陳建行 周曉婷 劉海榮 劉建光 賈曉江 王世杰



摘 要:為確定我國嬰兒配方奶粉水溶性維生素B1、B2的科學設計范圍,首先分析11家試驗室對同批次產品的檢測數值,確定維生素B1、B2用于配方設計的檢測偏差均為15%,然后通過比較分析母乳數據、適宜攝入量和嬰兒配方奶粉標準限量,確定維生素B1、B2設計的目標值分別為60、80 μg/100 kcal,最后根據已確定的營養素設計目標值,結合貨架期衰減率、試驗室間檢測偏差推算合理的設計范圍,并與可耐受最高攝入量、市售產品的營養含量分布作比較,同時兼顧現階段0~6月齡嬰兒的營養狀況,確定我國嬰兒配方奶粉維生素B1、B2的科學設計范圍分別為86~180 μg/100 kcal、114~290 μg/100 kcal。
關鍵詞:嬰兒配方奶粉;營養素;維生素;配方設計;奶粉
水溶性維生素是嬰兒生長發育的必需營養素,過量攝入水溶性維生素會增加嬰兒腎臟的代謝負擔,甚至可能產生毒副作用[1-2]。我國現行嬰兒配方奶粉標準GB 10765—2010一定程度上沿用了歐盟2006/141/EC、國際食品法典委員會Codex stan 72-1981和歐洲兒科胃腸病學、肝病學和營養協會(ESPGHAN)全球標準的做法,即出于技術和安全考慮,僅規定了水溶性維生素限量的最高值和最低值,最高值一般為最低值的3~5倍(表1),范圍相對寬泛,未對配方設計的目標值和科學范圍作出指引[3-6]。韓軍花等[7]隨機抽取1 639款市售嬰兒配方奶粉進行營養素含量檢測,發現部分產品的營養素檢測值接近GB 10765—2010上限,呼吁企業研發人員應以下限值作為目標值開展配方設計。
本研究以嬰兒配方奶粉中水溶性維生素B1、B2為研究對象,首先根據11家試驗室對同批次產品的檢測數值,確定維生素B1、B2用于配方設計的檢測偏差;然后通過分析母乳數據、適宜攝入量(AI)和嬰兒配方奶粉標準限量要求,確定維生素B1、B2設計的目標值;最后,根據已確定的配方設計目標值,結合營養素貨架期衰減率、檢測偏差推算合理的設計范圍,并與可耐受最高攝入量(UL)、市售產品的營養素含量分布情況作比較,同時兼顧現階段0~6月齡嬰兒的營養狀況,確定了我國嬰兒配方奶粉水溶性維生素B1、B2的科學設計范圍,為企業的配方研發人員提供參考。
1 研究內容和方法
1.1 術語和定義
(1)營養素設計理論值:配方中原輔料的添加量與原輔料中營養素的檢測值,加權求和即為理論值。(2)營養素設計目標值:能滿足0~6個月嬰兒群體中絕大多數營養需要的參考值。(3)營養素設計值:營養素設計的理論值減去營養素的生產過程損失即為營養素設計值,也相當于產品下線檢測的理論值。(4)營養素設計值的科學范圍:受貨架期衰減和不同試驗室間檢測偏差的影響,設計值應高于目標值,但不能無限大,應根據營養素設計的目標值,結合貨架期衰減率、不同試驗室間檢測偏差推算出合理的設計范圍,并與UL值、市售產品的營養素含量分布情況作比較,同時兼顧現階段0~6月齡嬰兒的營養狀況,最終確定營養素的科學設計范圍。
1.2 維生素B1、B2配方設計檢測偏差的確定
從超市購買某品牌同批次的嬰兒配方奶粉99聽,隨機均分為11份,送往內部5家檢驗室和外部6家具備嬰幼兒配方奶粉檢測資質的第三方機構,對每聽奶粉中水溶性維生素B1、B2進行檢測,采用GB 5009.84—2016、GB 5009.85—2016 規定方法進行檢測[10-11],根據檢測值計算相對標準偏差,并確定用于配方設計的檢測偏差。
1.3 營養素設計目標值的確定方法
根據母乳數據、AI值和嬰兒配方奶粉標準限量分別計算每100 g嬰兒配方奶粉的營養素含量,具體計算方法:按0~6月齡嬰兒平均攝入母乳0.75 L/d或780 g/d[12],推算配方奶液的平均需要量為780 g/d,按配方奶液中干物質質量分數13%計,得出配方奶粉的平均需要量約為100 g/d,推算每100 g嬰兒配方奶粉中營養素含量應等于780 g母乳中營養素含量,即式(1):
每100 g嬰兒配方奶粉中營養素含量=每100 g母乳中營養素含量×780100(1)
如上所述,0~6月齡完全配方粉喂養兒平均需攝入配方奶粉100 g/d,推算每100 g嬰兒配方奶粉的營養素含量應等于營養素AI值,即式(2):
