楊 潔,劉 洋,董長春,馮海玲,黃思琪,趙艷秋,許英偉

(黑龍江飛鶴乳業(yè)有限公司,北京 100015)

二胎政策的開放為嬰幼兒食品市場帶來了新的機遇,目前市面上的嬰幼兒食品主要為嬰幼兒配方粉和嬰幼兒谷類輔助食品,而嬰幼兒谷類輔助食品中以嬰幼兒米粉為主。它一般是以大米為主要原料,以水果、蔬菜、肉類等為選擇性輔料,通過添加適量的維生素、礦物質等營養(yǎng)強化劑,經加工制成的適于6月齡以上嬰兒和幼兒食用的一種輔助食品[1-2]。

然而,國家質檢、工商及衛(wèi)生部門對市售的嬰幼兒米粉產品的多次抽檢發(fā)現,米粉產品質量問題嚴重,營養(yǎng)成分不達標、微生物超標等現象普遍存在,其原因除了加工技術、設備儀器等工藝方面的原因外[3-4],貨架期內產品品質的變化及貨架期的預估也是引起產品質量安全不可忽視的因素。但目前關于嬰幼兒米粉的研究主要集中在污染物的研究[5-7]、配方的設計[8-10]、工藝的改進[11-13]以及加工過程中營養(yǎng)成分的損失[14]等方面,對貨架期的預測以及貨架期內營養(yǎng)成分變化的研究甚少。

在食品體系中應用較廣的貨架期預測方法是加速貨架期試驗(Accelerated shelf-life test,ASLT)[15-16],它通過將樣品置于溫度高于正常水平的環(huán)境中,使樣品在較短的時間內達到劣變,定期檢測其理化指標、微生物指標等變化,再利用與質量相關的動力學原理,結合相應的公式,推算出其在正常儲存條件下的保質期。有研究用此加速破壞試驗方法,設計了2個加速條件40 ℃ 75% RH和50 ℃ 75% RH對紙盒裝、塑罐裝、鐵聽裝嬰幼兒米粉的貨架期進行預估,推算出了20 ℃下3種包裝形式的嬰幼兒米粉的貨架期均為686～857 d[17]。

本文設計了2個外部環(huán)境37 ℃ 75% RH和47 ℃ 75% RH對嬰幼兒米粉進行加速破壞性試驗,預估其在正常儲存條件下的保質期,同時,也對其貨架期內營養(yǎng)素的衰減進行分析,為后續(xù)嬰幼兒米粉的貨架期研究及配方設計提供一定的指導作用。

1 材料與方法

1.1 材料與儀器

樣品A、B、C 采用鐵聽充氮包裝、添加有不同果蔬肉粉經滾筒干燥加工而成的3種米粉樣品;氫氧化鉀、石油醚、異丙醇、正丁醇、鐵氰化鉀、氫氧化鈉、乙酸鈉、鹽酸、硫酸鋅、乙酸鈉、硼酸等優(yōu)級純,抗壞血酸、無水硫酸鈉、環(huán)己烷、冰乙酸等分析純 科密歐;無水乙醇、乙醚、甲醇、正己烷、乙腈等 色譜純,默克;硝酸、鹽酸 光譜純,蘇州晶瑞;a-淀粉酶、高峰式淀粉酶 Sigma;維生素B12測試肉湯、生物素測試肉湯、葉酸測定培養(yǎng)基等 北京陸橋。

e2695高效液相色譜儀 美國waters公司;LC-20A高效液相色譜儀、RF5301熒光分光光度計 日本島津公司;T6紫外分光光度計 北京普析通用儀器有限責任公司;Optima 8000電感耦合等離子體發(fā)射光譜儀 鉑金埃爾默股份有限公司;LRH-250生化培養(yǎng)箱 上海恒科儀器有限公司;BPS-500CL恒溫恒濕 上海一恒科學儀器有限公司。

1.2 實驗方法

1.2.1 加速實驗設計 參考相關文獻[15-18],設計了2個外部環(huán)境,分別為37 ℃ 75% RH和47 ℃ 75% RH,樣品采用鐵聽進行充氮包裝后存放于此設定的外部環(huán)境中,選取了產品的感官、水分、維生素A、維生素D、維生素E、維生素B1、維生素B2、維生素B6、維生素B12、煙酸、葉酸、泛酸、維生素C、生物素、鐵、菌落總數作為重點檢測指標,定期對存放的米粉樣品進行檢測,直到樣品指標不可接受時終止。其中,37 ℃ 75% RH條件下存放的樣品為每15 d檢測一次,47 ℃ 75% RH條件下存放的樣品為每5 d檢測一次。

1.2.2 保質期的計算 根據T/CNFIA 001-2017 食品保質期通用指南[18],計算加速破壞性試驗保質期。

式(1)

式中:Q10:加速破壞性試驗條件下,樣品在溫度相差為10 ℃的兩個溫度(T2和T1)下的保質期的比率;θs(T1):在T1溫度下進行加速破壞性試驗得到的保質期;θs(T2):在T2溫度下進行加速破壞性試驗得到的保質期,T2=T1+10。

