鄭燕丹，袁鳳娟，鄭立冰，黃丹瑩

（1. 揭陽職業(yè)技術(shù)學(xué)院，廣東 揭陽 522000；2. 廣東東泰乳業(yè)有限公司，廣東 揭陽 522000）

嬰幼兒谷類輔助食品是以一種或多種谷物（如：小麥、大米、大麥、燕麥、黑麥、玉米等）為主要原料，且谷物占干物質(zhì)組成的25%以上，添加適量的營養(yǎng)強(qiáng)化劑和（或）其他輔料，經(jīng)加工制成的適于6月齡以上嬰兒和幼兒食用的輔助食品[1]?！吨袊用裆攀持改?016》提出[2]，對于7～24月齡嬰幼兒應(yīng)從嬰幼兒米粉（嬰幼兒谷類輔助食品）開始，逐步添加達(dá)到食物多樣。嬰幼兒輔助食品還能促進(jìn)嬰幼兒味覺、嗅覺、觸覺等感知覺的發(fā)育，滿足嬰幼兒生理和心理發(fā)育需要。除了母乳和配方奶粉，嬰幼兒輔助食品是嬰幼兒的重要營養(yǎng)來源。隨著“二孩”、“三孩”政策的推動，我國城鄉(xiāng)居民消費(fèi)升級以及育兒觀念的轉(zhuǎn)變，近年來嬰幼兒谷類輔助食品的市場銷售額不斷攀升[3]。嬰幼兒谷類輔助食品的營養(yǎng)價(jià)值和質(zhì)量安全都備受政府和公眾關(guān)注。

目前嬰幼兒谷類輔助食品的生產(chǎn)工藝主要有滾筒干燥法和擠壓膨化法兩種[4]。擠壓膨化工藝過程中大米淀粉和大米蛋白發(fā)生了降解，產(chǎn)品有利于嬰幼兒對營養(yǎng)物質(zhì)的消化吸收[4-5]。而滾筒干燥工藝具有熱效率高、干燥速率大、米粉糊化度高的優(yōu)點(diǎn)，各種添加劑也可以充分、準(zhǔn)確的強(qiáng)化與添加[4]，其制備的產(chǎn)品具有較高的糊化度和良好的復(fù)水性、沖調(diào)性，貨架期長的優(yōu)勢[4,6]。

根據(jù)《中華人民共和國食品安全法（2018 修正）》第一百五十條[7]，食品保質(zhì)期是指食品在標(biāo)明的貯存條件下保持品質(zhì)的期限。該品質(zhì)包括物理化學(xué)特性、微生物指標(biāo)以及感官指標(biāo)。超過此期限，產(chǎn)品被視為不可銷售。目前針對嬰幼兒配方奶粉的保質(zhì)期預(yù)測和保質(zhì)期內(nèi)營養(yǎng)素的衰減研究較多[8-12]。如胡君榮[11]研究嬰幼兒配方食品在貨架期中營養(yǎng)素變化，劉賓[12]研究嬰兒配方奶粉保質(zhì)期內(nèi)營養(yǎng)素?fù)p失率。2020年馬雯等通過加速試驗(yàn)在短時(shí)間內(nèi)驗(yàn)證乳粉的營養(yǎng)素變化情況，從而判斷嬰幼兒奶粉的保質(zhì)期[9]。由于嬰幼兒谷類輔助食品的配方設(shè)計(jì)、加工工藝方式和營養(yǎng)價(jià)值等與嬰幼兒配方奶粉的有很大差別。因此很有必要對嬰幼兒谷類輔助食品的保質(zhì)期進(jìn)行研究，以提高該類食品供應(yīng)的安全性和可靠性。

本研究依據(jù)中國食品工業(yè)協(xié)會團(tuán)體標(biāo)準(zhǔn)T/CNFIA 001—2017《食品保質(zhì)期通用指南》[13]設(shè)計(jì)基于溫度條件下的加速破壞性實(shí)驗(yàn)，建立化學(xué)品質(zhì)衰變動力學(xué)模型即阿倫尼烏斯模型（Arrhenius模型）[14]，由營養(yǎng)素的衰減情況推斷滾筒法制得的嬰幼兒谷類輔助食品在室溫條件下的保質(zhì)期，為嬰幼兒谷類輔助食品的工藝條件優(yōu)化，產(chǎn)品穩(wěn)定性和安全性評價(jià)提供一定的參考。也為企業(yè)建立產(chǎn)品保質(zhì)期數(shù)據(jù)庫提供方法依據(jù)。

