婴幼儿配方奶粉脂肪酸衰减加速试验研究

文/陈永斌 戴智勇 董 玲 张岩春 潘丽娜

〔1 澳优乳业（中国）有限公司；2 湖南澳优食品与营养研究院〕

婴幼儿配方奶粉作为母乳替代食品，为人工喂养婴儿的生长发育提供了良好的营养支持。为尽量接近母乳，婴幼儿配方奶粉的组成中添加了多种不饱和脂肪酸及矿物质、维生素等营养素。其中，脂肪及脂肪酸作为重要的人体组成成分，能为机体提供营养和储存能量，促进脂溶性维生素的吸收；必需脂肪酸更是具有多种生理功能，如二十二碳六烯酸（DHA）、花生四烯酸（ARA）等是脑、神经组织及视网膜中含量最高的脂肪酸，对脑及视觉功能发育具有重要的作用[1]，婴幼儿如果缺乏必需脂肪酸，可导致认知功能下降，从而延缓大脑的发育[2，3]。

婴幼儿配方奶粉中的不饱和脂肪酸容易被氧化或发生脂解反应而衰减，是婴幼儿配方奶粉质量控制的一个重要过程，因为氧化反应的产物可降低婴幼儿配方奶粉的营养价值，令产品产生酸败的滋气味，直接影响产品的质量和储存期限。因此，研究婴幼儿配方奶粉中各类不饱和脂肪酸在货架期内的稳定性，直接关系到人工喂养婴儿的脂肪酸摄入水平和质量。本文采用高温加速试验方法，研究了婴幼儿配方奶粉中各类必需脂肪酸的变化规律，旨在为婴幼儿配方奶粉的配方设计及质量控制提供依据。

1 材料与方法

1.1 材料与设备

婴幼儿配方奶粉（1～3 段，规格900 g，马口铁罐），电热恒温箱（LRH-800-S），气相色谱仪（安捷伦GC 7890A，带FID检测器）。

1.2 试验方法

根据阿伦尼乌斯公式，对于常规化学反应，在一定温度范围内，反应温度每升高10 ℃，反应速度升高1 倍，即K[T+10℃]/K[T]=2（K为反应速度）。而对于食品，反应速度与食品货架期寿命成反比，因此有Q[T+10℃]/Q[T]=2（Q为食品货架寿命）[4～6]。据此推论，将婴幼儿配方奶粉在40 ℃恒定温度下贮藏6 个月，相当于20 ℃下贮藏2 年。本文通过40 ℃条件下高温加速试验，研究24 个月货架期婴幼儿配方奶粉中脂肪酸的衰减变化规律。

试验样品采用1～3 段婴幼儿配方奶粉，每个阶段选取3 批次产品，以减少批次差异影响。将样品放入电热恒温箱中，设定加速试验温度为40 ℃，分别测定样品在不同时间点（0、1、2、3、6 个月）脂肪酸的含量变化。

总脂肪含量采用《食品安全国家标准 婴幼儿食品和乳品中脂肪的测定》（GB 5413.3-2010）第一法进行检测，亚油酸（LA）、α-亚麻酸（ALA）、二十二碳六烯酸（DHA）和花生四烯酸（ARA）含量采用《食品安全国家标准 婴幼儿食品和乳品中脂肪酸的测定》（GB 5413.27-2010）第一法进行检测。

1.3 数据分析

试验开始前，分别测定每批次样品中脂肪酸含量，作为初始值。在加速试验中，分别取不同加速试验时间点的样品进行检测，并将检测结果与初始值作对比，按照式1计算衰减率。

2 试验结果

2.1 总脂肪含量衰减情况

婴幼儿配方奶粉中的脂肪主要来自植物油及部分乳脂肪[7]。在本研究采用的试验样品中，植物油的主要原料为棕榈仁油、菜籽油和葵花籽油，奶粉中总脂肪含量高达22%～27%。

