婴儿配方奶粉保质期内营养素损失的研究

（内蒙古伊利实业集团股份有限公司，呼和浩特010110）

婴儿配方奶粉保质期内营养素损失的研究

刘宾，孔小宇，苏曼，畅鹏飞，李威，刘彪

（内蒙古伊利实业集团股份有限公司，呼和浩特010110）

通过分析常温下保质期内，婴儿配方粉中营养素损失情况，探究营养素损失率的变化。研究发现，脂溶性维生素中维生素A的损失率最大（达到25%）。水溶性维生素中，维生素B12损失率最大（接近44%），VB2、叶酸损失率也在20%左右。而维生素C的损失率仅有9%。常量元素基本不损失，而微量元素中，铜的损失率最大（约9%）。铁和锰的也有一定量的损失。DHA损失率很大，达到27%，而AA相对较少，只有8%左右。水分活度和酸价在保质期内都能控制在合理范围。通过对婴儿配方粉中营养素损失率的研究，为婴儿配方粉中营养素强化量设计，控制产品质量提供重要的理论依据。

婴儿配方粉；营养素；保质期；损失率

0 引言

婴儿配方奶粉成为母乳的理想替代品。为了达到母乳的营养水平，婴儿配方奶粉中至少添加了13种维生素、12种矿物质。这些营养素会受到温度、氧气、光等多种因素的影响而损失。维生素A在贮藏时，会受温度、光、氧气等因素的影响，造成不同程度损失[1]。维生素C做为热敏性维生素，受到氧气、温度和时间的综合作用非常明显。此外，还受金属离子的催化作用。维生素C的氧化速率会随着铜的含量增加而增加。铁基本不会促进抗坏血酸的氧化，但是可有效促进铜的催化能力[2]。

因此，本文研究了常温条件下，保质期内婴儿配方粉营养素损失，旨在为控制婴儿配方粉产品质量，设计合格的婴儿配方粉提供依据。

1 实验

1.1 材料与设备

婴儿配方奶粉（900g/听，充氮包装），室内常温（通风良好）。

气相色谱仪，高效液相色谱仪，原子吸收分光光度计，水分活度仪等。

1.2 检测方法

婴儿配方粉进行24个月保质期实验，每月抽检1次。检测项目如表1所示。

1.3 计算方法

营养素损失率的计算：

损失率=（初始值-检测值）/初始值×100%。

2 结果分析

2.1 脂溶性维生素

脂溶性维生素包括维生素A、维生素D、维生素E、维生素K1。脂溶性维生素可在机体内储存，若补充不足，短期内不会造成缺乏。但是，长期过量摄入，能造成大量储存而引起中毒。因此，婴儿配方粉作为婴儿唯一的食物来源，需要重视脂溶性维生素的摄入。

表1 营养素检测方法

图1为脂溶性维生素保质期内损失率的变化。由图1可以看出，常温条件下储存，脂溶性维生素都会有一定的损失。其中，维生素A的损失率最大，达到25%左右。其次是维生素D和维生素，损失率为11%左右。维生素K1的损失率不明显，最高只有4.37%。

图1 脂溶性维生素保质期内变化

2.2 水溶性维生素

水溶性维生素包括维生素B1、维生素B2、维生素B6、维生素B12、维生素C、烟酸、叶酸、泛酸、生物素，是人体重要辅酶或者辅基，参与多种代谢系统，特别是能量代谢。机体内仅有少量储存，易缺乏出现相关症状。

图2为水溶性维生素保质期内损失率的变化。由图2（a）可以看出，维生素B12的损失率最大，达到44%，损失了将近一半。其次为维生素B2，也有将近20%的损失率。维生素B1和维生素B6的损失率分别为17%和13%。而维生素C的损失并不明显，仅有8.8%。由图2（b）可以看出，叶酸的损失率最大，达到18%，烟酸的损失率也有13%。泛酸只有7%的损失，而生物素、牛磺酸、胆碱在保质期内几乎没有损失。

图2 水溶性维生素保质期内损失率的变化

2.3 常量元素

常量元素是指体内质量分数大于体质量0.01%的矿物质。婴儿配方粉中包括钙、磷、钠、镁、钾、氯。它们是人体组成的必需元素，几乎遍及身体的各个部位，发挥着极其重要的作用。

图3为常量元素保质期内损失率的变化。由图3可以看出，常量元素的平均损失率很小，几乎不损失。其中，钾的损失率较大，达到10.8%左右。其余的常量成分在保质期内，基本没有明显损失。

图3 常量元素保质期内的变化

2.4 微量元素

婴儿配方粉中的微量元素包括铁、铜、锌、锰、硒、碘。虽然微量元素在体内的含量微乎其微(只占人体总质量的万分之一以下)，但对维持人体正常的新陈代谢活动具有十分重要的作用，是维持生命不可或缺的元素。