1 材料與方法

1.1 試驗(yàn)材料

本研究中的嬰幼兒谷類輔助食品主要原料組成為大米。大米為有機(jī)大米：廣州洪益健農(nóng)業(yè)科技發(fā)展有限公司。其他輔料和營養(yǎng)強(qiáng)化劑包括全脂乳粉：黑龍江紅星集團(tuán)食品有限公司，666 g/聽；麥芽提取物：廣州市合利源食品有限公司，20 kg/件；維生素 A醋酸酯干粉：新昌新和成維生素有限公司，325CWS/S；維生素 B1：華中藥業(yè)股份有限公司，25 kg/桶；維生素 B2：赤峰制藥股份有限公司，25 kg/桶；維生素D3：新昌新和成維生素有限公司；不飽和脂肪酸二十二碳六烯酸DHA：巴斯夫（中國）有限公司，粉末；花生四烯酸AA：湖北福星生物科技有限公司，粉末。

1.2 儀器與設(shè)備

Y 0505輥筒干燥機(jī)：東臺市食品機(jī)械廠；PSA制氮系統(tǒng)設(shè)備：無錫中瑞空分設(shè)備有限公司；RXZ智能型人工氣候箱：寧波江南儀器；HD-3A型水分活度儀：無錫市華科儀器儀表公司。

1.3 試驗(yàn)方法

1.3.1 指標(biāo)分析方法

產(chǎn)品主要工藝采用滾筒干燥法。產(chǎn)品包裝于馬口鐵素鐵罐（無內(nèi)涂層），鋁箔封口，加塑料蓋子。每罐528 g，充氮包裝，測得殘氧量約為3%左右。終產(chǎn)品水分活度檢測值在0.2～0.3。

2020年05月—2020年10月，將上述制備得到的嬰幼兒谷類輔助食品（未開封，144罐）分別在溫度為（37±2）、（47±2） ℃，濕度均為 75±5%儲藏條件下存放，在存放時(shí)間為1、2、3、4、4.5個(gè)月時(shí)分別取出兩罐樣品檢測感官指標(biāo)和營養(yǎng)素指標(biāo)[8]。檢測指標(biāo)和檢測方法嚴(yán)格按照 GB10769—2010《食品安全國家標(biāo)準(zhǔn) 嬰幼兒谷類輔助食品》執(zhí)行[1]。

產(chǎn)品初始值同時(shí)檢測。所用樣品均為同一生產(chǎn)批號。每組數(shù)據(jù)平行測定兩次。所有數(shù)據(jù)為兩次平行試驗(yàn)的平均值。營養(yǎng)素指標(biāo)的穩(wěn)定性分析采用檢測結(jié)果之間的變異系數(shù)方法[15]，蛋白質(zhì)、脂肪指標(biāo)，考慮檢測方法中允許10%不高于偏差，變異系數(shù)低于 0.1時(shí)認(rèn)為無顯著差異[11]。微量營養(yǎng)素檢測方法允許15%～20%偏差，變異系數(shù)低于0.15時(shí)，認(rèn)為無顯著差異[11。

1.3.2 保質(zhì)期預(yù)測方法

Arrhenius模型是依據(jù)食品在保存期內(nèi)的質(zhì)量與溫度和時(shí)間相關(guān)[14]，如以溫度為加速因子，質(zhì)量指標(biāo)與貯藏時(shí)間存在下式關(guān)系：

式(1)中：A為食品的質(zhì)量指標(biāo)；A0為食品保藏初始的質(zhì)量指標(biāo)初值；k為質(zhì)量變化速率，–號表示質(zhì)量指標(biāo)數(shù)值的遞減；t為貯藏時(shí)間。對公式兩邊取對數(shù)得：

本研究中依據(jù)營養(yǎng)素指標(biāo)在 37 ℃和 47 ℃加速試驗(yàn)期間變化的數(shù)據(jù)，代入式(2)，擬合方程，求算出營養(yǎng)素指標(biāo)達(dá)到GB10769—2010《食品安全國家標(biāo)準(zhǔn) 嬰幼兒谷類輔助食品》規(guī)定的臨界值時(shí)對應(yīng)的貯藏時(shí)間（t），該時(shí)間即為產(chǎn)品在37 ℃、47 ℃條件下的保質(zhì)期。

