婴幼儿营养包组成及质量控制现状分析

祁立波,吴超,钟利敏,尚珊,董秀萍,林松毅*

1(大连工业大学,国家海洋食品工程技术研究中心,辽宁 大连,116034) 2(赣州市全标生物科技有限公司,江西 赣州,341100)

儿童营养不良一直是一个全球性的问题,世界卫生组织在2003年制定了婴儿喂养的全球策略,继而在2016年发布了6～23个月婴幼儿和2～12岁儿童食物强化多种微量营养素粉指南。时至今日,全世界年龄在5岁以下的儿童中,多达5 000万儿童出现营养不良,仍有接近1.5亿出现生长迟缓,3.4亿面临维生素及矿物质的缺乏。目前,联合国儿童基金会面向全世界范围内,针对5岁以下儿童贫血率高于20%的地区提供主要以大豆粉为基料的婴幼儿营养包,辅助添加钙、铁、锌、维生素A、B1、B2、叶酸等营养素,且每袋中铁的推荐量为10～12.5 mg、维生素A为300 μg RE、锌为5 mg,并可选择性添加其他营养素以满足摄入[1]。

2010年,通过汇集和分析多个国家对“营养粉”的研究成果,我国研制了更为适合国内及发展中国家贫困地区儿童食用的营养补充品,并逐渐形成了“营养包”的概念：“营养包”是一种以大豆、乳类制品等为食物基料,添加多种微量营养素和其他辅料制成的辅食营养补充品[2]。营养包可为人体提供膳食所需的部分优质蛋白质,并根据不同人群的营养需求特点来进行针对性开发和研制[3]。随着产品的不断完善,针对孕产妇、老年人及特殊人群设计的营养包也将进一步得到推广和应用。根据我国国家标准,营养包的每日推荐食用量在10.0～20.0 g,其中蛋白质的含量应不低于25 g/100 g,且必须含有钙、铁、锌、维生素A、维生素D、维生素B1、维生素B2[2]；营养包中蛋白质的检测方法需符合GB 5009.5—2016的要求[4],食品添加剂和营养强化剂的添加量应符合GB 2760和GB 14880[5-6]的规定。

1 婴幼儿营养包成分组成

1.1 婴幼儿营养包基料

婴幼儿营养包中的基料,是其重要的蛋白质来源。不同基料粉直接关系到婴幼儿营养包中蛋白质营养的差异[7],同时也会对其功能特性有一定影响。组成营养包的基料通常包含大豆粉、大豆分离蛋白及其制品、乳类及乳蛋白相关制品中的一种或几种成分组成。随着对基料来源的不断探索,谷物类制品也逐渐出现在婴幼儿营养包中,以达到提供膳食纤维和改善口感的作用。不同种类婴幼儿营养包基料组成见表1。

表1 不同婴幼儿营养包基料组成对比Table 1 Comparison of basal composition of different infant nutrition packages

各类婴幼儿营养包中,除联合国儿童基金会提供的营养包基底组成较为单一外(仅添加蛋白质含量为18%的速溶豆粉),其余各类婴幼儿营养包的基底均由多种蛋白源组合而成,且常添加全脂奶粉。通常联合国儿童基金会向贫困地区儿童免费发放营养包,因而为控制成本,生产厂家仅在营养包中添加基础物质,以保证营养包的营养补充效果为首,导致风味及口感均较差。

各类婴幼儿营养包多以不同蛋白质含量的速溶豆粉为基质,不仅可以有效控制成本,同时可提供优质蛋白质。但是需要注意去除豆腥味以避免影响营养包的感官性质[17]。全脂乳粉的成本虽高于速溶豆粉,但添加全脂乳粉能够较好地改善婴幼儿营养包的口感并提供优质的乳蛋白及脂肪。然而,部分乳糖不耐受或对乳蛋白过敏的婴儿则不适用于食用添加乳粉的婴幼儿营养包。

部分婴幼儿营养包通过适量添加大豆分离蛋白(钠≤1 g/100 g),可针对性地提高营养包中蛋白质含量；另外,部分营养包中添加大米、玉米等预糊化后的粉剂,使其营养来源更为丰富、全面,保证了婴幼儿生长发育所需要的大量蛋白质。另外,大米、玉米、燕麦等谷物中含有大量的膳食纤维,可以促进婴幼儿的胃肠道蠕动,有益于营养物质的消化吸收。但是在营养包中添加预糊化谷物类粉末时,需注意粉末物料的粉碎直径,避免因物料的颗粒直径过大而引起口感粗糙的问题[9-11]。