每100 g嬰兒配方奶粉中營養素含量=0~6月齡嬰兒營養素AI值(2)
按0~6月齡嬰兒平均需攝入能量500 kcal/d[13],推算每100 g嬰兒配方奶粉中營養素含量值應等于每500 kcal嬰兒配方奶粉的營養含量,即式(3):
每100 g嬰兒配方奶粉中營養素含量=每100 kcal嬰兒配方奶粉中營養素含量×500100(3)
綜合比較式(1)~(3)計算結果,確定嬰兒配方奶粉中營養素設計的目標值。
1.4 營養素的科學設計范圍確定方法
根據1.3確定的營養素設計目標值,參考已報道的營養素貨架期衰減率數值,取最大值和最小值,并結合1.2所確定用于配方設計的檢測偏差,采用式(4)、(5)推算營養素的設計范圍:
營養素設計值的最大值=營養素設計的目標值1-貨架期衰減率最大值-配方設計檢測偏差(4)
營養素設計值的最小值=營養素設計的目標值1-貨架期衰減率最小值-配方設計檢測偏差(5)
如1.3所述,0~6月齡完全配方粉喂養兒平均攝入配方粉100 g/d、能量500 kcal/d。因此,每100 kcal嬰兒配方奶粉中營養素設計值與UL值轉化關系,應符合式(6):
每100 kcal嬰兒配方奶粉中營養素設計值≤UL值×100500(6)
綜合式(4)~(6)計算結果,與市售產品的營養素含量分布情況作比較,并考慮現階段0~6月齡嬰兒的營養狀況,確定營養素的科學設計范圍。
2 結果與分析
2.1 不同試驗室間維生素B1、B2的檢測偏差
從表2可以看出,維生素B1、B2的試驗室間檢測偏差大于檢驗方法精密度,為保證產品在不同試驗室全部檢測合格,應采用略高于計算結果的檢驗偏差進行配方設計,因此,建議維生素B1、B2均采用15%的檢測偏差進行配方設計。
2.2 維生素B1
維生素B1耐熱穩定,但在pH<5.5的溶液中,會迅速被分解破壞,目前嬰兒配方奶粉中允許可用于強化維生素B1的化合物為鹽酸硫胺素和硝酸硫胺素2種[14-17]。
2.2.1 維生素B1設計目標值的確定 Darragh[18]報道成熟母乳中維生素B1 200 μg/L;Guo[19]報道母乳中維生素B1150 μg/L;歐洲食品安全局(EFSA)專家組認為,歐洲成熟期母乳中維生素B1 150~330 μg/L,均值200 μg/L[20]。我國母乳中維生素B1檢測值低于國外水平,且2014年以來的檢測結果低于殷泰安等研究報道的數值(表3)[21-28]。中國營養學會研究認為,可將(170±70)μg/kg作為我國母乳中維生素B1的參考水平[29],采用1.3中式(1)推算嬰兒配方奶粉中維生素B1應為132.6 μg/100 g。
EFSA專家組以母乳中維生素B1200 μg/L和母乳平均攝入量800 mL/d計,推算歐洲0~6月齡嬰兒維生素B1的AI值200 μg/d[20]。中國營養學會以母乳中維生素B1(170±70)μg/kg和母乳攝入量780 g計,推算中國0~6月齡嬰兒維生素AI值0.13 mg/d,經數字修約定為100 μg/d[29]。采用1.3中式(2)推算我國嬰兒配方奶粉中維生素B1應為100 μg/100 g。在新一輪標準修訂過程中,(EU)2016/127和GB 10765—2021將維生素B1限量分別由60~300 μg/100 kcal和59~301 μg/100 kcal調整為40~300 μg/100 kcal和60~300 μg/100 kcal(表1),(EU)2016/127的下限值參照相應AI值進行下調,GB 10765—2021基本保持不變,僅作細微調整,主要是與Codex stan 72-1981等國際標準接軌[30]。采用1.3中式(3)推算維生素B1限量分別為200~1 500 μg/100 g和300~1 500 μg/100 g。綜上可以看出,GB 10765—2021的下限值約為AI值的3倍,可充分滿足我國絕大多數0~6月齡嬰兒維生素B1的營養需求,因此,以60 μg/100 kcal作為維生素B1設計的目標值即可。
