婴儿配方乳粉营养素的稳定性研究

刘宝华，徐庆利，孙欣瑶，杜玲玲，巴宁宁

1 青岛圣桐营养食品有限公司北京技术中心，北京 101100

2 黑龙江省绿色食品科学研究院，哈尔滨 150028

0 引言

婴儿时期生长发育迅速，必须每天从母乳或婴儿配方乳粉中获取各种各样的营养素，以满足身体生长的需要。营养素是指食物中具有特定生理作用，能维持机体生长、发育、活动、生殖以及正常代谢所需的物质，包括蛋白质、脂类、碳水化合物、矿物质及维生素等[1]，营养素缺乏或者过剩都将导致机体发生不良变化[2]。婴儿配方乳粉是以牛（羊）生鲜乳或复原乳为主要蛋白来源，加入适量的维生素、矿物质和其他原料，仅用物理方法生产加工制成的粉状产品。其能量和营养成分一般能满足0～6月龄婴儿正常生长发育需要[3]，是母乳不足或无法进行母乳喂养的婴儿营养来源的首选。因此，研究婴儿配方乳粉中营养素含量的变化情况尤为重要。

婴儿配方乳粉的营养成分在贮存过程中易受环境因素及营养素间作用的影响，其含量会表现出不同的稳定性差异，因此，婴儿配方乳粉的贮存条件是保证产品质量的关键。2015年，《中华人民共和国食品安全法》第八十一条首次提出“婴幼儿配方乳粉的产品配方应当经国务院食品安全监督管理部门注册”；2016年，《婴幼儿配方乳粉产品配方注册管理办法》及《婴幼儿配方乳粉产品配方注册申请材料项目及要求》中要求提供产品的稳定性研究。稳定性研究是通过设计试验获得产品质量特性在各种环境因素影响下随时间变化的规律，并据此为产品配方设计、生产工艺设置、包装材料选择、产品贮存条件和保质期的确定等提供支持性信息的过程。稳定性试验包括加速试验、影响因素（高温、高湿、光照）试验以及长期试验（常温储藏）。本试验考察了在加速试验条件下，婴儿配方乳粉各营养素的稳定性，为产品研发提供一定的数据支撑和参考依据。

1 试验方法

参考《食品药品监管总局办公厅关于印发保健食品稳定性试验指导原则的通知》《特殊医学用途配方食品稳定性研究要求》及《婴幼儿配方乳粉产品稳定性研究指南（试行）》，将试验用样品置于温度（37±2）℃、相对湿度（RH）为（75.00±5.00）%、避免光线直射的条件下贮存6 个月，分别在第0、1、2、3、6个月对样品进行考察。其中第0月及第6月要求对样品进行全项目检测（共计40 项），其余月份指标为蛋白质、脂肪、亚油酸、α-亚麻酸、维生素A、维生素D、维生素C、维生素B2、维生素B12、碘、铁、二十二碳六烯酸（DHA）、二十碳四烯酸（ARA）、叶黄素，以考察加速试验条件对产品营养素的稳定性影响。

1.1 试验材料

本试验用样品以生牛乳、脱盐乳清粉、复合植物油（含1，3-二油酸-2-棕榈酸甘油三酯（OPO））、乳糖、全脂乳粉、低聚半乳糖、乳清蛋白粉、DHA、ARA、牛磺酸、核苷酸、左旋肉碱酒石酸盐、叶黄素、胆碱、肌醇、维生素、矿物质、磷脂为原料，经配料、均质、杀菌、浓缩、喷雾干燥、包装等工艺在商业化生产条件下生产的婴儿配方乳粉，该产品采用真空充氮马口铁罐包装（残氧量≤3.00%），包装规格为800 g/罐，保质期24 个月。该样品的营养信息见表1。

表1 营养成分表

1.2 仪器与设备

分析天平，上海舜宇恒平科学仪器有限公司；恒温恒湿箱，北京市永光明医疗器械有限公司；气相色谱仪、高效液相色谱仪、原子吸收分光光度计、紫外分光光度计、荧光分光光度计，日本岛津公司等。

1.3 检测方法

本产品按照《GB 10765—2010 食品安全国家标准 婴儿配方食品》中规定的国家安全标准分析方法进行检测，并对检测数据进行加速试验稳定性分析。检测方法及判定标准具体见表2。