1.2 婴幼儿营养包中矿物质元素

婴幼儿营养包中的矿物质元素强化绝大多数通过添加各类营养强化剂来实现,例如钙、铁、锌等强化剂。营养包中的矿物质组成及含量直接关系到婴幼儿的矿物质摄入量。有研究指出,婴幼儿每天矿物质的估计摄入量是由母乳及辅食中元素的贡献计算得出的,统计结果显示两者的互相关系在元素含量上是合理的,但部分元素的摄入量依然未达到营养标准,从而建议加强婴幼儿补充铁、钙、锌元素[18]。本部分重点分析了婴幼儿营养包中不同来源铁、钙、锌强化剂,及其对营养包质量的影响。不同婴幼儿营养包种矿物质组成见表2。

表2 不同婴幼儿营养包矿物质组成对比Table 2 Comparison of mineral composition of different infant nutrition packages

婴幼儿营养包中常用的钙剂有碳酸钙及磷酸钙,常用的铁剂有焦磷酸铁、富马酸亚铁及乙二胺四乙酸铁钠,常用的锌剂有氧化锌、葡萄糖酸锌及硫酸锌。在婴幼儿营养包中添加这些营养复配剂可以单种添加,也可使用多种进行复配。选用不同营养强化剂的依据主要是其补充某种元素的能力,及其对婴幼儿营养包稳定性的影响。需要格外注意的是金属离子是脂肪氧化良好的催化剂,与营养包的氧化哈败息息相关[16]。

碳酸钙是目前市场上剂型最多、应用最广的补钙产品之一,来源广泛、价格合理。但碳酸钙对营养包的稳定性有较大的不利影响,易促使营养包中的脂肪发生氧化,产生令人不愉快的气味。此外,营养包中添加的焦磷酸铁虽含铁量高、成本低,但易与基料中的物质互相作用、促进氧化进程。而富马酸亚铁相比焦磷酸铁则具有更好的稳定性。乙二胺四乙酸铁钠也是优良的铁营养补充剂,有良好的溶解性及生物利用率、铁锈味弱、对胃肠道刺激小,在营养包储存过程中品质更为稳定,是婴幼儿营养包中铁强化剂的良好选择[21]。目前,婴幼儿营养包中的锌强化剂多为无机锌；但也有尝试添加柠檬酸锌等有机锌强化剂,以进一步降低对婴幼儿的胃肠刺激、改善口感、提高吸收利用率[22]。

1.3 婴幼儿营养包中维生素

在众多维生素中,维生素A、B1、B2及D是国标规定的婴幼儿营养包中必须添加的维生素[2],其余维生素均为推荐添加。有研究指出婴幼儿从正常膳食中摄取的大多数营养素都是较为充足的,但部分婴幼儿维生素D、B1、B2和B6的摄取量较低。例如,一些婴幼儿的血液中维生素D(3.1%)、C(15.4%)的浓度低于参考范围[23]。此时通过补充婴幼儿营养包,即可改善摄入不足。常见婴幼儿营养包微量元素组成见表3。

表3 不同婴幼儿营养包微量元素组成对比Table 3 Composition comparison of microelements in different infant nutrition packages

统计中涉及到的11种婴幼儿营养包均添加了维生素A、B1、B2及D,但不同婴幼儿营养包中各类维生素的添加量有所不同。在《中国居民膳食营养素参考摄入量》中,维生素A推荐的可耐受最高摄入量UL值为 700 μg RE,结合婴幼儿的日常饮食及营养包中营养素的摄入,考虑到部分婴幼儿营养包维生素A的叠加摄入量,可能存在高于《中国居民膳食营养素参考摄入量》中维生素AUL值的风险[27]。在黑龙江省内发放的免费营养包中,测得维生素A含量为(396.0±39.0) μg RE/12 g,超出6～12月龄标准,且超标准率达90%。若婴幼儿长期服用,则可能引起维生素A慢性中毒。因此,婴幼儿营养包总维生素的添加,需根据各类维生素的平均衰减率,合理调整,避免添加过量。

婴幼儿营养包中维生素B6、维生素E、维生素C的添加率相对较低,可能的原因是这三类维生素均具有较高的衰减率,在营养包中的性质不稳定,且较易从食物中获得,例如多食用水果类食物可对维生素C进行有效补充。

叶酸是人体不能自身合成的物质,只能从膳食中摄取,但食物中叶酸含量低且较多以谷氨酸形式存在,难以满足人体需求[28],所以营养包或者营养补充品中多会添加叶酸[29]。叶酸对于婴幼儿而言发挥着重要的作用。在胎儿时期,孕妇如缺乏叶酸,则可能引起胎儿的先天畸形,神经管缺陷等疾病；在婴幼儿时期,叶酸对神经细胞与脑细胞发育有促进作用,对婴儿的身体及头脑发育起着重要作用。因此叶酸也应作为婴幼儿营养包中的重要成分之一。