2.2.2 維生素B1科學設計范圍的確定 匯總國內2012—2020年已公開發表的維生素B1貨架期衰減率研究數據[31-40]。從表4可以看出,不同研究報道中維生素B1貨架期衰減率差異很大,變化范圍0~21.09%,根據數值的集中程度,同時為保證產品在貨架期內全部檢測合格,認為取衰減率最小值和最大值分別為15%和25%用于配方設計較為合理。根據2.1確定的維生素B1配方設計檢測偏差15%和2.2.1確定的設計目標值60 μg/100 kcal,并采用1.4中式(4)、(5)進行計算,可得嬰兒配方奶粉中維生素B1設計范圍86~100 μg/100 kcal。
目前尚缺乏過量攝入維生素B1引起不良副作用的報告,也不具備定量評估維生素B1可耐受最高攝入量的充足研究數據,因此,EFSA專家組和中國營養學會均未設定維生素B1的UL值[20,29]。韓軍花等[7]抽取我國市售1 639款嬰兒配方奶粉進行營養成分檢測,發現維生素B1含量分布為59~301 μg/100 kcal,其中含量分布的P25、P50、P75分別為117、144、180 μg/100 kcal,說明75%的產品中維生素B1含量分布在國標中間值180 μg/100 kcal以下。如2.2.1所述,GB 10765—2021維生素B1限量已微調至60~300 μg/100 kcal。結合2.1確定的維生素B1配方設計檢測偏差15%,推算維生素B1設計下限為60÷(1-15%)=70.6 μg/100 kcal,設計上限為300÷(1+15%)=260.9 μg/100 kcal。
維生素B1的營養狀況可通過膳食調查結合體格檢查及生化檢查進行全面評價,根據2.2.1中所述母乳中維生素B1含量可以看出,當前我國大部分地區母乳中維生素B1含量低,按母乳攝入量780 g/d計算,無法達到0~6月齡嬰兒AI值100 μg/d要求,應與乳母的膳食攝入密切相關[41],這一結論與方芳和賈夢茵的研究結果一致[26,42]。克肌酐尿維生素B1排出量是常用于評價維生素B1營養狀況的生化指標,以(維生素B1,μg)/(肌酐,g)表示,<27為缺乏、27~66為不足、>66為正常[43]。鄭彥峰等[44]從山東省某市抽取0~3歲嬰幼兒396名,其中城市地區106名、農村290名,測定嬰兒晨尿中(維生素B1,μg)/(肌酐,g)含量,結果顯示,城市地區偏低和不足比例為1.9%、農村地區為4.5%。
綜上比較計算結果,若將維生素B1的科學設計范圍定為86~100 μg/100 kcal,最小值約為AI值的4.3倍(86 μg/100 kcal÷20 μg/100 kcal=4.3),可充分滿足絕大多數嬰兒的營養需要,但最大值與最小值僅相差約10%,區間較窄,實際配方設計過程中難以實現。考慮過量攝入維生素B1無副作用,且75%市售產品維生素B1含量在國標中間值180 μg/100 kcal以下,可取國標中間值180 μg/100 kcal作為最大值。因此,維生素B1的科學設計范圍為86~180 μg/100 kcal。
2.3 維生素B2
維生素B2耐酸不耐堿,光照或紫外線照射可引起分解。目前,嬰兒配方奶粉中維生素B2一部分來源于配方中生牛乳、脫鹽乳清粉和乳糖等大宗含乳原料,另一部分源自允許強化的維生素B2或核黃素-5'-磷酸鈉[17]。
2.3.1 維生素B2設計目標值的確定 Darragh[18]報道成熟母乳中維生素B2為400~600 μg/L;Guo[19]報道母乳中維生素B2為370 μg/L;EFSA專家組認為,成熟期母乳中維生素B2平均含量350~600 μg/L[13]。匯總2014年以來我國母乳中維生素B2的研究報道[21-26]。從表5可以看出,我國母乳中維生素B2含量整體低于國外水平,且呈現地區性差異,也低于殷泰安等[28]報道的(480±130)μg/kg。中國營養學會研究認為,50 μg/100 g可作為我國母乳中維生素B2的參考水平[45],以此值為參考采用1.3中式(1)推算嬰兒配方奶粉中維生素B2應為390 μg/100 g。
EFSA專家組(2013)以母乳中維生素B2含量350 μg/L和母乳平均攝入量800 mL/d計,推算歐洲0~6月齡嬰兒從母乳中攝入維生素B2 280 μg/d,修約得AI值300 μg/d[20]。中國營養學會(2013)以中國成熟期母乳中維生素B2 50 μg/100 g和母乳攝入量780 g/d計,推算中國0~6月齡嬰兒從母乳中攝入維生素B2 390 μg/d,修約后得AI值400 μg/d[45],采用1.3中式(2)推算我國嬰兒配方奶粉中維生素B2為400 μg/100 g。