图4为微量元素保质期内损失率的变化。由图4可以看出，微量元素的平均损失率稍大，其中铜的损失率最大，约为9.8%。铁、锰的损失也较大，能够达到6%左右。硒、锌、碘的损失率并不明显。

图4 微量元素保质期内的变化

2.5 可选择性成分

AA和DHA是人体必需脂肪酸，在促进大脑发育方面都起着重要的作用，可以选择性添加到婴儿配方那奶粉中。

图5为AA和DHA保质期内损失率的变化。由图5可以看出，在储存期间，DHA的损失率变化明显，特别是在保质期实验后期，氧化速率明显加快，损失率显著上升，保质期内的损失率达到27%以上。相比DHA而言，AA有更强的稳定性，在保质期内，未有显著损失，仅仅损失了8%左右。

图5 AA和DHA保质期内的变化

2.6 其他指标

水分活度是影响奶粉稳定性的重要因素，对于保质期脂肪、维生素、益生菌等损失都很大的影响。控制合适的水分活度对于降低保质期内营养素损失具有非常重要的意义。酸价能间接反映奶粉中脂肪的氧化情况，酸价越高，游离脂肪酸越高，说明奶粉中脂肪被氧化的越严重。而脂肪氧化，能够产生许多负面效果。

图6为水分活度和酸价保质期内的变化。由图6可以看出，保质期内，奶粉的水分活度是逐渐升高的，保质期末水分活度大约为0.212，保持在一个合适的范围内。酸价在前期基本是不变的，随着时间延长，酸价开始有所上升。可见在保质期后期，奶粉中游离脂肪酸开始增多，氧化速度开始加快。

3 讨论

3.1 脂溶性维生素

图6 水分活度和酸价保质期内的变化

颜景超等[1]人的研究发现，温度对维生素A的稳定性影响较大。存储12个月时，20℃和40℃条件下，维生素A的损失率分别为13.59%和31.56%。这与Jorge L和孙本风的研究结果基本一致[3-4]。婴儿配方粉保质期内，脂溶性维生素A的损失率最大，24个月时，损失率达到25%。与其他研究人员的损失率基本相同。另外，包装中的氧气残留等因素也会造成维生素A损失率的差异[5]。温度对维生素E的稳定性也有很大影响，张晓雷等[6]研究发现，在20℃存放1年，脂肪质量分数高和低的两个样品，维生素E损失率分别为7.12%和18.22%，而60℃条件下，5周时则损失率达到42.35%。而且铁能够加速VE的损失速率[7]。范垚等[8]证实光照能够强烈影响维生素D的稳定性，其次是氧气，而温度和包材对维生素E的稳定性影响较少。维生素K1受光照影响最为明显[9]，Fe3+，Cu2+能够促进维生素K1的分解。在实验过程中，保质期实验样品受光照影响较少，可能降低的维生素E、D、K1的损失率。

3.2 水溶性维生素

维生素B12性质不稳定，受光照和温度的影响而造成损失。在保质期实验过程中，可能受到一定的光照以及温度的变化，能够强烈影响维生素B12的状态，从而造成损失。维生素B1的性质较为稳定，受外界影响较小，温度和存储时间是最重要的影响因素。因此VB1损失率有增加的趋势，但是较为缓慢。根据研究，光照1 h，维生素B2的损失率达到41%，而黑暗中5 h，仅有5%的损失率。可见光照对维生素B2的稳定性影响最大。Fe2+、Cu2+能够促进维生素B2发生反应，影响稳定性。而温度对维生素B2的稳定性影响不大[10]。本实验中，保质期实验样品会受到一定时间的光照，故维生素B2会有一定程度的损失。氧气是储藏过程中造成抗坏血酸损失的重要因素，金属离子在抗坏血酸降解过程中充当了催化剂的作用。铜和铁离子在抗坏血酸的金属催化氧化中起着很重要的作用。L-抗坏血酸极易被氧化生成L-脱氢抗坏血酸，继而在其他因素的共同作用下造成VC的失活。氧气环境下将婴幼儿液态奶分别于20℃、55℃下保存30 d，损失率分别为90.9%、93.07%，可见氧气会造成VC快速大量损失，且在氧气存在时VC损失程度主要取决于氧气浓度[11]。由于保质期实验样品为充氮密封保存，使得VC损失率很小。

牛磺酸化学性质不活泼，研究发现对含牛磺酸的奶粉加热煮沸0.5 h后，牛磺酸含量不受影响，而且将奶粉分别置于光照、常温条件下，存储0，30，80，120 d后，发现含量变化不明显[12]。因此，温度、储存时间、光照均不影响牛磺酸含量。与本研究结果一致。叶酸对光，特别是紫外线，而且当核黄素存在时，叶酸会被加速分解。因此保质期内，叶酸会有一定量的损失。烟酸、泛酸、胆碱的化学性质比较稳定，损失率并不明显。

