孫婉婷，汪玉芬，王賽，陳炫宏，董雷超，周泉城

1. 山東理工大學(xué)農(nóng)業(yè)工程與食品科學(xué)學(xué)院食品科學(xué)系（淄博 255049）；2. 農(nóng)產(chǎn)品功能化技術(shù)山東省高校重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室（淄博 255049）

特殊醫(yī)學(xué)用途配方食品（特醫(yī)食品）是指針對(duì)某些進(jìn)食受限、代謝紊亂、消化吸收障礙或特定疾病患者對(duì)營養(yǎng)素或膳食的特殊需求而專門配制加工而成的配方食品[1]，是給予特殊人群特定疾病狀態(tài)下的營養(yǎng)支持與保障，涉及種類廣、組分多、工藝復(fù)雜，質(zhì)量安全直接影響到目標(biāo)人群的健康安全[2]，一般分為全營養(yǎng)、特定全營養(yǎng)、非全營養(yǎng)三大類[3]。國內(nèi)外對(duì)糖尿病、呼吸系統(tǒng)疾病、腎病、腫瘤、炎性腸病、食物蛋白質(zhì)過敏、難治性癲癇、肥胖、減脂手術(shù)適用的特醫(yī)食品進(jìn)行系統(tǒng)研究，特醫(yī)食品對(duì)健康的推動(dòng)作用也日益顯現(xiàn)，疾病由查出后才采取治療而逐漸轉(zhuǎn)移至治未病[4]。同時(shí)，特定全營養(yǎng)配方食品適用于患有糖尿病、腎病等疾病的人群[5]。

此外，由于特醫(yī)食品營養(yǎng)成分復(fù)雜、含量要求精細(xì)，一些輕微的組分調(diào)整都會(huì)引起產(chǎn)品營養(yǎng)和流變等品性變化，影響到患者身體健康甚至生命安全[5-6]。在貨架期內(nèi)即食品在規(guī)定的貯藏條件下，能夠滿足確定需要的最短期限[7]易受環(huán)境因素（溫度、濕度、光、氧氣等）影響誘發(fā)或加速理化反應(yīng)，從而引起其營養(yǎng)成分、感官品質(zhì)、物性發(fā)生改變[8]。因此，特醫(yī)食品安全問題至關(guān)重要，這包括產(chǎn)品的營養(yǎng)素含量、流變性、滲透壓等[9-10]。

試驗(yàn)探究特殊醫(yī)學(xué)全營養(yǎng)配方食品營養(yǎng)素衰減穩(wěn)定性及流變學(xué)性質(zhì)，對(duì)優(yōu)化相關(guān)產(chǎn)品儲(chǔ)藏條件、掌握保存特醫(yī)食品功能效用規(guī)律、確定最佳食用期具有重要意義。旨在通過對(duì)加速試驗(yàn)?zāi)M測(cè)評(píng)貨架期中特殊醫(yī)學(xué)全食營養(yǎng)素衰減及流變性規(guī)律，揭示營養(yǎng)素及流變性影響規(guī)律，為特殊醫(yī)學(xué)食品的開發(fā)應(yīng)用提供試驗(yàn)數(shù)據(jù)和理論指導(dǎo)。

1 材料與方法

1.1 材料與試劑

豌豆蛋白（煙臺(tái)雙塔食品股份有限公司）；乳清蛋白（食品級(jí)）、羥甲基淀粉（上海愛純生物科技有限公司）；核桃油（南陽磨坊麻麻原生態(tài)食品有限公司）；維生素（混合）、礦物質(zhì)（混合）、氯化鈉、磷酸二氫鉀（鄭州瑞普生物工程有限公司）；黃原膠（上海鴻鍵食品配料有限公司）。

氫氧化鈉、鹽酸等（均為分析純）；淀粉酶（活力單位≥100 U/mg）；木瓜蛋白酶（活力單位≥10 U/mg）；高峰淀粉酶（活力單位≥100 U/mg）。

1.2 儀器與設(shè)備

英國馬爾文儀器公司流變儀（Malvern KINEXUS）；高溫爐；自動(dòng)凱氏定氮儀；原子吸收光譜儀：配石墨爐原子化器；壓力消解罐；紫外分光光度計(jì)；HPLC儀。