加速试验过程中总脂肪含量的衰减率变化情况见图1，可以看出，在整个加速试验过程中，总脂肪衰减率基本在零值附近呈现小范围浮动，加速试验6 个月后，衰减率为-0.74%，考虑到衰减率的定义以及检测方法所带来的偏差，可以认为总脂肪含量在整个加速试验过程中没有出现衰减现象，与胡君荣等[8]的研究结果一致。

图1 总脂肪在加速试验过程中的衰减变化规律

婴幼儿配方奶粉中的单不饱和脂肪酸和多不饱和脂肪酸，在适宜的温度、湿度等条件下容易发生氧化反应产生过氧化物[9]；同时，由于生鲜乳中微生物产生的脂肪酶具有一定耐热性，因而会在产品中有一定的残留，使奶粉脂肪在贮藏过程中易于水解[10]。另外，产品在封罐时会严格控制罐内的残氧量及奶粉的水分含量，而在低氧浓度、低水分活度条件下，脂肪酸的氧化或脂肪的水解很难形成完整的链式反应，使得脂肪酸的饱和度提高或短链脂肪酸增加[11]，在本试验中，这些产物的检测结果仍会计入总脂肪含量，因此，近似地认为在加速试验过程中总脂肪没有出现衰减。

2.2 n-3多不饱和脂肪酸衰减情况

n-3多不饱和脂肪酸（简称n-3 PUFA）包括α-亚麻酸（ALA）、二十碳五烯酸（EPA）和二十二碳六烯酸（DHA）。其中ALA是膳食中最主要的n-3 PUFA，属于必需脂肪酸，而EPA和DHA则可由ALA通过体内代谢衍生，但其转化效率尤其是在婴幼儿体内的转化效率有限。ALA及DHA对婴儿神经组织的发育及功能完善具有重要的作用[12]，因此它们在婴幼儿配方奶粉货架期中的含量变化规律，是质量控制研究中的重要指标。

加速试验过程中ALA和DHA的衰减规律见图2。加速试验1 个月和6 个月后，ALA的衰减率分别为4.2%和8.0%，DHA的衰减率分别为3.2%和7.1%，可以看出，加速试验过程中2 种n-3 PUFA都发生了较为明显的衰减。

整体来看，2 种n-3 PUFA在加速试验过程中的衰减都呈现了较好的线性规律，特别是DHA的衰减率变化曲线线性回归相关系数R2为0.9966。如前文述及，奶粉中多不饱和脂肪酸的衰减主要由于氧化反应与脂解反应。在奶粉罐密封及罐内残氧量控制良好的情况下，多不饱和脂肪酸的氧化反应速率会由于罐内氧气的逐渐消耗而降低，因此，以此种反应为主的脂肪酸衰减现象应为非线性规律。而脂解酶催化的脂肪酸水解反应则不受罐内氧气浓度的限制，而且由于脂解酶在反应过程中不会被消耗，在温度、水分含量等外界条件恒定时，整个加速试验过程中该类反应的速率可基本保持不变，因此以此类反应为主的脂肪酸衰减现象则能够呈现出良好的线性规律。综上所述，在本文所设定的试验条件下，可以认为ALA和DHA的衰减，主要是由于脂解反应所引起的。

图2 ALA和DHA在加速试验过程中的衰减变化规律

图3 LA和ARA在加速试验过程中的衰减变化规律

2.3 n-6多不饱和脂肪酸衰减情况

n-6多不饱和脂肪酸（简称n-6 PUFA）包括亚油酸（LA）、γ-亚麻酸（GLA）和花生四烯酸（ARA）。其中，LA是膳食中最主要的n-6 PUFA，也是必需脂肪酸，ARA与DHA有着类似的功能，是脑、神经组织及视网膜中含量最高的脂肪酸，对脑及视觉功能发育有重要的作用[13，14]。本文主要研究LA和ARA在加速试验过程中的衰减规律。