式(2)

式中:θs(T):實際儲藏溫度T下食品的保質期;θs(T′):在T′溫度下進行加速破壞性試驗得到的保質期;ΔTa:較高溫度(T′)與實際儲藏溫度(T)的差值(T′-T)。

將試驗數據代入式(1)中計算出Q10,再通過式(2)可計算出實際儲藏溫度下的保質期θs(T)。

1.2.3 衰減率計算 衰減率的計算公式如下:

式(3)

由于各個營養(yǎng)指標的檢測方法均存在一定的檢測精密度要求,因此,當營養(yǎng)成分衰減率的絕對值小于檢測方法的精密度時,則認為基本無衰減[19]。

1.2.4 理化指標的檢測 理化指標的檢測均按照國標現行有效的方法進行檢測。感官分析[20]:對米粉的色澤、滋味氣味、組織狀態(tài)、沖調性進行感官評價;水:GB 5009.3-2016食品中水分的測定;維生素A、D、E:GB 5009.82-2016食品中維生素A、D、E的測定;維生素B1:GB 5009.84-2016食品中維生素B1的測定;維生素B2:GB 5009.85-2016食品中維生素B2的測定;維生素B6:GB 5009.154-2016食品中維生素B6的測定;維生素B12:GB 5413.14-2010嬰幼兒食品和乳品中維生素B12的測定;煙酸:GB 5009.89-2016食品中煙酸和煙酰胺的測定;葉酸:GB 5009.211-2014食品中葉酸的測定;泛酸:GB 5009.210-2016食品中泛酸的測定;維生素C:GB 5413.18-2010嬰幼兒食品和乳品中維生素C的測定;生物素:GB 5009.259-2016食品中生物素的測定;鐵:GB 5009.268-2016食品中多元素的測定;菌落總數:GB 4789.2-2016食品微生物 菌落總數的測定。

1.3 數據處理

將所有的數據采用Excel 16.19軟件進行均值和方差分析,數據展現均以“平均值±標準偏差”表示。

2 結果與分析

2.1 米粉貨架期的確定

3種米粉樣品臨近貨架期的檢測結果分別如表1、表2、表3所示。

表1 米粉樣品A的貨架期檢測結果Table 1 Test results of rice cereal sample A during shelf life

表2 米粉樣品B的貨架期檢測結果Table 2 Test results of rice cereal sample B during shelf life

由表1、表2、表3可以看到,感官方面,75% RH 47 ℃下儲存第80 d,3個米粉樣品或出現氧化味或出現細小團塊,樣品不能再接受;37 ℃下,米粉樣品在210 d時均儲存良好,在225 d時出現輕微氧化味或輕微團塊;品質安全方面,兩種儲存條件下的米粉樣品在貨架期結束時,營養(yǎng)素含量、菌落總數均在GB 10769-2010允許的范圍內,營養(yǎng)價值及安全性滿足嬰幼兒對輔食的需求。即米粉樣品在75% RH 47 ℃下的貨架期為75 d,在75% RH 37 ℃下的貨架期為210～225 d。

表3 米粉樣品C的貨架期檢測結果Table 3 Test results of rice cereal sample C during shelf life

通過加速破壞性試驗公式計算如下:

式(4)

式(5)

即鐵聽充氮包裝米粉樣品在75% RH 25 ℃下的貨架期為722～841 d。由數據可發(fā)現,Q10是由設計的兩個不同溫度下的貨架期預測的,它的微小偏差也會造成計算結果出現較大偏差。但綜合考慮時效性與經濟性等,加速試驗依舊為企業(yè)研究新品的貨架期提供了依據,在很大程度上有助于企業(yè)對新品進行改進,為企業(yè)中常用的貨架期預測方法。因此,關注嬰幼兒米粉的貨架期研究,結合實際情況,縮小Q10的設計偏差,將有助于加強嬰幼兒米粉貨架期的精確預測,有助于企業(yè)及時對產品進行改進。

2.2 米粉貨架期衰減分析

3種米粉樣品在貨架期內營養(yǎng)素的衰減呈現出較高的一致性,現將A、B、C這3種米粉樣品的衰減率進行綜合分析,得出米粉不同營養(yǎng)素在貨架期內的綜合衰減率如表4所示。

表4 米粉樣品在儲存過程中不同營養(yǎng)素的衰減率(%)Table 4 Decay rates of different nutrients in rice cereal samples during shelf-life(%)

2.2.1 脂溶性維生素的衰減 不同的脂溶性維生素呈現出不同的變化趨勢,其中,維生素A的衰減率最大。75% RH 47 ℃下,第75 d時維生素A的衰減率達到16.36%,第80 d時衰減率直達24.41%;在37 ℃下,225 d時的衰減率也高達28.96%,呈現出極大的不穩(wěn)定性,這與高文明等[17]的貨架期研究結果相似,但高文明的研究顯示維生素A在40 ℃下儲存70 d,衰減率大于37.95%,50 ℃下儲存30 d,衰減率達45.19%以上,高于本研究的衰減率,其原因可能與本研究中維生素C的含量較高有關。研究表明,維生素C的存在可提高維生素A的穩(wěn)定性[21]。

