婴幼儿配方乳粉对小鼠体质发育及品质综合评价

李龙，杨瑞琦，董蓓佳，李志成

（西北农林科技大学食品科学与工程学院，陕西 杨凌 712100）

0 引言

婴幼儿配方乳粉在最大程度上模拟母乳的营养成分和其对婴幼儿生长发育的生理作用，使喂养婴幼儿配方乳粉的婴幼儿生长发育状况大体上接近正常母乳喂养的婴幼儿[1]。目前，针对婴幼儿配方乳粉的品质综合评价主要集中在单个营养因子或效应方面，如母乳和婴幼儿配方乳粉中肽的种类、分布、性质[2]与感官或消化情况等；戴逸等[3]在不同品牌的婴幼儿配方乳粉中共检测出了24种脂肪酸，不同品牌的婴幼儿配方乳粉中的脂肪酸具有较大差异；Li等[4]比较分析了母乳和市售两种婴幼儿配方乳粉对小鼠肠道菌群和免疫系统的调节作用，与婴幼儿配方乳粉相比，母乳喂养小鼠降低了丙氨酸转氨酶、碱性磷酸酶的含量，同时细胞因子和免疫指标的测定结果表明了母乳喂养小鼠的免疫系统得到了明显改善。

灰色关联度分析法是一种多指标统计分析的方法，广泛应用于各种食物的品质综合评价，能够较为全面的反映食物质量的优劣程度。通常可以运用此方法来分析各个因素对于结果的影响程度[5-6]，在其评价指标参考数列中评价对象的灰色关联度越大，说明其与参考数列越接近[7]。其应用范围广，对样本数量没有硬性要求，分析结果与定性分析结果比较吻合[8]。在计算时，每种营养成分在婴幼儿配方乳粉中的重要程度、营养效应不同，使其所赋权重不同。因此，要先计算出各评价指标具体权重，熵权法是客观赋权法中常用的方法，其基于指标的变异程度来确定客观权重[9]，极大程度上避免了主观误差，提高了客观性。所将灰色关联度分析与熵权法相结合，来提高评价的精度、增强评价系统的代表性与可操作性。

本研究对所选4种Ⅰ、Ⅱ段婴幼儿配方乳粉的主要营养成分、感官评分、蛋白质真消化率（TD）、氨基酸评分（PDCAAS）、学习能力、记忆能力、体格发育与耐力等体内外指标进行评价，针对Ⅱ段婴幼儿配方乳粉利用熵权法对指标进行赋权，再利用灰色关联度分析法对所选4种市场上易购得的不同品牌婴幼儿配方乳粉的品质进行综合评价。

1 材料与方法

1.1 材料与试剂

选择的DA、DB品牌的Ⅰ、Ⅱ段婴幼儿配方乳粉由生产厂家提供，编号为DA1、DA2和DB1、DB2；而FC、FD品牌的Ⅰ、Ⅱ段婴幼儿配方乳粉购自电商平台，经确认为该公司产品，编号为FC1、FC2和FD1、FD2。

氨基酸标准混合液，日本和光纯药工业株式会社(WAKO)；乳糖标品，迪卡实验科技有限公司；低聚半乳糖标品，新金山生物科技有限公司；聚葡萄糖标品，美国泰莱生物科技有限公司；肝糖原试剂盒，南京建成生物；其他试剂均为国产分析纯。

1.2 试验动物

健康SPF级4周龄断乳雄性ICR小鼠128只（白色），购自成都达硕试验动物有限公司西安子公司。

1.3 仪器与设备

岛津LC-20A高效液相色谱仪，日本岛津公司；赛默飞ICS-600离子色谱，赛默飞世尔科技有限公司；UGC-12M氮吹仪，北京优晟联合科技有限公司；HH-S4恒温水浴锅，北京科伟永兴仪器有限公司；JA3003电子天平，北京赛多利斯仪器系统有限公司；小鼠Morris水迷宫实验装置，上海欣软信息科技有限公司；全自动定氮仪，丹麦福斯分析仪器公司。