3.3 常量元素

与维生素相比，常量元素的性质都比较稳定，基本没有损失。

3.4 微量元素

与常量元素相比，微量元素的损失率要明显高，说明微量元素的稳定性稍差。在奶粉储藏过程中，常常能够作为金属离子催化剂，参与维生素、脂肪等物质反应。研究发现，在奶粉储存期间，铜和铁的化学性质比较活跃，参与多种反应[6,8-10,13]，但是损失率并不大，Chávez-Servín[3]证实，在25℃条件下，存放18个月的奶粉，铁和硒基本上不损失。

3.5 可选择性成分

脂肪的氧化稳定性主要取决于所含不饱和脂肪酸的种类和质量分数．其中DHA是目前婴幼儿配方奶粉中最不稳定的不饱和脂肪酸，属长链多烯高度不饱和脂肪酸(PUFA)，极易被氧化而产生不良气味。

导致油脂氧化的因素主要包括：温度、时间、均质压力、氧气以及铁、铜、锰等微量元素。其中，金属离子对各种植物油的稳定性影响也很大，并且Cu2+的影响大于Fe3+。根据Arrhenius方程，在室温下(25℃)，有过渡金属存在下自由基诱导反应的速度为无过渡金属存在的4×1036倍[13]。在实际过程中，多数油脂的自动氧化反应是在金属催化下诱发的。添加抗氧化剂、微胶囊包埋技术、充氮或充CO2包装等措施，可有效改善脂肪的氧化稳定性。本研究中，DHA的损失率在12个月后，显著升高，表明此时DHA已经开始氧化。

保质期实验证实，AA的损失率要明显小于DHA的损失率。这与赵云霞的研究结果是一致的，多不饱和脂肪酸易氧化，碳链越长，双键越多，越容易氧化，n-3PUFA较n-6PUFA易于氧化[13]。由于包埋技术不同也可导致AA稳定性差异[14]。

3.6 其他指标

奶粉中，水分含量过高，可以加速产生自由基，能够改变奶粉可以结构，增大脂肪与氧气、催化剂的接触面积。张艺等[15]人研究发现，35℃条件下将羊乳粉存放10周，Aw为0.32的样品氧化速率明显快于Aw为0.23和0.11的样品。何光华等[16]人证实Aw在0.2以下时，能够保持益生菌的要求。本实验中水分活度基本维持在0.2以下，最高也低于0.213，能够维持奶粉不受水分活度的影响。

酸价是逐渐升高的，但是与其他文献相比，酸价值仍处于较低水平。有研究人员将酸价与货架期进行数学模拟，建立多元二次模型。本研究建立多项式(R2=0.9546)，能够比较好的模拟保质期与酸价之间的关系。但是由于不同样品在实际存放条件不同，真正的拟合曲线还有待验证。

4 结束语

研究表明：婴儿配方粉在保质期内，脂溶性维生素和水溶性维生素损失较大，而矿物质损失率则较少低，且大部分基本上不损失。DHA和AA由于受到自身双键和包埋效果的影响，损失率较大差异，且DHA损失率更大。

对于非母乳喂养婴儿来说，婴儿配方粉对于婴儿生长发育至关重要，因此保质期内营养素损失量的研究也日益重要。但是目前研究不全面且不完善，研究的指标少、时间短、存储环境和检测方法等不尽相同。为了保证产品在保质期内各项营养素都能满足要求，研究人员，特别是生产企业应该建立保质期内营养素损失数据库，积累不同地区，不同环境下的营养素损失数据，及时调整奶粉中营养素含量，保证产品质量。

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Analysis of nutrients loss in infant formula during shelf-life

LIU Bin,KONG Xiaoyu,SU Man,CHANG Pengfei,LI Wei,LIU Biao
(Inner Mongolia Yili Industrial Group Co.Ltd.，Hohhot 010110，China)

Infant formula is an ideal substitute for breast milk,but many factors cause the loss of nutrients in infant formula during storage. The rate of nutrients loss in infant formula during shelf-life was investigated by analyzing it at 25℃.The results showed that fat-soluble vita⁃mins A had a maximum loss rate by 25%.In water-soluble vitamins,the loss rate of vitamin B12reached about 44%,and for vitamin B2and fo⁃lic acid,the rate was about 20%.Vitamin C only had a 9%loss.No loss substantially existed in macroelements,whereas in trace elements, copper had a maximum the loss rate by approximately 9%.Iron and manganese had a lower amount of loss.DHA lost 27%,whereas AA had a relatively lower loss rate by 8%.Acid value and water activity can be controlled in a reasonable range during shelf-life.By analyzing loss rate of infant formula nutrients,the results would provide scientific basis for nutrients fortification in infant formula and controlling product quality.

infant formula;nutirents;shelf-life;loss rate

TS252.51

：A

：1001-2230（2017）07-0033-04

2016-09-18

“十二五”国家科技支撑计划项目（2013BAD18B03）。

刘宾(1989－)，男，硕士，研究方向为乳品科学。

刘彪