虽然各类婴幼儿营养包中添加的微量维生素种类存在一定差异,但基本可满足婴幼儿的摄入需求。

1.4 婴幼儿营养包中其他类物质

婴幼儿营养包中除了基料、矿物质及维生素外,还需添加一定的其他物质，一是为了改善营养包本身的感官指标,例如不同种糖类[19-20, 14]；另外是为了达到营养包的某种功能特性,如添加益生元或DHA,来提高婴幼儿的免疫力及促进智力发育等[10,12-14,30]。各类营养包中其他物质组成见表4。

在婴幼儿营养包中添加麦芽糊精可作为各类营养素混合的载体,可在冲泡过程中提供更为细腻的口感,提高感官性质。添加各类糖,一方面可提供碳水化合物,一方面可提供合适的甜度,改善婴幼儿营养包的可接受度。添加果蔬粉,由于其中富含纤维素,可以促进婴幼儿的胃肠道蠕动,有益于婴幼儿对营养包中各类营养物质更好的消化吸收,可有效防止便秘。添加由低聚果糖和低聚半乳糖组成的优质复合益生元,有利于促进消化吸收和提高免疫力,同时与胃酸的作用较弱,还有一定抗过敏和抗感染的功效。添加益生元可以一定程度上减轻婴幼儿食用营养包后的腹泻及上火症状[31]。复配益生菌则由乳双歧杆菌和鼠李糖乳杆菌组成,在货架期内需保证活菌保持在一定的数量级。添加复配益生菌也可以起到预防婴幼儿腹泻、改善婴幼儿肠道菌群、提高免疫力的作用。但需注意的是,在冲泡添加了益生元或益生菌的婴幼儿营养包时,不宜使用温度过高的热水,以免导致其中有效成分被破坏。

表4 不同婴幼儿营养包其他物质组成对比Table 4 Composition comparison of other substances in different infant nutrition packages

添加乳清蛋白的作用也在于增强婴幼儿的免疫力。乳清蛋白由β-乳球蛋白、α-乳白蛋白、免疫球蛋白和乳铁蛋白组成。其中β-乳球蛋白支链氨基酸含量极高,有利于体内蛋白质和合成代谢；α-乳白蛋白富含必需氨基酸和支链氨基酸；免疫球蛋白则具有免疫活性,可保护小肠黏膜；乳铁蛋白具有抗氧化、促进细胞正常生长、提高婴幼儿免疫力的作用。

DHA是大脑的重要构成成分,对婴幼儿的智力和视力发育起着至关重要的作用,因此也被称为“脑黄金”[32]。添加DHA的营养包多使用藻油DHA,因为鱼油DHA自身具有腥味,导致婴幼儿难以接受,在很大程度上影响了婴幼儿对营养包的有效服用率。因此,目前婴幼儿营养包中添加的DHA多为藻油DHA,腥味较小,更易于接受[33]。

2 婴幼儿营养包成分稳定性

2.1 营养素衰减问题

在营养包的生产过程中,由于溶解、混合、输送等操作,营养素受到温度、压力等因素的影响,造成一定程度的损失。在出厂前,营养包经过检验,其中营养素的含量需达到标准才能够出售。但是营养包在货架期内,其中的营养素会因受到光照、热、氧化反应、微生物、存放时间等因素的影响,导致营养素的损失及营养素衰减[34]。因此在营养包及各类营养补充品的生产及销售过程中,营养素的平均衰减率是个重要的问题。已有文献报道的各类婴幼儿营养包中营养素衰减率见表5。

朱瑞玉研究发现,维生素D在加速实验中表现出的稳定性最差,而蛋白质、钙则相对稳定[35]。而在王溢等人的研究中,加速条件下维生素C的衰减率最大,生物素、维生素A其次[36]。高温试验对维生素的影响最大的是维生素C,这是由于维生素C对温度较为敏感,在40～60 ℃,维生素C的衰减率就可达到在15%～35%；在60 ℃的条件下的高温试验1个月后,维生素C的含量仅为试验前的46.11%[37]。长期试验是为了验证在货架期内,各类营养素在衰减后的含量仍能符合产品的标准要求。多数营养素的衰减及变换均较为稳定,但维生素A(32.95%)表现出了最高的衰减率；维生素B1、泛酸及维生素C的衰减率也超过了20%。在制作营养包产品时需考虑到营养素在货架期内的衰减,适当增加营养素的强化量,同时也不易过多添加,避免引起婴幼儿维生素摄入过量的风险。实际生产中可以尝试添加胶囊化包埋的维生素A及维生素C,以提高其稳定性。在临近保质期的衰减率统计实验中,维生素E(28.69%)、维生素B12(25.91%)及泛酸(23.11%)的衰减率均较高。但若保持在原包装不开封的状态下,借助其卷膜充氮包装的型式,可获得良好的阻隔性,达到有效隔氧避光隔湿从而减缓衰减的目的。例如,维生素E(10.20%)、维生素B12(5.25%)、泛酸(5.63%)都显示出明显的减缓效果。