1.4 实验方法

1.4.1 婴儿配方乳粉主要营养成分分析

1.4.1.1 蛋白质、脂肪、乳糖、氨基酸、聚葡萄糖、果聚糖的测定

分别参照GB/T 5009.5-2010、GB 5009.6-2016、GB 5413.5-2010中的莱因-埃农氏法、GB 5009.124-2016、GB 5009.246-2016、GB 5009.255-2016测定乳粉的蛋白质、脂肪、乳糖、氨基酸、聚葡萄糖、果聚糖含量。

1.4.1.2 低聚半乳糖的测定

称取乳粉样品1.25 g(精确至0.0001 g)于25 mL容量瓶中，加10 mL约50℃的温水并振摇溶解样品，置于50℃水浴锅中水浴10 min后放置冷却至室温，加乙腈至刻度摇匀并静置10 min，过滤后，移取滤液1 mL并加水稀释至10 mL，摇匀，过0.22μm滤膜，滤液采用HPLC检测[10]。

1.4.2 感官评价

参照中国乳制品工业行业规范《RHB 204-2004婴儿配方乳粉感官评鉴细则》。

1.4.3 动物试验方法

1.4.3.1 饲养与分组

128只刚断乳雄性ICR小鼠按体重分为6组，对照组（1组，每组24只）、实验组（4组，每组24只）、无氮对照组（1组，每组8只）。实验组是给小鼠喂食4个品牌Ⅱ段婴幼儿配方乳粉与基础饲料1∶3混制的鼠粮；空白对照组喂食普通饲料；无氮对照组喂食由玉米淀粉、大豆油和矿物质维生素混合饲料配制饲养[11]，自由采食、饮水。无氮对照组饲养11 d，其余组饲养28 d。

1.4.3.2 真消化率（TD）测定

取各组小鼠粪便（无氮对照组取后5 d粪便）烘干干燥，处理后全自动定氮仪测定粪便氮含量，按照公式（1）计算真消化率[12]。

式中：I为实验组与对照组小鼠饲料中氮百分含量；F为实验组与对照组小鼠粪便中氮百分含量；F0为无氮对照组小鼠粪便中氮百分含量。

1.4.3.3 乳粉蛋白质消化率矫正的氨基酸评分（PDCAAS）

按照公式（2）计算乳粉的PDCAAS[13-14]。

式中：TD为真消化率；AAS为氨基酸评分。

1.4.3.4 小鼠学习记忆能力分析

定位航行试验：调试Morris水迷宫实验装置，标记水池4个方位中央位置，将平台放置任一象限中，在水池中倒入水，使其淹没平台1～2 cm，将小鼠随机从某个方位面向池壁放入水中后，记录小鼠逃避潜伏期（小鼠爬上平台所需的时间）。第3天逃避潜伏期时间即为小鼠学习能力。

空间搜索试验：撤掉平台，选择某一方位将小鼠面向池壁放入水中，记录小鼠60 s内在目标象限停留时间、穿越原平台位置次数，即为小鼠记忆能力。

1.4.3.5 小鼠体格发育与耐力试验

体格发育分析：牺牲小鼠前每组取8只称重，测量体长（鼻尖至肛门），计算Lee氏指数[15-16]。

式中：W为小鼠体质量；L为小鼠体长。

负重游泳试验：每组小鼠取8只，于尾根部系上小鼠体质量10%的铅丝，置25±1℃的水箱进行游泳负重游泳[17]，让其四肢在游泳过程中始终保持运动状态，直到小鼠没入水面10 s时停止计时。

