干法婴幼儿配方奶粉货架期内矿物质衰减研究

作者简介：卢宇喆（1995—），男，湖北天门人，硕士。研究方向：乳品研究与开发。

摘 要：为给婴幼儿配方奶粉营养强化剂设计提供参考，研究了干法婴幼儿配方奶粉在常温保存下，

24个月货架期末时12种矿物质的衰减情况。结果显示，大部分矿物质较稳定，没有明显衰减，仅有锰、碘和硒衰减率大于检测方法国家标准中的精密度范围要求，判定为有衰减，可能与营养强化剂稳定性不佳、检测误差较大等有关。本研究可以为干法婴幼儿配方奶粉设计中的矿物质衰减分析提供参考。

关键词：配方乳粉；矿物质；衰减率

Research on Minerals Attenuation of Dry Process Infant Formula During Shelf Life

LU Yuzhe， QI Yue， CHEN Long， LIANG Chen， GONG Xiaomin， YU Shirong

（Shanghai Newbaze Nutrition Dairy Co.， Ltd.， Shanghai 201600， China）

Abstract： In order to provide a reference for the design of nutritional fortifiers for infant formula， the attenuation rate of 12 minerals the end of the shelf life at 24 months was studied in the case of dry infant formula stored at room temperature. The results showed that most of the minerals were relatively stable and had no obvious attenuation， and only the attenuation rate of manganese， iodine and selenium was greater than the precision range requirements in the national standard for detection methods， which was judged to have attenuation. This may be related to the poor stability of nutrient enhancers and large detection errors. This study can provide a reference for the mineral attenuation of dry infant formula formulation.

Keywords： formula milk powder; minerals; attenuation rate

母乳一般为婴幼儿主要食物，作为母乳的替代品，婴幼儿配方乳粉以母乳为标准来进行设计。《婴幼儿配方乳粉生产许可审查细则（2022版）》[1]明确说明婴幼儿配方乳粉的主要蛋白来源为牛（羊）乳及（或）其乳蛋白制品，并适量添加维生素、矿物质和（或）其他原料，仅使用物理方法生产加工制成。根据不同年龄段的婴幼儿营养需求，婴幼儿配方奶粉分为1～3段，覆盖0～3岁婴幼儿。生产婴幼儿配方奶粉的工艺分为湿法工艺、干法工艺和干湿混合工艺。湿法工艺是将营养素在液态奶中混合均匀后再进行干燥制成奶粉，优点是产品中营养素较均匀，缺点是生产过程中热敏维生素易损失；干法工艺是直接使用干燥原料进行混合加工，优点是没有热加工，营养素损失较小，且因为使用奶粉等原料而不是液态奶，对工厂选址要求较低；干湿混合工艺结合了湿法工艺和干法工艺的优点，将一些热敏营养素使用干法混合，在保障营养素分布均匀的同时减少加工工艺原因造成的营养素损失，但因为干湿混合法同样使用液态奶作为原料，工厂一般在奶源地附近。

食品安全国家标准分别规定了1～3段婴幼儿奶粉中各营养指标，包括各常量元素和微量元素的限量。对比国家标准要求的限量和牛奶中矿物质的含量可以发现，单纯使用牛奶作为原料满足不了婴幼儿配方奶粉的要求，生产过程中必须添加营养强化剂对规定指标进行强化。矿物质在人体内对维持渗透压平衡起着重要作用，婴幼儿的肾脏功能较弱，体内矿物质过多或过少都会通过渗透压影响到婴幼儿的肾脏[2]，因此婴幼儿配方奶粉各矿物质的含量都有严格要求，在配方设计时也需要考虑在货架期末仍能保证产品矿物质含量在限量范围内，因此有必要对货架期末营养素的衰减进行研究，使配方设计更科学。

本文以干法奶粉为研究对象，研究其在长期试验（24个月货架期末时）的矿物质衰减情况，为婴幼儿配方奶粉的设计提供参考依据。

1 材料与方法

1.1 试验材料

规格800 g/听，充氮包装的婴儿配方奶粉、较大婴儿配方奶粉、幼儿配方奶粉各3个批次。

1.2 试验条件

常温室内储存。

1.3 检测方法

各矿物质按食品安全国家标准规定的检测方法进行检测，检测方法和精密度要求见表1。

表1 矿物质检测方法和精密度要求

序号 项目 检测方法 精密度/%

1 钠 GB 5009.91—2017 第一法 10

2 钾 GB 5009.91—2017 第一法 10

3 铜 GB 5009.13—2017 第二法 10

4 镁 GB 5009.241—2017 第一法 10

5 铁 GB 5009.90—2017 第一法 10

6 锌 GB 5009.14—2017 第一法 10

7 锰 GB 5009.242—2017 第一法 10

8 钙 GB 5009.92—2016 第一法 10

9 磷 GB 5009.87—2016 第二法 5

10 碘 GB 5009.267—2020 第四法 10

11 氯 GB 5009.44—2016 第三法 5

12 硒 GB 5009.93—2017 第一法 20

1.4 仪器设备

原子吸收光谱仪、分光光度计、气相色谱仪、原子荧光光谱仪等。

1.5 计算方法

衰减率=[（第0天样品检测值-测试周期末样品检测值）/第0天样品检测值]×100%。衰减率为负值时表示未发生衰减。

2 结果与分析

本次试验所用的婴幼儿配方奶粉生产日期为2022年，当时所用食品安全国家标准为2010版（以下简称旧国标）。按旧国标规定，婴幼儿配方奶粉2段和3段所用为同一个标准。2021年发布的婴幼儿配方食品安全国家标准（以下简称新国标），在