表5 不同实验条件下婴幼儿营养包中各类营养素的AAR(平均衰减率)Table 5 AAR (average attenuation rate) of all nutrients in the nutrient package under different experimental conditions

蛋白质、脂肪等大分子物质及大部分矿物质元素都表现出很好的稳定性,平均衰减率很低或几乎无衰减。然而部分货架期内平均衰减率很低的营养素,例如脂肪、钾、铜、硒等物质,在检测时可能会出现误差值大于其衰减率的状况,即出现负衰减的状况,此时我们可认为这类营养物质基本无衰减[34]。

分析确定货架期内营养素的平均衰减率,有利于在婴幼儿营养包成分配方设计阶段给出指导性建议,作为制定货架期的基础。

2.2 营养素氧化哈败

在各类婴幼儿营养包中,多含有脂肪且蛋白质含量较高的特点,这些物质在储存中自身易发生氧化变质,使营养包产生令人不愉快的油脂哈败味,也就是俗称的哈喇味。同时,婴幼儿营养包中多添加钙、铁营养强化剂,在受到外界环境的影响下,其自身易被氧化或促进营养包中脂肪的氧化哈败,导致产品产生哈喇味,进而缩短产品的货架期[38]。

目前,营养包多用充氮包装的方法来减少氧气含量,从而减缓氧化哈败进程,但有关如何提高营养强化剂在婴幼儿营养包中的氧化稳定性的研究仍较少。何雅婷等人在2018年尝试使用微囊化技术改善营养包的稳定性[39],研究发现：在60天加速氧化的试验中,对比添加抗氧化剂或采用微囊化技术生产的营养包均未出现哈喇味,然而采用微囊化技术生产的营养的羰基价明显低于添加抗氧化剂的营养包。该研究结果说明采用微囊化包埋营养强化剂,可以显著降低其对营养包油脂氧化的影响,以改善营养包的氧化稳定性,并且作用效果明显优于采用添加抗氧化剂。

2.3 营养成分均匀性的波动

均匀性指的是某种物质的一种或多种指定特性具有相同特性量值、结构及组分的一种物质状态,及在营养包的生产中,不同生产批次的产品中,每包含有各种营养素的含量保持稳定[40]。因此评价一款产品营养成分的均匀性,是判断其生产工艺是否科学,产品是否合格的重要前提。

不同生产工艺能达到的营养均匀性程度是不同的,在2018年张天博等人对婴儿配方乳中营养成分均匀性的分析研究中发现,其中相对不稳定的成分有脂肪、碳酸钙等[40]。脂肪在加工过程中易上浮,而碳酸钙则易下沉,可采用搅拌和均值工艺促进其均匀分布。但多次对样品进行测定,在样品中测到的脂肪和钙含量仍可达国家标准要求,且相互之间无显著性差异,可以判定为均匀。在针对婴儿配方乳粉的工艺方法上,湿法生产的样品更具有代表性,可以更好地保证营养指标的均匀性。

3 婴幼儿营养包的功能

营养不良可能会直接影响到婴幼儿大脑的发育,对其学习和行为调节能力产生终身的影响。婴幼儿营养不良在当下会体现在：消瘦、生长迟缓、免疫力低下和贫血等症状。我国贫困地区5岁以下儿童的生长迟缓率在19.0%,3岁以下儿童的贫血率高达46.2%[41]。婴幼儿营养包旨在为婴幼儿补充其膳食中摄入不足的各种元素,以避免或降低上述病症的出现概率。

有研究指出,服用婴幼儿营养包对降低婴幼儿的消瘦率、低体重率及生长迟缓率都有较为明显的作用,且从婴儿达到6月龄前,越早干预效果越好[15]。但总体上,婴幼儿营养包在改善婴幼儿贫血状况方面的作用更为显著。所以,通过补充营养包来对婴幼儿贫血状况进行改善更为迫切,营养包对贫血的改善是我们关注的营养包功效的重点。