27 ℃條件下的保質(zhì)期由下式（3）、（4）推算得出[14]：

式中：θ（T1）為溫度T1下的保質(zhì)期；θ（T2）為溫度T2下的保質(zhì)期；ΔT為溫度T1與T2的差。

1.4 數(shù)據(jù)分析

采用excel軟件進(jìn)行數(shù)據(jù)處理和分析。

2 結(jié)果與分析

2.1 營養(yǎng)素指標(biāo)變異系數(shù)分析

嬰幼兒谷類輔助食品產(chǎn)品在保溫保濕條件下0～4.5個(gè)月期間各營養(yǎng)素指標(biāo)變化如表1～2所示。以各指標(biāo)的變異系數(shù)CV判斷在加速測試過程中衰減情況，變異系數(shù)越大，則說明營養(yǎng)素指標(biāo)在加速試驗(yàn)過程中發(fā)生的變化波動越明顯。

表1 嬰幼兒谷類輔助食品37 ℃保溫條件下營養(yǎng)素變化數(shù)據(jù)Table 1 The variation of each nutrient index of cereal auxiliary food for infants and young children under 37 ℃ heat preservation

表2 嬰幼兒谷類輔助食品47 ℃保溫條件下營養(yǎng)素變化數(shù)據(jù)Table 2 The variation of each nutrient index of cereal auxiliary food for infants and young children under 47 ℃ heat preservation

從實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)中得出嬰幼兒谷類輔助食品在37、47 ℃條件下，AA和DHA指標(biāo)的變化較為顯著。47 ℃條件下，AA的變異系數(shù)最大，達(dá)到13.68%。AA的初始檢測值（8.00和 8.56）不足為最低限量值（4.8）的兩倍，在兩個(gè)不同溫度條件下保溫4.5個(gè)月后仍能保持在最低限量值之上。DHA的初始檢測值（也不超過最低限量值的兩倍，在37 ℃條件下變異系數(shù)為10.20%，在47 ℃下變異系數(shù)為9.90%。大量研究顯示，AA和DHA對嬰幼兒的正常成長尤其智力發(fā)展是必需的[16]。然而AA分子和DHA分子是不飽和脂肪酸，很容易被氧化降解。本產(chǎn)品所添加的 AA、DHA為微膠囊化處理的固體顆粒狀粉末，在避免過量添加的情況下其穩(wěn)定性仍較好，最大變異系數(shù)均低于0.15。

從表1、表2中可得出主要營養(yǎng)素脂肪、蛋白質(zhì)的變異系數(shù)均在4%以下。故認(rèn)為未發(fā)生明顯脂肪氧化和蛋白質(zhì)降解反應(yīng)。脂溶性維生素 A、D變異系數(shù)均在 10%以下。脂溶性維生素 A、D在47 ℃條件下比37 ℃條件衰減更為顯著。這一結(jié)果與嬰幼兒奶粉的脂溶性維生素的穩(wěn)定性研究一致。ALBALá-HURTADO 等[17]研究液態(tài)和粉狀的嬰幼兒配方食品其貯存的溫度越高，維生素A的穩(wěn)定性越差。賈宏信[18]在研究嬰幼兒配方乳粉中脂溶性維生素的穩(wěn)定性時(shí)也證實(shí)同種乳粉儲存的溫度越高，維生素A的穩(wěn)定性越差。另外產(chǎn)品中水溶性維生素B1、B2、煙酸的變異系數(shù)均在10%以下。礦物質(zhì)鈉、鐵、磷、鋅和鈣的變異系數(shù)均在4%以下。

GB10769—2010《食品安全國家標(biāo)準(zhǔn) 嬰幼兒谷類輔助食品》中將維生素 A、維生素 D、維生素B1、鈣、鐵、鋅等營養(yǎng)素作為基本（必須添加）的營養(yǎng)成分，正是綜合考慮我國嬰幼兒的營養(yǎng)現(xiàn)狀和必需補(bǔ)充的營養(yǎng)素種類，以保證該年齡段嬰幼兒的營養(yǎng)要求。國家食品安全風(fēng)險(xiǎn)評估中心的屈鵬峰等依據(jù) 2015—2019年度嬰幼兒谷類輔助食品監(jiān)督抽檢公告資料分析得出[22]，主要的不合格營養(yǎng)素指標(biāo)是維生素A和鈉。維生素A占脂溶性維生素不合格率的64%，鈉占礦物質(zhì)不合格率的51%。從表1、表2所示，本次保質(zhì)期試驗(yàn)結(jié)果也顯示維生素A、維生素D、維生素B1、維生素B2、鈉的穩(wěn)定性相對較差。

