提升產品營養素的均勻度。

2.2 工藝的物料平衡分析

對生產工藝進行投入產出分析，計算工藝的投入產出比和物料平衡率，結果見表2。在該生產工藝條件下原輔料的生產穩定好，投入產出比在85.90%左右，物料平衡率在99.75%左右。理論上物料平衡率應為100%，但生產過程中存在的少量損耗，以及統計實際產出量時按定量包裝商品凈含量計算檢驗規則[24]，會存在抽樣樣本間凈含量偏差導致統計結果的偏差。因此，該濕法生產工藝條件下生產的嬰幼兒谷物輔助食品非常穩定，能滿足工藝和產品的要求。

2.3 產品均一性分析

生產同一批次產品，以間隔出料時間20 min為間距進行樣品抽取，持續抽取10個樣品。檢測產品中維生素A、維生素D、維生素E、維生素B1、維生素B2、維生素B6、維生素C、煙酸、生物素、葉酸、鈣、鐵、鋅、鈉、磷和碘的含量，結果見表3。在該工藝條件下連續生產的嬰幼兒谷物輔助食品，在監測的3個多小時周期內，不同出料時間下，產品營養素指標的相對標準偏差（Relative standard deviation，RSD）在1.11%～7.78%之間，整體上礦物質的RSD小于維生素的RSD。考慮到檢測存在一定的偏差和誤差，以及連續干燥過程中，漿料容易受到輥筒表面溫度、輥筒頻率的影響，而隨著加工時間的延長，輥筒表面溫度存在一定的不穩性。因此，該濕法生產工藝條件下生產的嬰幼兒谷物輔助食品具有良好的產品均一性，能滿足規模化生產的需要。

表1 配方理論營養素含量

表2 工藝物料數據

表3 不同出料時間產品的營養素相對標準偏差

2.4 產品穩定性分析

連續生產3批次產品，對不同批次產品中維生素A、維生素D、維生素E、維生素B1、維生素B2、維生素B6、維生素C、煙酸、生物素、葉酸、鈣、鐵、鋅、鈉、磷和碘含量進行比較，結果見表4。在該生產工藝條件下，生產批次差異對產品的營養素指標存在一定程度的影響[25]，其中維生素D和碘的RSD略高，分別為5.92%和6.41%，其余營養素的RSD均小于5%，表明該濕法生產工藝條件下生產的嬰幼兒谷物輔助食品，產品營養素含量穩定，能滿足規模化生產的需要。

2.5 產品符合性分析

連續生產3批次產品，檢測不同批次產品中維生素A、維生素D、維生素E、維生素B1、維生素B2、維生素B6、維生素C、煙酸、生物素、葉酸、鈣、鐵、鋅、鈉、磷和碘指標的含量，并與配方的設計值進行比較，結果見表5。結果表明，不同批次產品中營養素的檢測值與理論設計值存在一定的偏差，偏差范圍在-8.67%～8.00%之間，考慮到物料在干燥受熱過程中存在溶解分散及高溫衰減的差異，以及檢測存在的偏差，該濕法生產工藝條件下生產的嬰幼兒谷物輔助食品與理論設計值相對偏差在±8.67%以內。

表4 不同批次產品的營養素相對標準偏差

表5 不同批次產品的營養素檢測值與設計值比較

3 結論與討論

在嬰幼兒谷物輔助食品的濕法工藝條件下，由于原輔料為一次性投料，除了考慮干燥受熱過程中不同營養素的衰減損耗，還需要考慮維生素和礦物質在溶解混合過程中容易受到谷物顆粒度、漿料比、漿料預糊化溫度等的影響。同時，該類產品中通常脂質含量較低，生產過程中添加一定量的含脂類原料（如全脂奶粉等）可以起到促進漿料中脂溶性維生素的溶解，以及通過均質工藝可以提高漿料中營養素均勻性。此外，實際生產酶解型產品時還需要兼顧部分礦物質對酶活力的影響。

通過對漿料比1︰1、漿料預糊化溫度50 ℃、輥筒頻率25～35 Hz和輥筒干燥溫度120～135 ℃工藝條件下嬰幼兒谷物輔助食品進行的濕法工藝驗證，表明該工藝條件下生產的同批次產品營養素RSD基本在1.11%～7.78%范圍之間，不同批次產品間營養素RSD基本小于5%，產品的檢測值與理論設計值相比存在±8.67%的相對偏差。