在新一輪標準修訂過程中,(EU)2016/127和GB 10765—2021將維生素B2限量分別由80~400 μg/100 kcal和80~498 μg/100 kcal調整為60~400 μg/100 kcal和80~500 μg/100 kcal(表1),(EU)2016/127下限值參照相應的AI值進行下調,GB10765—2021基本保持不變,僅作細微調整,主要是與Codex stan 72—1981等國際標準接軌[30]。采用1.3中式(3)推算維生素B2限量分別為300~2 000 μg/100 g和400~2 500 μg/100 g。
綜上比較計算結果可以看出,GB10765—2021維生素B2下限值80 μg/100 kcal與我國0~6月齡嬰兒的AI值400 μg/d相對應,可滿足我國絕大多數0~6月齡嬰兒維生素B2的營養需求,因此,以80 μg/100 kcal作為維生素B2設計的目標值即可。
2.3.2 維生素B2科學設計范圍的確定 匯總國內2012—2020年已公開發表的維生素B2貨架期衰減率研究數據[31-38,40,46]。從表6可以看出,不同研究報道中維生素B2貨架期衰減率差異很大,變化范圍為0~21.5%,根據數值的集中程度,同時為保證產品在貨架期內全部檢測合格,認為取衰減率最小值和最大值分別為15%和25%進行配方設計較為合適。根據2.1確定的維生素B2配方設計檢測偏差15%和2.3.1中確定的設計目標值80 μg/100 kcal,并采用1.4中式(4)、(5)進行計算,可得嬰兒配方奶粉中維生素B2設計范圍為114~133 μg/100 kcal。
由于未有過量攝入維生素B2引起副作用的報道,EFSA和中國營養學會均未設定維生素B2的UL值[20,45]。韓軍花等[7]抽取我國市售1 639款嬰兒配方奶粉進行營養成分檢測,發現維生素B2含量分布為84~494 μg/100 kcal,P25、P50、P75分別為192、238、285 μg/100 kcal,說明約75%市售產品中維生素B2含量處在國標中間值289 μg/100 kcal以下。
如2.3.1所述,GB 10765—2021維生素B2限量已微調至80~500 μg/100 kcal。結合2.1確定的維生素B2配方設計檢測偏差15%,推算維生素B2設計下限為80÷(1-15%)=94.1 μg/100 kcal,設計上限為500÷(1+15%)=434.8 μg/100 kcal。
根據表5中母乳的維生素B2含量可以看出,當前大部分地區母乳中維生素B2含量低,按母乳攝入量780 g/d計算,無法滿足0~6月齡嬰兒AI值400 μg/d要求,乳母應注重維生素B2的膳食補充。血清中游離維生素B2濃度是可反映機體維生素B2營養狀況的生化指標,表7可以看出,當前我國部分嬰兒處于維生素B2缺乏狀態。0~6月齡嬰兒維生素B2的營養狀況與乳母的膳食結構密切相關,維生素B2膳食主要來源為肉、蛋、奶類等動物性食品,因此,農村或經濟落后地區維生素B2缺乏發生率高于城市或經濟發達地區[49]。
綜上比較計算結果可以看出,若將維生素B2的科學設計范圍定為114~133 μg/100 kcal,符合GB 10765—2021和AI值要求,但受乳糖、脫鹽乳清粉等大宗原料中維生素B2波動的影響,上述設計范圍過窄,實際配方設計過程中難以實現。考慮過量攝入維生素B2無副作用且市售產品的P75值(285 μg/100 kcal)低于GB 10765—2021中間值290 μg/100 kcal,可取GB 10765—2021中間值290 μg/100 kcal作為設計值的最大值。因此,我國嬰兒配方奶粉維生素B2的科學設計范圍定為114~290 μg/100 kcal。
3 結論
本研究以水溶性維生素B1和B2為研究對象,確定了我國嬰兒配方奶粉水溶性維生素B1和B2的科學設計范圍分別為86~180 μg/100 kcal和114~290 μg/100 kcal,為企業的配方研發人員提供參考。