1.4.4 婴幼儿配方乳粉各指标权重的确定

参考Wu等[18]的方法确定熵权法婴幼儿配方乳粉各指标的权重。

1.4.5 4个品牌婴幼儿配方乳粉品质综合评价

参考张敏等[19]的方法采用灰色关联度分析法综合评价国内外4个品牌婴幼儿配方乳粉的品质，并将

1.4.4 中各样品12项指标权重乘以关联系数得到加权关联度[20]。

1.4.6 数据处理

采用Minitab 18和Origin 2018对试验数据进行统计分析，结果以“平均值±标准偏差”表示。

2 结果与分析

2.1 婴儿配方乳粉主要营养成分分析

2.1.1 蛋白质、脂肪、糖类比较分析

由表1可知，所选DA和DB的Ⅰ、Ⅱ段婴幼儿配方乳粉的蛋白质含量均高于所选FC和FD，这与牛仙[21]的研究结果一致。DA和DB品牌Ⅰ段婴幼儿配方乳粉脂肪、碳水化合物含量要高于FC和FD品牌，DA和DBⅡ段婴幼儿配方乳粉脂肪、碳水化合物则低于FC和FD品牌。总的来说，所选DA、DB与FC、FD品牌婴幼儿配方乳粉的蛋白质、脂肪、碳水化合物的平均值之间均无显著差异(P＞0.05)。婴幼儿配方乳粉折算后的蛋白质平均含量（Ⅰ段DA和DB：1.71 g/100 mL、FC和FD：1.61 g/100 mL，Ⅱ段DA和DB：2.51 g/100 mL、FC和FD：1.88 g/100 mL）都远高于母乳中蛋白质的平均含量1.2 g/100 mL[22]，而过高的蛋白质摄入会加重婴幼儿的肾脏负担。

表1 4个品牌婴幼儿配方乳粉三大营养成分分析

2.1.2 糖类物质具体组分比较分析

所选4个品牌Ⅰ、Ⅱ段婴幼儿配方乳粉糖类物质各指标间均无统计学差异(P＞0.05)，FC和FD品牌样品Ⅱ段婴幼儿配方乳粉乳糖含量低于Ⅰ段乳粉，DA和DB品牌样品则呈相反趋势，如表2所示；FC和FD品牌样品Ⅱ段婴幼儿配方乳粉各低聚糖含量均比Ⅰ段有所提高，DA和DB品牌样品Ⅱ段婴幼儿配方乳粉除聚葡萄糖含量外均低于Ⅰ段乳粉。总体来说，DA和DB品牌各段数婴幼儿配方乳粉低聚糖总量均低于FC和FD品牌乳粉(P＞0.05)，乳糖占碳水化合物的比例在90%以上，FC与FDII段乳粉中乳糖占碳水化合物的比例在90%以下。可以看到，FC、FD样品乳粉中添加较多的低聚糖，可以促进婴幼儿肠道内的双歧杆菌与乳酸菌等益生菌群的增殖，从而达到改善婴幼儿肠道消化吸收和预防便秘的目的[23]。

表2 4个品牌婴幼儿配方乳粉糖类物质含量分析

2.2 氨基酸比较分析

从表3看出，DA、DB品牌样品不同段数婴幼儿配方乳粉的氨基酸总量（TAA）、必需氨基酸（EAA）和非必需氨基酸（NEAA）值均大于FC、FD品牌样品，但差异不显著(P＞0.05)，Ⅰ段婴幼儿配方乳粉的EAA/TAA与EAA/NEAA值均大于其对应的Ⅱ段乳粉，但不同品牌间、不同段数乳粉的EAA/TAA与EAA/NEAA值差异均不显著(P＞0.05)，单种氨基酸的含量DA和DB与FC和FD品牌样品间也无统计学差异(P＞0.05)。

表3 4个品牌婴幼儿配方乳粉氨基酸含量分析

2.3 感官评价

由表4可知，FC和FDⅠ段婴幼儿配方乳粉样品的色泽、组织状态、滋气味以及总得分均显著高于DA和DBⅠ段婴幼儿配方乳粉样品(P＜0.05)，4个品牌Ⅱ段婴幼儿配方乳粉样品色泽、组织状态、团块和滋气味得分则无统计学差异(P＞0.05)。所选FC和FDⅠ、Ⅱ段婴幼儿配方乳粉样品的冲调性得分均显著高于DA和DBⅠ、Ⅱ段乳粉 样品(P＜0.05)。总之，FC、FD品牌的婴幼儿配方乳粉样品的感官得分显著高于DA、DB婴幼儿配方乳粉样品(P＜0.05)。

