采用湿法和干法两种不同的工艺加工全营养粉剂,比较了两种工艺样品中维生素的损失率及稳定性。结果表明,干法工艺对全营养粉剂中维生素的保存率优于湿法工艺;在加速储存过程中,干法工艺样品中维生素A和E的稳定性优于湿法工艺样品,维生素B2的稳定性均较好,维生素C的稳定性均不佳。<br/>To compare the stability of vitamins, the paper adopted wet- and dry-process to product full nutrition powder. Results showed that: the vitamins of dry process powder were more stable than the wet process. During accelerated storage, VA and VE of dry process sample were more stable than the wet process. VB2 of both samples was stable. On the contrary, VC were found in the both samples was unstable.
特殊医学用途配方食品(以下简称特膳)是指为了满足进食受限、消化吸收障碍或代谢紊乱等人群的每日营养需要,或为了满足某种医学状况或疾病人群对部分营养素或膳食的特殊需要,专门加工配制而成的食品。该类食品必须在医生或临床营养师指导下使用。目前我国在临床上主要以肠外营养为主,长期应用肠外营养制剂,肠黏膜将萎缩,而施以肠内营养的特膳能改善肠黏膜的屏障功能[
维生素是维持人体生命活动所必需的一类有机物质,在机体的代谢、生长发育等过程中起着重要作用[
大豆分离蛋白、乳清蛋白、酪蛋白酸钠、麦芽糊精、木薯变性淀粉、果糖、粉末油脂(由KERRY公司提供)、维生素和矿物质(由DSM公司提供)均为固体粉末状;葵花籽油、红花籽油、中碳链甘油三酯(medium-chain triglyceride, MCT)均为液态状。
淀粉酶、木瓜蛋白酶、酸性磷酸酶、偏磷酸-乙酸溶液、邻苯二胺、酸性活性炭、盐酸、乙酸钠溶液、石油醚、乙醇、VA、VC、VB2、VE对照品(由sigma公司提供)。
APV-2000高压均质机,SRH-S 300实验室高速剪切乳化机(上海世赫),RF-5301荧光分光光度计(日本岛津),Waters-2695 Acquity UPLC高效液相色谱仪,TSH-600全自动提升混合机(上海华兴制药设备厂),JY生化培养箱(上海虹浦仪器厂),电热鼓风干燥箱,高压灭菌锅,喷雾干燥设备。
根据糖尿病患者的代谢特点及营养治疗原则,参考中国营养学会膳食营养素参考摄入量(DRIs)和《中国糖尿病医学营养治疗指南》。
本研制特膳营养粉剂组成:能量密度为1 kcal/mL蛋白质来源为酪蛋白、乳清蛋白、大豆分离蛋白;脂肪来源为葵花籽油、红花籽油、MCT;碳水化合物来源主要为木薯变性淀粉膳食纤维:每500 mL添加4.5 g的可溶性膳食纤维,以满足患者每天对膳食纤维的需要;维生素和矿物质:主要参照特殊医学用途配方食品通则(征求意见稿)中糖尿病患者的全营养配方食品营养素的需要量标准添加。
本品中维生素A、E、C、B2的实际添加量分别为:VA 0.549 mg/100g,VC 53.500 mg/100g,VE 16.391 mg/100g,VB2 1.570 mg/100g。
如图1和图2所示
图1. 工艺一流程图
图2. 工艺二流程图
工艺一为湿法工艺,原辅料加适量水混合溶解后,加入液体脂肪,经高速剪切机乳化5 min,使油水两相乳化成均匀的体系,再220 bar高压均质后进行喷雾干燥(进口温度170℃,出口温度90℃)得到的样品(如图1所示)。
工艺二为干法混合工艺,脂肪进行预处理包埋成固体粉末脂肪,然后将原辅料经物理混合充分后得到的样品(如图2所示)。
从样品中选择几种比较具有代表性的维生素进行研究,包括脂溶性维生素A和E,水溶性维生素C和B族维生素B2。以GB 5413-2010方法测定两种工艺样品中维生素A、E、C、B2的含量,以及在37℃、相对湿度75%的条件下加速储存3个月过程中维生素A、E、C、B2的稳定性变化情况。