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Scientific Design Scope Study on Vitamin B1and B2 in Chinese Infant Formula
CHEN Jian-hang1,ZHOU Xiao-ting1,LIU Hai-rong1,LIU Jian-guang1,JIA Xiao-jiang1,WANG Shi-jie1,2
(1Shijiazhuang Junlebao Dairy Co.,Ltd.,Shijiazhuang 050221,China;
2College of Food and Biology,Hebei University of Science and Technology,Shijiazhuang 050018,China)
Abstract:To study the scientific design scope of water-soluble vitamin B1and B2 in infant formula milk powder for Chinese babies and provide reference for R&D personnel.Firstly,the test values from 11 different laboratories for the same batch of products were analyzed,the test deviations of vitamin B1 and B2 for formula design were determined to be 15%.Secondly,nutrient content in breast milk,adequate intakes,and regulation requirements for infant formula milk powder were compared and analyzed,the formula designing target values of vitamin B1 and B2 were determined to be 60 μg/100 kcal,80 μg/100 kcal,respectively.Thirdly,reasonable nutrient design ranges were calculated by the determined target values of formula design,nutrient shelf life loss and detection deviation among different laboratories,and compared with tolerable upper intake level,the distribution of nutrients content of products that sold in China,meanwhile,the nutritional status of infants aged 0 to 6 months were taken into account.Finally,the scientific design range of vitamins B1 and B2 in Chinese infant formula milk powder were determined to be 86~180 μg/100 kcal,114~290 μg/100 kcal,respectively.
Keywords:infant formula milk power;nutrient;vitamin;formula design;milk powder
基金項目:國家重點研發計劃項目(項目編號:2017YFE0131800);河北省重大科技成果轉化專項(項目編號:19027143Z);河北省重點研發計劃項目(項目編號:21327110D)。
作者簡介:陳建行(1986— ),男,碩士研究生,工程師,研究方向:乳品科學與技術。
通信作者:王世杰(1980— ),男,博士,正高級工程師,研究方向:乳品科學與技術。