維生素D和維生素E相對穩(wěn)定,Haro-Vicente等[22]對嬰幼兒奶(3段)的貨架期研究也得出維生素E比維生素A表現出更好的穩(wěn)定性。在75% RH 37 ℃下儲存第225 d時維生素D的衰減率最大,為9.88%,低于GB 5009.82的檢測精密度15%,基本無衰減,嬰幼兒食品企業(yè)中通常選擇膽鈣化醇作為維生素D的來源,其對熱較為穩(wěn)定。維生素E對氧十分敏感,容易被氧化,但在無氧條件下,維生素E對熱較穩(wěn)定[23],米粉的充氮鐵聽包裝正好維持了低氧環(huán)境,使其衰減率降低,在75% RH 37 ℃下儲存第210 d時其衰減率最大,為13.96%。

2.2.2 水溶性維生素的衰減 水溶性維生素中,泛酸的衰減最為嚴重,在整個貨架期內其衰減率可高達24.47%。商業(yè)上廣泛使用D-泛酸鈣作為食品中泛酸的來源,其在干燥情況下對氧和光較為穩(wěn)定,雖具有一定的吸濕性[24],但在米粉樣品水分含量低于5%的情況下,仍具有較大的衰減率,其原因待進一步研究。另外,奶粉體系中泛酸在貨架期內也表示出較大的衰減[19],與本研究結論一致。

其次,維生素B1、葉酸和維生素C貨架期內也出現一定的程度衰減。維生素B1、維生素C均在75% RH 37 ℃第225 d時衰減率達到最大,分別為18.46%和12.67%,而葉酸的衰減率最高出現在75% RH 47 ℃第80 d,衰減率為18.53%。有研究表明添加維生素A和C對維生素B1和維生素B2的穩(wěn)定性沒有影響[25],但添加維生素E(醋酸生育酚)對維生素C具有一定的保護作用[26]。維生素B2在47 ℃下儲存80 d,基本無衰減,但在37 ℃下儲存225 d時,其衰減率達18.97%,其原因待進一步研究。遲玉杰[24]《食品化學》中維生素B2對熱穩(wěn)定,不受空氣中氧的影響,對光(尤其是紫外線)非常敏感,因此在后續(xù)的穩(wěn)定性研究中還應持續(xù)性關注其衰減及檢測偏差。

維生素B6、煙酸以及生物素的穩(wěn)定性較好,除生物素的最高衰減率(10.75%)略高于其檢測方法的檢測精密度10%外,維生素B6、煙酸的最高衰減率均小于檢測方法的檢測精密度,貨架期內基本無衰減。因此,在考慮工藝損失、檢測偏差等損失與偏差外,企業(yè)在配方設計時不需過量添加以彌補產品潛在的貨架期損失。

維生素B12含量約為2 μg/100 g,基數很小,根據GB/T 32465-2015《化學分析方法驗證確認和內部質量控制要求》不同濃度或含量范圍的再現性,在濃度低于100 μg/kg時,Horwitz方程給出的結果過高,不宜使用,此時只能要求CV應盡可能低,所以在計算維生素B12的衰減率時,其波動也較別的維生素大。但整體來看,在不同溫度下的貨架期里,其衰減率均低于其國標方法的檢測精密度,即其在貨架期內基本無衰減。

2.2.3 鐵的衰減 與維生素不同,礦物質一般不會被光、熱、氧化劑、極端pH或其他能影響有機營養(yǎng)素的因素破壞。從表4可以看出,鐵在整個貨架期內基本穩(wěn)定,衰減率低于GB 5009.268的檢測精密度10%,基本無衰減。本文強化的鐵為焦磷酸鐵,有奶粉體系的研究表明,在以其作為鐵的強化劑時,貨架期內奶粉的品質保存最好[27]。

3 結論

本研究通過加速試驗推算出此鐵聽充氮包裝米粉在75% RH 25 ℃下的貨架期為722～841 d。貨架期內維生素A、泛酸的穩(wěn)定性最差,其次,維生素B1、維生素B2、葉酸、維生素E和維生素C也有一定的衰減。由本文可以看到Q10的微小偏差也可能會造成結果出現偏差,因此后續(xù)的研究可以在綜合考慮經濟性、時效性的基礎上摸索實驗條件來盡量縮小偏差。另外,產品的包裝形式、營養(yǎng)素添加的種類與數量等也會對營養(yǎng)素的衰減率造成一定的影響,因此,更多的貨架期內營養(yǎng)素變化的統計數據將是完善嬰幼兒米粉的配方設計及確保產品質量合理性、合規(guī)性和安全性必不可少的。