表2 营养素检测方法及判定标准

1.4 计算方法

试验结束后，检测各样品的营养素含量，采用衰减率计算各营养素的损失情况，即衰减率（%）＝（原始值-当月测定值）/原始值×100%[4，5]。

2 结果与分析

2.1 全项检测结果

试验开始和结束3 批次全项检测结果和相对标准偏差（RSD）见表3。本次加速试验采用连续3批次样品进行研究，由表3数据统计发现，营养素批次间相对标准偏差均在5.00%以内，参照美国食品药品监督管理局（FDA）《混合均匀性取样和评价指南》[6]的规定，同一产品配方不同批次的营养素指标RSD在5.00%以内，说明该配方产品稳定性好。同时，与表2中判定标准对比发现产品中各营养素的检测结果均在范围内，即符合《GB 10765—2010 食品安全国家标准 婴儿配方食品》中营养成分含量要求，且符合《GB 13432—2013 食品安全国家标准 预包装特殊膳食用食品标签》[7]中“产品保质期内，营养素的实际含量不应低于标示值的80.00%”的要求。

表3 试验样品全项检测结果

2.2 加速试验过程中营养素衰减情况

加速试验进行不同阶段营养素衰减情况见表4。加速试验属于破坏性试验，是在高于正常贮存条件下进行试验以考察产品的稳定性，用于初步预测产品在规定贮存条件下的质量的长期稳定性。从表4中可以发现，产品加速试验6 个月内，感官未发生变化，均为均匀一致乳黄色干燥粉末；蛋白质、脂肪、亚油酸、α-亚麻酸及铁在加速试验过程中未发生衰减，说明货架期内听装样品在适宜贮存条件下宏量营养素（蛋白质、脂肪、亚油酸、α-亚麻酸）和矿物质（铁）会比较稳定；维生素A、维生素D、维生素C加速第1个月就明显衰减，后期衰减不明显；其余指标随着加速时间的延长，衰减率呈上升趋势。衰减率出现上下波动的原因可能为检测精密度所造成的检测偏差[4，8，9]。因此，产品开发时应考虑检测误差及货架期衰减等情况，避免产品货架期出现不合格的情况。

表4 试验样品加速试验期间营养素衰减率

2.3 试验结束后营养素衰减情况

2.3.1 宏量营养素和可选择性成分衰减情况

3 批次样品加速试验6 个月结束后宏量营养素和可选择性成分的稳定性变化见表5。依据表5对《GB 10765—2010 食品安全国家标准 婴儿配方食品》规定的宏量营养素和可选择性成分在加速试验6 个月后的衰减情况进行绘图，具体见图1。从图1中可以看出，脂肪、碳水化合物、α-亚麻酸、低聚半乳糖和OPO平均损失率在10.00%以内，蛋白质和亚油酸出现负衰减情况，考虑营养素的检测精密度[4，8，9]，其在加速试验期间具有良好的稳定性。其余营养素平均损失率均超过10.00%，部分营养素（肌醇（23.06%）、ARA（21.32%）、叶黄素（32.12%））平均衰减率超过20.00%。肌醇属于B族维生素，具抗氧化、改善食欲、抑制营养不良性钙化等作用，是维持生理功能必需的营养素，每100 mL人乳中肌醇的含量约为33 mg[10]。ARA属于多不饱和脂肪酸，是大脑和视神经发育所需的重要物质，对提高智力和增强视力灵敏度具有重要作用，是婴儿的必需脂肪酸，缺乏ARA会造成智力和认识能力发育的损害，母乳中ARA的含量约占脂类总量的0.4%[11]，在货架期内不稳定易氧化导致含量损失。叶黄素是防止视网膜黄斑区病变的关键营养素之一，是婴儿眼睛健康发育的关键性抗氧化剂，对视觉有保护作用，母乳中叶黄素平均浓度为21.1 mcg/L[12]。因此，产品配方设计应充分营养素考虑货架期的损失，同时对物料进行数据研究，合理添加以确保产品质量。

表5 试验样品加速6 个月后营养素衰减率

图1 宏量营养素和可选择性成分加速6 个月后衰减情况

2.3.2 维生素类营养素衰减情况

3批次样品加速试验6 个月结束后维生素类营养素稳定性变化见表6。依据表6 对《GB 10765—2010 食品安全国家标准 婴儿配方食品》规定的维生素在加速试验6 个月后的衰减情况进行绘图，具体见图2。

