高压蒸汽灭菌对宠物罐头中营养物质的损耗研究

◎刘 策，薛德时，林振国，陈雪梅，孙海涛

（1.山东省农业科学院畜牧兽医研究所，山东省畜禽疫病防治与繁育重点实验室，山东 济南 250100；2.上海天祥质量技术服务有限公司，上海 200233）

目前，我国已经成为仅次于美国、日本的世界第三大宠物市场国家。2018年宠物行业的消费规模超过1 708 亿元。随着人民生活水平的不断提高，居民拥有宠物的数量逐年递增，人们对于犬猫为主的伴侣动物的依赖越来越高[1]。在人们注重饮食营养与健康的同时，宠物的营养健康越来越受到广泛关注。宠物湿粮主要是指宠物主食中水分大于85%的主粮，宠物湿粮的形态主要包括罐头、鲜食包等[2]。宠物湿粮具有食材选择新鲜、高适口性、高消化率及易于储藏等优点，深受犬猫宠物主人的青睐。宠物湿粮罐头分为宠物零食罐头和宠物主食罐头，其中后者是可以代替宠物膨化饲料，用于满足犬猫整日营养及能量需要的罐头产品。因此，宠物食品生产企业会在这类罐头中添加维生素、矿物质饲料添加剂。但是值得注意的是，所有罐头产品都要经过121 ℃高温高压蒸汽灭菌。在这样的温度下几乎所有的微生物和芽孢都会被杀死，同时蛋白质会发生变性、所有酶类都会失活。但是在高温高压下维生素和矿物质在如此严苛的环境下是否会发生损失和破坏是值得研究的问题。在传统宠物饲料生产中，维生素、矿物质等饲料添加剂和膨化饲料混合后进行高温膨化处理。膨化温度为100～130℃，膨化时间仅在数分钟之内。但是宠物湿粮却在121 ℃高温高压下灭菌50 min 以上。柑橘罐头杀菌过程中，维生素C、类胡萝卜素、黄酮随温度的升高而下降，相同温度下杀菌时间越长，营养成分下降越多[3]；在杀菌终点，采用较低的杀菌温度条件下维生素C、黄酮保存率较高，类胡萝卜素在不同杀菌温度下损失率相差不大。本研究模拟宠物罐头的生产过程，将产品在高温高压中灭菌，观察部分维生素和矿物质在内的营养物质的损失，从而为生产提供技术资料。

1 材料与方法

1.1 仪器与设备

LDZX-75KBS 立式压力蒸汽灭菌锅（上海申安医疗设备厂）、YPCM-4A 真空滚揉机（广东乐创电器有限公司）、ZBJ-125 高速斩拌机（诸城市强大机械厂）及BZD-1Z 电动真空封罐机（广州惠利机械制造有限责任公司）。

1.2 试验处理和罐头准备

本试验共计制作4 种处理的罐头产品。罐头使用金属马口铁作为容器，高21 m、直径75 mm、容积100 mL。其中2 组罐头（共计20 罐，每罐100 g）中添加50%的金枪鱼肉、48%的水、2%的宠物全价维生素预混料添加剂及1%的复合食用胶（黄原胶、瓜尔胶等）。另外两组罐头中去除金枪鱼肉，仅有食用2%的宠物全价维生素预混料添加剂及1%的复合食用胶（黄原胶、瓜尔胶等），其余均以水分填充。所有罐头进过原料搅拌、真空原辅料斩拌、称重罐装、真空封盖等操作。其中每个处理的随机取5 个罐头直接冷冻处理，测定相关指标。其他罐头进行高温高压蒸汽灭菌。灭菌的条件为121 ℃、0.15 MPa、灭菌时间50 min。取出后冷却并晾干表面水汽即得最终成品。

1.3 营养物质含量检测

将4 种处理的罐头在打开盖后马上进行营养物质测定。测定包括以下指标：维生素A，测定方法为GB/T 17817—2010（第一法）；维生素E，测定方法为GB/T 17812—2008；维生素B1（硫胺素），测定方法为GB 5009.84—2016；维生素B2（核黄素），测定方法为GB 5009.85—2016。矿物元素镁、铁、铜、锌的检测方法为GB/T 13885—2017。牛磺酸的测定方法为GB 5009.169—2016。

1.4 数据统计及分析

所有罐头测定3 次，取平均值使用Excel 进行数据分析整理，计算营养物质损失率。某种营养物质的损失率（%）=（灭菌前某种营养物质含量-灭菌后营养物质含量）/灭菌前某种营养物质含量。损失率正值代表某种物质在灭菌后营养物质发生减少（损失）。损失率的负值代表灭菌后某种营养物质的增加。

2 结果与分析

宠物罐头的制作工艺和传统的马口铁包装的肉糜、肉汤罐头基本一致。罐头内部一般含有70%～85%的水分。目前，宠物营养和宠物健康的研究较少，即便如此，有关宠物营养及适口性的研究绝大多数以膨化主粮作为对象饲喂犬猫进行，因此宠物湿粮罐头等产品的研究比较少。一般人食用的罐头并不需要达到满足人的全价营养需要的目的，只有宠物主食罐头才需要全面研究罐装食品的全价营养[4]。

由图1 可知，在鱼肉罐头中，通过高温高压后。维生素A和核黄素损失率高达50%以上。维生素D3（胆钙化醇）和维生素E 的损失率在30%以上。硫胺素的损失率不到10%。对于金属元素而言，镁元素和铁元素的含量出现了负损失率，也就是说随着高温高压灭菌的过程，这两种金属元素从罐体金属中溶出，出现了含量提高的趋势。铜元素和锌元素的含量基本不变。由图2 可知，牛磺酸的损失率小于2%。同时本研究对比没有添加肉料的空白罐头（仅添加维生素、矿物质补充剂）发现，两种B 族维生素（硫胺素和核黄素）的损失率超过50%以上。维生素A、维生素E 和维生素D3的损失率在25%～30%，镁元素和铁元素仍旧出现了负损失率，铜元素和锌元素的含量基本不变，牛磺酸的依旧损失率小于2%。

图1 高温高压灭菌前后鱼肉罐头内部分营养物质的损失率图

图2 高温高压灭菌前后空白罐头内部分营养物质的损失率图

综合空白罐头和鱼肉罐头的结果大体可以判断B族维生素的损失率至少在50%以上，镁元素和铁元素会随着灭菌过程从马口铁金属中析出，牛磺酸的损失率小于2%。

国内外目前在宠物罐头的加工过程的营养素研究很少。某国外研究团队选择市面上全价猫粮罐头21 种，其中有12 种猫粮的钙含量、磷含量及硒元素含量超过营养需要量的3 倍以上[5]。其他维生素、氨基酸和牛磺酸含量均在欧盟标准之上。异黄酮、硒元素及碘元素被认为在罐头产品中具有高浓度的含量。美国饲料监管员协会（AAFCO）标准中也明确指出在食品加工过程中会损失接近90%的维生素B1。下一步需要继续开展对比试验，研究其他维生素、矿物元素及氨基酸、不饱和脂肪酸等营养物质的消化率。同时需要测定包括霉菌毒素、重金属元素、锡元素等物质的变化[6]，为宠物产业发展提供基础数据。

3 结论

本文研究了宠物主食罐头在高温高压灭菌前后部分营养物质的损失情况，综合对比了鱼肉罐头和空白罐头的实验数据。研究表明，罐头中的B 族维生素（硫胺素和核黄素）在灭菌后损失50%以上，镁元素和铁元素的含量在灭菌后含量不降反升，牛磺酸的损失率小于2%。本研究为宠物罐头食品制作工业提供了基础数据。