加速试验过程中LA和ARA的衰减情况见图3。ARA在加速试验过程中呈现了非常明显的衰减趋势，加速试验1 个月和6 个月的衰减率分别为4.8%和13.7%，其衰减率在本文所研究的不饱和脂肪酸中是最高的。LA在整个加速试验过程中未发现明显的衰减现象。

与DHA在试验过程中所呈现的线性衰减规律不同，ARA的衰减规律更接近于二次方程曲线。文中2.2已有讨论，在罐内残氧量控制良好且密封的情况下，由脂解反应为主所引起的脂肪酸衰减现象更接近于线性规律，因此，从图3中ARA衰减规律曲线可以看出，ARA在加速试验过程中发生了氧化反应。

3 讨论

婴幼儿配方奶粉中不饱和脂肪酸会在货架期内产生不同程度的衰减现象，这已被业内众多相关的稳定性研究试验所证实，本研究的试验结果也获得了相似的结论。但是，不同的稳定性研究中测得的同种PUFA的衰减结果不尽相同，试验结果与产品的配方设计、生产工艺以及所采取的试验条件等因素都有关系[15]。就本文的试验结果来看，不饱和脂肪酸的衰减程度主要受如下因素影响。

3.1 脂肪酸不饱和度的影响

脂肪酸的不饱和度越高，衰减率也越高，如在加速试验过程中，ARA、DHA及LA等多不饱和脂肪酸都发生了明显的衰减现象，而LA则未出现明显衰减。原因是脂肪酸的不饱和度越高，其化学活性越强，越容易发生氧化反应或脂解反应。

3.2 不饱和脂肪酸的添加方式、剂型及抗氧化剂的影响

不饱和脂肪酸（如DHA、ARA等）极易被氧化，因此婴幼儿配方奶粉中多采用添加抗氧化剂、使用包埋或微胶囊化等技术来提高其的稳定性。研究表明，采用微胶囊化技术可以显著提高不饱和脂肪酸（如DHA）的贮藏稳定性[16～18]。在本文的加速试验中，试验样品中的DHA和ARA通过干混工艺添加，其中DHA采用微胶囊化剂型，而ARA则使用普通的包埋剂型。试验过程中发现，不饱和度更高的DHA比不饱和度较低的ARA的衰减率低，从而侧面验证了微胶囊化技术提高婴幼儿配方奶粉中不饱和脂肪酸稳定性的作用。

3.3 脂解反应是不饱和脂肪酸衰减的重要原因

生鲜乳中存在多种微生物，部分微生物所产生的脂解酶由于具有一定的热稳定性，因此不可避免地被带入产品中，使产品中脂肪酸发生脂解反应。如DHA在加速试验6个月后的衰减率为7.1%，由衰减规律曲线推测，其衰减的主要原因是脂解反应。

由于生鲜乳中微生物的存在不可避免，因此脂解酶对产品中脂肪酸的衰减影响无法消除，但可以通过合理调整生产工艺，如缩短牛奶转运及存储时间、加强清洁等措施来降低其影响。此外，对于添加益生菌的产品，也应考虑益生菌原料带入部分脂解酶的可能性，从而对产品质量产生影响。

4 结论

将婴幼儿配方奶粉在40 ℃恒定温度下进行贮藏试验，研究不同加速试验贮藏时间点脂肪酸的衰减规律。结果表明：婴幼儿配方奶粉中脂肪酸的不饱和度越高，越容易产生衰减现象；采用微胶囊化及包埋技术，可提高不饱和脂肪酸的稳定性，降低其衰减率；脂解反应是脂肪酸产生衰减的重要原因，因此，生产过程中应合理优化生产工艺，减少脂解酶的产生及带入，降低脂解反应所带来的产品质量影响；在试验条件下，总脂肪含量未发生明显衰减，说明现有的生产工艺和质量控制参数下，脂肪酸的氧化或脂解反应不太可能形成完整的链式反应。