维生素不参与机体组成，不提供能量，每天的需要量甚微，但是维生素却是机体不可缺少的营养素，在调节物质代谢过程中起重要作用，一旦缺乏就会引起相应的疾病发生。从图2可以清晰发现脂溶性维生素A（22.35%）、维生素D（13.92%）、维生素E（25.56%）发生明显衰减；但维生素K1在精密度范围内，未发生衰减。水溶性维生素除烟酸和叶酸外均明显变化，其中维生素B12和维生素C平均损失率超过30.00%，维生素C高达57.35%。维生素B12在脂代谢、支链氨基酸及糖类代谢中起重要作用[13，14]；维生素C是一种抗氧化剂，保护身体免于自由基的威胁[15]，参与胶原蛋白及结缔组织的合成，支持血管、肌腱、骨组织的成长[16]，参与神经递质的合成[17]。研究数据表明，维生素C极不稳定，环境、产品成分及包装均可对其造成影响[4]。脂溶性维生素摄入后，大部分储存在脂肪组织中不易排出，大剂量摄入易引起中毒；水溶性维生素是物质代谢中酶反应的辅助因子，同时也与婴儿生长及能量利用的速度有关，在婴儿早期发育阶段，水溶性维生素尤为重要[18]。通过本试验发现维生素在货架期出现明显衰减，无法保证货架期的稳定性，因此，产品开发时，在保证产品营养充足性的同时适当提高维生素类营养素的初始添加量，以免出现在贮存期间由于营养素的衰减而导致不符合相关国家标准的情况。

2.3.3 矿物质类营养素衰减情况

3 批次样品加速试验6 个月结束后矿物质类营养素稳定性分析见表7。依据表7将《GB 10765—2010食品安全国家标准 婴儿配方食品》规定的矿物质加速试验6 个月后的衰减情况进行绘图，具体见图3。

表7 试验样品加速6 个月后矿物质类衰减率

从图3可以发现，除钠（14.83%）、锰（13.04%）及碘（30.66%）以外，各项指标波动较小，其波动均在允许检测精密度范围内，且部分指标出现了负衰减情况，因此，可以判定为检测偏差，不影响产品质量。钠是母乳中主要的常量元素，参与调节渗透压、调节酸碱平衡、细胞间的主动运输和膜电位，是保持细胞外液渗透压和容量的重要成分[19]，成熟母乳中钠含量为18 mg/100 mL[20]。锰是一种金属元素，作为酶的激活剂直接或间接与蛋白质结合而起作用，且锰具有抗氧化作用[21，22]。碘是合成甲状腺素的必需成分，参与体内新陈代谢过程，包括糖和脂肪的代谢及激活许多重要的酶；参与组织中水、盐的代谢调节以及促进维生素的吸收[23]。矿物质又称无机盐，是构成机体组织和维持正常生理活动的必需元素。由于新陈代谢的结果，人体每天都会排出一定量的无机盐，而人体本身又不能合成，只能通过外界摄取来进行补充[24]。根据矿物质的衰减可知，在产品配方设计时，应重点考虑钠、锰和碘的衰减程度对产品货架期内的影响。

图3 矿物质类加速6个 月后衰减情况

3 结论

通过检测数据发现婴儿配方乳粉3 批次稳定性较好，试验过程中感官状态、蛋白质、脂肪、亚油酸、α-亚麻酸及铁未发生衰减，其余营养素随着试验进行均发生不同程度衰减变化。加速试验6 个月以后，宏量营养素（蛋白质、脂肪、碳水化合物、亚油酸、α-亚麻酸）、维生素（维生素K1、烟酸、叶酸）、矿物质（除钠、锰、碘外）和可选择性成分（低聚半乳糖、OPO）数据稳定未发生衰减，其余营养素试验内均有一定损失，其中维生素平均损失率约26.00%（维生素C平均损失率超过50.00%）、钠平均损失率14.83%、锰平均损失率13.04%、碘平均损失率30.66%、可选择性成分平均损失率约18.00%（叶黄素平均损失率32.12%）。因此，产品配方设计时应充分考虑后期贮存过程中的衰减率，以免在保质期内出现不合格的情况。同时，产品开发时应以医学、营养学和母乳的研究结果为依据，注意相关标准、国内外法规动态、生产工艺、物料数据库、营养强化剂化合物来源、生产过程损失、检测误差和货架期损失等，通过调整原料和营养强化剂的添加量使蛋白质、脂肪、碳水化合物、维生素、矿物质和可选择性成分在含量上符合《GB 10765—2010 食品安全国家标准 婴儿配方食品》要求，并在含量和组成上接近母乳，做到营养素充足而不过量，确保产品的营养充足性及安全性以保证婴儿的安全并满足生长发育的营养需求。