2.2 感官指標(biāo)分析

依據(jù)GB10769—2010《食品安全國家標(biāo)準(zhǔn) 嬰幼兒谷類輔助食品》，該類產(chǎn)品外觀應(yīng)為白色近透明片狀，干燥松散，均勻無結(jié)塊。具有大米粉特別的香味和奶香味，無不良異味。以適量的溫開水沖調(diào)，經(jīng)充分?jǐn)嚢璩蕽櫥暮隣睿休p微甜味。

試驗(yàn)中嬰幼兒谷類輔助食品在高溫高濕條件下，感官指標(biāo)變化如表3～4所示。除了貯存2個(gè)月以上出現(xiàn)奶香味偏淡，其他均正常。產(chǎn)品未出現(xiàn)哈喇味故認(rèn)為產(chǎn)品未發(fā)生明顯脂肪酸敗[19]。產(chǎn)品在貯存后色澤都呈現(xiàn)均勻一致，說明產(chǎn)品蛋白質(zhì)與還原糖未發(fā)生明顯美拉德反應(yīng)[20]。

表3 嬰幼兒谷類輔助食品37℃保溫條件下感官指標(biāo)變化Table 3 Changes of sensory indexes of cereal auxiliary food for infants and young children under 37 ℃ heat preservation

表4 嬰幼兒谷類輔助食品47 ℃保溫條件下感官指標(biāo)變化Table 4 Changes of sensory indexes of cereal auxiliary food for infants and young children under 47 ℃ heat preservation

2.3 水分活度值分析

本研究中干法制得的產(chǎn)品其水分活度測量值均在0.2～0.3?！妒称坊瘜W(xué)》（第二版）指出食品的水分活度降低至一定的限度以下時(shí)，就會抑制要求AW閾值高于此值的微生物生長、繁殖或產(chǎn)生毒素[21]。食品中水分活度值<0.5時(shí)，微生物不繁殖。該嬰幼兒谷類輔助食品的微生物指標(biāo)檢測均能控制在限量內(nèi)。另外，水分活度值也是影響脂肪氧化的重要因素。水分活度低于0.11時(shí)，粉狀食品處于過干燥狀態(tài)，脂肪顆粒暴露出來，更易發(fā)生氧化反應(yīng)。本研究中產(chǎn)品水分活度值有利于產(chǎn)品的保存。

2.4 保質(zhì)期預(yù)測結(jié)果

本研究中以變異系數(shù)較明顯的 AA、DHA、維生素 A、維生素 D、維生素 B1、和維生素 B2營養(yǎng)素指標(biāo)（變異系數(shù)>4%）變化值代入上式（2），進(jìn)行回歸分析，得出 37 ℃、47 ℃下的保質(zhì)期。27 ℃條件下的保質(zhì)期由式（3）、（4）推算得出。具體數(shù)據(jù)分別如表5所列。

由表5得出，以變異系數(shù)相對較明顯的AA、DHA、維生素A、維生素D、維生素B1和維生素B2營養(yǎng)素指標(biāo)計(jì)算得出產(chǎn)品在 27 ℃條件下保質(zhì)期可在20個(gè)月以上。

表5 保質(zhì)期預(yù)測相關(guān)數(shù)據(jù)Table 5 Relevant data of shelf life prediction

3 結(jié)論

在前期實(shí)驗(yàn)基礎(chǔ)上，我們初步得出影響保質(zhì)期的幾大主要因素有：產(chǎn)品配方組成、原料質(zhì)量、工藝條件、充氮包裝、包裝材質(zhì)和終產(chǎn)品的水分活度值等。本研究針對配方組成是以大米為主要原料，添加全脂奶粉和營養(yǎng)強(qiáng)化劑的嬰幼兒谷類輔助食品，用滾筒干燥工藝，產(chǎn)品能達(dá)到口感好、營養(yǎng)素均勻性好的要求。終產(chǎn)品水分活度值有利于產(chǎn)品保存。采用馬口鐵素鐵罐裝，充氮包裝，確保終產(chǎn)品低含氧量，防止維生素氧化和見光分解[23]。本產(chǎn)品在貨架期加速預(yù)測試驗(yàn)中顯示感官指標(biāo)和營養(yǎng)素穩(wěn)定性較好。依據(jù)各營養(yǎng)素指標(biāo)變化值，應(yīng)用化學(xué)品質(zhì)衰變動力學(xué)模型預(yù)測產(chǎn)品保質(zhì)期可在20個(gè)月以上。為保證產(chǎn)品在貨架期內(nèi)的營養(yǎng)性和安全性，產(chǎn)品保質(zhì)期的進(jìn)一步驗(yàn)證可由產(chǎn)品在室溫保存條件下的長期穩(wěn)定性實(shí)驗(yàn)得出[13]。