表4 4个品牌婴幼儿配方乳粉感官评价 分

2.4 体内品质效应分析

2.4.1 小鼠真消化率（TD）测定

由图1可知，各实验组小鼠的蛋白质真消化率均高于喂养普通鼠粮的对照组，DA、DB品牌乳粉组的蛋白质真消化率均高于FC、FD品牌乳粉组。蛋白质真消化率最高为DA品牌乳粉组(81.30%)，FD品牌组最低，为60.65%，且DA品牌乳粉组蛋白质真消化率显著高于FC、FD品牌乳粉组(P＜0.05)。

图1 各组小鼠蛋白质真消化率

2.4.2 蛋白质消化率矫正的氨基酸评分（PDCAAS）

结合真消化率，计算得出各婴幼儿配方乳粉的PDCAAS见表6，Ⅰ段婴幼儿配方乳粉中，PDCAAS最高的为FD品牌71分，最低为FC品牌50分；Ⅱ段婴幼儿配方乳粉中，DA品牌86分，而DB品牌婴幼儿配方乳粉则最低，仅45分。总体来说，蛋白质水平上，Ⅰ段婴幼儿配方乳粉是FD品牌，最好的Ⅱ段婴幼儿配方乳粉是DA品牌。

表5 4个品牌婴幼儿配方乳粉氨基酸评分 分

表6 4个品牌婴幼儿配方乳粉蛋白质消化率矫正的氨基酸评分分

2.4.3 幼儿配方乳粉对小鼠学习记忆能力的影响

经过3天的训练，各组小鼠的逃避潜伏期均相比于第一天有所减少，如表7所示。最后一天的训练结果显示，所选不同品牌的乳粉和对照组间小鼠的逃避潜伏期有统计学差异(P＞0.05)，说明在小鼠的日常饮食中添加不同品牌的婴幼儿配方乳粉并不能增强小鼠的学习能力。所选4个品牌婴幼儿配方乳粉对小鼠记忆能力的影响见表8，可以看出60 s内小鼠平台穿越次数排序是FD>DB>FC>空白>DA，目标象限停留是DB>FD>空白>FC>DA，各组小鼠平台穿越次数和目标象限停留时间均无统计学差异(P＞0.05)，说明在小鼠的日粮添加婴幼儿配方乳粉并不能有效增强小鼠的记忆能力。

表7 不同组别小鼠逃逸潜伏期的变化

表8 不同组别小鼠穿越平台次数和目标象限停留时间

2.4.4 小鼠体格发育与耐力分析

从表9可以看出，体重与Lee氏指数排序均为DB>DA>FC>FD>空白，说明日粮添加所选婴幼儿配方乳粉对小鼠体格发育有促进作用，且DA和DB品牌婴幼儿配方乳粉样品对小鼠体格发育的促进作用均优于所选FC和FD品牌样品。DB品牌婴幼儿配方乳粉的促进作用显著高于其他乳粉组和对照组(P＜0.05)，其他乳粉组与对照组差异不显著(P>0.05)，说明在增重和提高身高方面，DB品牌的婴幼儿配方乳粉最好。

表9 不同组小鼠体重和Lee氏指数

在负重游泳时间方面，从表10可知，试验组均高于对照组，排序为DA＞FD＞DB＞FC，DA组与FD组的游泳时间显著高于对照组(P＜0.05)。综合来看，饲喂所选DA和DB品牌乳粉样品小鼠的耐力高于所选FC和FD品牌样品。

表10 不同组小鼠游泳时间和肝糖原储备量

在肝糖原储备量方面，婴幼儿配方乳粉组小鼠肝糖原储备量均高于空白对照组，FC品牌乳粉组的含量最高，显著高于空白对照组、DB组和FD组(P＜0.05)，表明FC品牌婴幼儿配方乳粉能显著提高小鼠体内肝糖原储备量。

2.5 基于熵权法确定婴幼儿配方乳粉各指标权重

通过熵权法计算得到12项指标的权重见表11。

从表11看出各项指标间权重最大的为聚葡萄糖的0.0899，表明聚葡萄糖含量在所选婴幼儿配方乳粉的综合评价中对最终评价结果的影响最大，权重最小的为脂肪、碳水化合物和感官评分等，均为0.0818，总体上来看各指标间的权重相差不大。