维生素的损失率为加工后维生素的损失量与原来添加的各维生素含量之比[
两种工艺对加工后特膳营养粉剂中的维生素A有明显的影响,图3中可以看出,湿法工艺样品中维生素C和维生素A的损失率最高,均大于80%;维生素E的损失率其次;维生素B2的损失率最小,仅2.6%。干法工艺相对于湿法工艺样品中维生素A和维生素C的损失率均有降低。其中,维生素A损失率下降约30%,维生素C损失率下降约65%。但是维生素E的损失率两者相当,均为42%左右。两种工艺样品中维生素B2的损失率很小。
从维生素的性质方面,这可能是由各维生素的性质决定的。维生素A在低温、黑暗且有氮气保护的情况下很稳定,但在曝光或紫外线照射下非常容易被氧化破坏[
图3. 两种工艺对维生素损失率的影响
脂奶粉中维生素A的损失率高达97.3%。这表明加工工艺条件不同,对维生素A的影响很大。
从工艺方面,可能是由于湿法工艺配料工艺较复杂,维生素强化通常是在配料时加入,所以在剪切、均质等工序会影响到产品中维生素的稳定性。另外,氧气、高温等因素易使维生素损失率加大,在喷雾干燥过程中经过100℃~170℃的高温阶段,这对不耐热的维生素影响较大。因此建议在湿法工艺过程中应避免长时间高温状态,减少维生素的损失;同时应避免长时间暴露于空气中,在实际生产过程中可用惰性气体保护,防止某些维生素的氧化。干法工艺过程简单,且对维生素的稳定性较好,但是原料中使用的粉末油脂,价格比较昂贵,因此在实际生产中,需要考虑成本等各方面的因素。
由图可知,两种工艺样品中维生素C的稳定性均不佳,损失率趋势图几乎一致,干法工艺样品中维生素C的稳定性高于湿法工艺,后者损失率约为前者的两倍。其中,在第一个月时,两种样品中维生素C的损失就很大。维生素C对环境相当敏感,当存在于成分复杂的特膳全营养粉剂中,各种复杂因素对维生素C破坏很大。湿法工艺样品在加速过程中维生素C的损失率接近90%,再加上加工过程中就已经损失大于80%,这表明湿法工艺样品中维生素C几乎损失殆尽。这可能是由于维生素C是一类具有生物活性的生物化学物质,对理化环境相当敏感,温度、湿度、光、酸、碱、金属离子等因素均会影响其的稳定性[
由图5可以看出,两种工艺样品中维生素A的稳定性有明显的差别。湿法工艺样品前两个月维生素A的损失率呈线性上升,损失率达87%左右;第3个月损失率稍趋平稳,这可能是由于在前两个月中绝大部分维生素A就已经被破坏了,而不是因为它在第3个月稳定性提高的缘故。干法工艺样品中的维生素A损失率整体是线性上升的,加速3个月后,维生素A的损失率仅为9%左右。这表明加速过程中干法工艺样品中的维生素A具有较好的稳定性。
本试验表明,随着加速时间的延长,湿法工艺样品中维生素E的损失率增大。其中,加速3个月后维生素E损失10%左右。两种工艺相比较,工艺二样品随着加速时间的延长,维生素E的损失率趋势从第1个月起变化不大。这说明在加速过程中干法工艺样品中的维生素E较湿法工艺稳定。如图6所示。
由图7可以看出,随着加速时间的延长,湿法工艺样品中维生素B2的稳定性较好,损失率几乎不变;干法工艺样品中的维生素B2损失率略比湿法工艺样品高,在第三个月时损失率在3%左右,总体来说,两种工艺样品中维生素B2的稳定性均较好。
1) 本试验可以看出:干法工艺对特膳全营养粉剂中各种维生素的保存率均优于湿法工艺;在加速贮存过程中,干法工艺样品中维生素A、E的稳定性均优于湿法工艺样品;两种工艺样品中的维生素B2的稳定性均较好,但维生素C的稳定性均较差。
2) 目前,我国特殊医学用途配方食品市场大多被国外食品占据[
图4. 两种工艺在加速过程中VC稳定的影响
图5. 两种工艺在加速过程中VA稳定的影响
图6. 两种工艺在加速过程中VE稳定的影响
图7. 两种工艺在加速过程中VB2稳定的影响
表明有关特膳食品的相关标准即将出台。这个国家标准出台后,国内符合条件的企业就可以参与特殊医学用途配方食品的生产,国内患者及特殊人群将获得更多的选择,此类配方食品的价格也可能相对将降低。
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