2023年正式实施。新国标与旧国标相比，不仅将

2段和3段单独设立标准，对各营养素的要求也进行了提高。典型的一项变化是，与旧国标对比，新国标各营养指标的范围被缩减，因此，对各婴幼儿配方奶粉生产厂家的科研能力、检测能力、生产能力是更为严格的考验，配方设计时考虑各营养指标在货架期末仍能满足标准要求变得尤为重要。

婴幼儿配方奶粉中营养指标除蛋白质、脂肪和碳水化合物外，还包括维生素、矿物质和可选择成分，本次试验仅分析矿物质结果。矿物质通常以化合物的形式存在于食品中，为人体提供必需营养素。在婴幼儿配方奶粉生产过程中，一般会添加相应化合物作为营养强化剂。根据矿物质在人体内的含量，可分为常量元素和微量元素。婴幼儿配方奶粉涉及的矿物质共12种，其中常量元素6种，包括钠、钾、镁、钙、磷、氯；微量元素6种，包括铜、铁、锌、锰、碘、硒。

2.1 常量元素衰减

常量元素在人体中含量大于0.01%，矿物质中的常量元素均以无机盐的形式存在，各自发挥着重要作用。钙和磷大量存在于骨骼和牙齿中，对人体起着重要的支柱作用，儿童缺钙会导致软骨病。钠、钾、氯存在于体液中，使体液接近中性，控制水分和养分运输。

从表2可以看出，6个常量元素有5个衰减率为负值，说明没有衰减；磷的衰减率也不高，且对比表1中的精密度，衰减率均小于精密度，可认为衰减不明显。婴幼儿配方奶粉中常量元素衰减并不明显这一结果与李琳瑶等[3]、郑华艳等[4]、姜艳喜等[5]的研究结果一致。研究所用的婴幼儿配方奶粉使用氯化钾、碳酸钙等作为营养强化剂，具有较强的稳定性。

2.2 微量元素衰减

从表3可以看出，铜和铁基本无衰减，锌有衰减趋势，但锌的检验方法精密度为10%，大于衰减率，可以认为衰减不明显。衰减率较大的元素为锰、碘、硒，衰减率均超过10%。

锰参与人体内酶的合成与激活，对人体生理活动产生重要影响，缺少锰会导致儿童侏儒症、影响婴幼儿智力等，而体内锰过多时会引发脑血栓等心脑血管疾病[6]。本次试验锰的衰减率为12.62%，超过10%的检验偏差，认为锰在货架期内有衰减。本次试验使用的婴幼儿配方奶粉使用硫酸锰为营养强化剂，硫酸锰性质较稳定，不易发生衰减。李琳瑶等[7]、龚志清等[8]的研究结果显示，不管是长期试验还是加速试验，婴幼儿配方奶粉中的锰均无明显衰减。本次锰衰减率数据来源仅为3批次婴儿配方奶粉，数据较少，其他矿物质（不包括硒）数据来源为1～

3段共9批次；同时查询3批次数据发现，仅有1批次锰衰减率超过10%，因此检验偏差可能为本次试验结果显示锰有衰减的原因。

碘是人体必需的微量元素之一，参与甲状腺激素的合成，而甲状腺激素影响人体生长时中枢神经系统的发育[9]。长期碘摄入不足时，会引发碘缺乏症，症状为甲状腺肿大，婴幼儿碘摄入不足可能会影响到生长发育[10]。本次试验碘的衰减率高达16.56%，按照GB 5009.267—2020第四法检测食品中碘含量，当碘含量大于1 mg·kg-1（即100 μg/100 g）时，该方法精密度为10%，衰减率大于精密度时认为碘在货架期内有衰减。试验样品中，碘的对应强化剂为碘酸钾，碘酸钾可分解成碘化钾，碘化钾在空气中易氧化，且光照和湿度对其稳定性影响较大[11]。有试验对比加速试验和长期试验的衰减率，发现碘在加速试验末期的衰减率明显大于长期试验末期的衰减率，说明温度对碘的稳定性有较大影响[7]。为避免碘化合物的分解氧化，营养强化剂会进行复配或将营养素包埋，以保证产品的均匀性和稳定性，成品婴幼儿配方奶粉也会充氮，避免接触氧气。从检测方法角度看，样品前处理步骤也会造成检测结果的波动。检验偏差、工艺、储存环境都会影响到碘在货架期内的稳定性。

硒也是人体必需的微量元素之一，是多种蛋白质的重要组成成分，如一些过氧化物酶，可以在体内起到抗氧化作用[12]。本次试验硒的衰减率为23.40%，衰减率在所有矿物质中最高。从检测方法角度看，采用原子荧光光度法测试硒的精密度为20%，比其他矿物质检验精密度要求都低，说明硒的检测结果波动大，重现性差。本次试验仅有3批次硒的衰减率数据，并不是所有结果都为衰减率大于精密度，因此检验偏差可能为本次试验结果硒衰减率较大的原因。有研究表明，电感耦合等离子体质谱法精密度更高，长期稳定性比原子荧光光度法好，更适合婴幼儿配方乳粉中微量硒的测定[13]。

3 结论

干法婴幼儿配方奶粉在常温储存24个月后，大部分矿物质基本无衰减，但锰、碘、硒有衰减趋势。造成矿物质衰减的主要原因可能为检验偏差，初始和试验期末的检测相隔24个月，可能影响到检验偏差的因素较多。后续稳定性研究中，应该多关注有衰减趋势的指标，收集多批次样品数据进行分析，检测过程中，可采用多次平行试验，尽量减少检测误差。2021版婴幼儿配方食品国家标准发布后，婴幼儿配方食品中各指标要求更加严格，在配方设计过程中，不仅需要保证理论值符合要求，还需要考虑货架期末时产品仍能符合要求。本次试验结果锰、碘和硒的衰减率可以为货架期末元素含量预测提供历史数据参考，使配方设计更科学、合理。