表11 婴幼儿配方乳粉各指标的信息熵、效用值和权重

2.6 基于灰色关联度分析法综合评价4个品牌婴幼儿配方乳粉品质

所选婴幼儿配方乳粉样品各指标的加权关联系数和加权关联度分别见表12和表13。

表12 婴幼儿配方乳粉各指标的关联系数

表13 婴幼儿配方乳粉各指标的加权关联系数

从灰色系统理论中关联度的分析原则中可知，乳粉样品与参考序列的关联度越高，其品质越好。从表14看出，在4个所选乳粉样品中，FD品牌乳粉的加权关联度0.9280为最高，表明FD品牌乳粉的综合评价品质最好。其次为FC品牌和DB品牌乳粉，加权关联度分别为0.9130和0.9065。加权关联度最低的为DA品牌婴幼儿配方乳粉的0.8974，说明DA品牌婴幼儿配方乳粉与理想参考序列相差较大。

表14 婴幼儿配方乳粉的加权关联度

综合评价方法对4个品牌婴幼儿配方乳粉品质综合评分的共同点是综合评分最高为FD品牌乳粉，最低为DA品牌乳粉，DB品牌和FC品牌乳粉综合评分居中。对婴幼儿配方乳粉综合评价结果进行t检验，从表15看出，所选FC和FD婴幼儿配方乳粉样品平均关联度高于所选DA和DB婴幼儿配方乳粉样品，但两者的综合评分之间没有统计学差异（P＞0.05）。

表15 综合评价方法得分t检验分析

3 结论

自2008年三聚氰胺事件以来，我国实施了严格的婴幼儿配方乳粉监管政策，乳粉制品总体向好，这并没有大幅度提升消费者对国产婴幼儿配方乳粉的购买意愿，其中购买意愿中信息储备、相关知识是主要因素之一[24]，但目前缺少简单明了的乳粉统一的综合评价指标，不利于消费者进行选择。本研究利用熵权法结合灰色关联度分析法对所选4个品牌婴幼儿配方乳粉各指标进行了量化，使其横向可比。结果表明所选4个品牌婴幼儿配方乳粉主要营养成分含量均无显著差异（P＞0.05），这说明目前各品牌乳粉制备工艺趋同，而所选DA和DB品牌婴幼儿配方乳粉样品对小鼠体格发育的促进作用优于所选FC和FD品牌样品（P＞0.05），这也印证了不同乳粉品牌营养强化剂的差异与对机体生长发育的侧重方向，但各品牌乳粉对小鼠学习记忆能力的增强无明显作用，婴幼儿配方乳粉虽然含有二十二碳六烯酸（DHA）、花生四烯酸（AA）和乳糖、胆碱等有利于机体脑部发育的物质[25-26]，但机体提升学习记忆能力是一个综合性的过程，不仅与日常饮食、时间有关，也取决于遗传与环境因素以及后期的积累。综合评价结果显示：12个评价指标权重均集中在0.08～0.09之间，聚葡萄糖所占权重最大，为0.0899；利用灰色关联度分析法对所选4个品牌婴幼儿配方乳粉的评分结果为FD＞FC＞DB＞DA，分别为0.9280、0.9130、0.9065、0.8974；t检验结果显示所选FC、FD婴幼儿配方乳粉样品要高于所选DA、DB婴幼儿配方乳粉样品，之间无显著差异（P＞0.05）。总体上，所选DA和DB婴幼儿配方乳粉显示出较好的促进发育和能量补充作用，但所选FC和FD品牌感官评价更高，且低聚糖含量较高。总的来说，每项指标的评价结果与现有报道结果相符合，在此基础上，后续研究可以对不同段数、不同主要营养强化剂重新赋权、重点考察对应的营养效应来突出功能性评分并将消费者反馈与长期回访加入评价系统。希望本研究对婴幼儿配方乳粉的综合品质评价标准化方法的建立提供参考，为婴幼儿配方乳粉的加工工艺优化和提高国产婴幼儿配方乳粉的消费信心提供依据。