统计不同地区对使用营养包干预婴幼儿贫血状况的数据(表6)发现：服用营养包对预防及治愈婴幼儿贫血均有显著的作用。

表6 不同地区使用营养包干预后对婴幼儿生长的影响Table 6 Effects of nutritive wrapping on infant growth in different regions

铁参与人体内血红蛋白和肌红蛋白的合成,是人体必需的微量元素之一，缺铁通常会导致缺铁性贫血。在世界范围内,铁元素是普遍缺乏的营养素,铁缺乏的人口数量占总人口的1/4左右,且这些铁缺乏人群中以婴幼儿及女性占比较大[39]。通过加强婴幼儿食用普通营养包能够有效预防婴幼儿缺铁性贫血的发生,且可明显改善婴儿轻度、中度、重度贫血的发生率。这些说明使用普通营养包能够辅助提高婴幼儿机体的铁含量,改善婴幼儿的红细胞指数,对于婴幼儿贫血有很好的预防功能[47]。

通过向营养包中添加各类矿物质及维生素,可以在一定程度上保障婴幼儿的生长发育,降低消瘦率、生长迟缓率及贫血率等,提高机体免疫力、促进智力发育。

4 婴幼儿服用营养包的不良反应

食用营养包后的不良反应,是影响营养包有效服用率的重要因素。在不同年龄段、不同民族、不同地区的婴幼儿群体中,因存在肠胃吸收消化能力的差异、饮食方式的差异,导致他们对营养包的接受程度不同[48]。同时不同厂家生产的营养包,因制作工艺的不同、添加营养素的种类及配比不同,造成婴幼儿服用营养包后的不适反应具有差异性。不良反应一般体现在呕吐、腹泻、消化不良等。

欧初贵在研究统计辅食营养包对广东省乳源县平均年龄4.0岁的贫血儿童的治愈作用过程中发现,在常规治疗的同时添加辅食营养包进行贫血治疗的43名研究组婴幼儿中,仅1名患儿出现不良反应,不良反应率为2.33%[44]。卞叶华在对江阴市70名0.5～12岁贫血患儿进行辅食营养包的治疗研究中统计发现,在使用辅食营养包的35名婴幼儿中,仅3人出现不良反应,不良反应率为8.57%[45]。郭晶在2019年,对湖南贫困地区婴幼儿食用营养包后出现的不良反应进行了调研统计：自2015年开始对湖南多个贫困地区的婴幼儿提供营养包后,进行多种方式的随机抽样,共计抽取7 500名婴幼儿,出现不良反应的有719例。其中腹泻的发病率比例最高,出现381例(53.0%),其次是呕吐125例(17.4%),皮疹、黑便及其他不良反应也均有出现,但占比不高；其中男性与女性婴幼儿营养包服用不良反应率无统计学意义；但随月龄的增加,营养包服用不良反应率呈现出较为显著的下降趋势[49]。

婴幼儿在服用营养包的过程中,可能会出现个别的不良反应,可能是由于婴幼儿的胃肠适应能力较弱,适应一种新的食物需要一个过程。若婴幼儿出现的不良反应较轻,可坚持营养包喂养10～15次,婴幼儿可逐渐适应该种营养包。但若不良反应较强,可选择暂停服用,待不良反应症状缓解后再继续喂养。

5 结束语

目前,营养包正处在一个快速发展阶段,其中以婴幼儿营养包的数量及种类最多,适用于孕产妇及老年人的营养包种类较少,也有部分特殊功能化营养包。这些营养包的功能及分类的实现都依赖于营养包中3个最重要的组成部分：基质、矿物质及营养素。这3个部分组成及含量的不同,促使营养包具备不同的功能及特性。一般也可通过添加其他物质来获得特殊功能的营养包,例如添加益生元或DHA来促进婴幼儿的消化吸收及智力发育等。

随着营养包的发展,营养素衰减、氧化哈败、均匀性波动等问题也更加受到重视,测定方法及针对性技术随即得到了快速发展。通过对不同营养素平均衰减率的测定,为营养包的货架期的制定提供了技术支持：采用微囊化包埋技术可有效提高营养强化剂的稳定性、减缓氧化哈败、延长货架期；营养均匀性是产品合格的前提,通过分析不同组分的物理化学性质,优选均匀性指标符合要求的加工工艺方法。

总体来说,营养包在帮助婴幼儿健康成长方面的效果显著,尤其是对贫血的预防,这对于贫困地区的婴幼儿来说,通过营养包防治贫血来降低婴幼儿贫血率具有十分重要的现实作用。同时,营养包也能在一定程度上保证婴幼儿身体的生长发育、促进消化吸收、改善头脑发育等。