1.3 試驗(yàn)組成

1.3.1 樣品組成

特殊醫(yī)學(xué)全營養(yǎng)配方食品的配方組成：豌豆蛋白0.8 g、乳清蛋白0.7 g、羥丙基淀粉7.595 g、核桃油0.25 g、維生素（混合）0.01 g、礦物質(zhì)（混合）0.16 g、氯化鈉0.11 g、磷酸二氫鉀0.06 g、黃原膠0.02 g，共計(jì)9.705 g。pH 6.71（4～7之間），滲透壓307 mOSM/g，服用時(shí)加水量至少25 mL，攪拌至完全溶解后，均質(zhì)。

1.3.2 加速試驗(yàn)設(shè)計(jì)

貨架期加速試驗(yàn)（ASLT）法應(yīng)用化學(xué)動(dòng)力學(xué)方法將環(huán)境因素對(duì)產(chǎn)品的影響進(jìn)行量化，通過改變產(chǎn)品一個(gè)或多個(gè)儲(chǔ)藏條件，加速產(chǎn)品理化指標(biāo)及感官品質(zhì)的變化，從而在較短時(shí)間內(nèi)模擬產(chǎn)品長(zhǎng)期儲(chǔ)藏發(fā)生的變化，預(yù)測(cè)其貨架期[11-12]。特殊醫(yī)學(xué)全營養(yǎng)配方食品取樣3個(gè)批次，每批次1 kg左右，在溫度37±2 ℃、濕度RH 75%±5%的條件下進(jìn)行，在0，1，2，3和6個(gè)月分別檢測(cè)1次。

1.3.3 流變性測(cè)定

采用Malvern KINEXUS旋轉(zhuǎn)流變儀對(duì)特殊醫(yī)學(xué)全營養(yǎng)配方食品的流變學(xué)性質(zhì)進(jìn)行表征。試驗(yàn)測(cè)試溫度25 ℃，夾具為直徑20 mm的平行板，間距0.5 mm。每次測(cè)試均用輕質(zhì)硅油封樣以防止水分揮發(fā)，并使用新的樣品防止樣品損傷。為使樣品保持相同的初始狀態(tài)，裝樣后使之平衡5 min后開始測(cè)試[13]。

穩(wěn)態(tài)剪切黏度曲線測(cè)試中，采用控制剪切速率的測(cè)試模式（CR模式），剪切速率由0.1 s-1升至1 000 s-1記錄樣品的黏度隨剪切速率的變化[13]。時(shí)間依賴性曲線測(cè)定中，分別在剪切率50 s-1，200 s-1時(shí)剪切5 min，靜置1 min，剪切1 min，測(cè)試黏度隨著時(shí)間的變化情況[14]。

1.3.4 營養(yǎng)素衰變測(cè)定

測(cè)定營養(yǎng)素種類及其測(cè)定方法。水分測(cè)定參照GB 5009.3—2016；灰分測(cè)定參照GB 5009.4—2016；脂肪測(cè)定參照GB 5009.6—2016；蛋白質(zhì)測(cè)定參照GB 5009.5—2016；維生素A測(cè)定參照GB 5009.82—2016；維生素B2測(cè)定參照GB 5009.85—2016；維生素E測(cè)定參照GB 5009.82—2016；維生素C測(cè)定參照GB 5009.86—2016；鈉測(cè)定參照GB 5009.91—2017；鈣測(cè)定參照GB 5009.92—2016；鎂測(cè)定參照GB 5009.241—2017；鐵測(cè)定參照GB 5009.90—2016；銅測(cè)定參照GB 5009.13—2017；鋅測(cè)定參照GB 5009.14—2017；硒測(cè)定參照GB 5009.93—2017。

營養(yǎng)素衰變計(jì)算方法[15]。

衰減率=（首次檢測(cè)值-末次檢測(cè)值）/首次檢查值×100% （1）

1.4 數(shù)據(jù)統(tǒng)計(jì)分析

每個(gè)操作3次平行，利用Origin 2017軟件作圖。

2 結(jié)果與討論

2.1 特殊醫(yī)學(xué)全營養(yǎng)配方食品損失率的研究

初始設(shè)計(jì)產(chǎn)品時(shí)，就對(duì)營養(yǎng)素衰減情況進(jìn)行充分考慮，為此全部營養(yǎng)素檢測(cè)值在加速試驗(yàn)后的檢測(cè)值均符合產(chǎn)品標(biāo)識(shí)值誤差，與國家標(biāo)準(zhǔn)要求相符[16]。由表1可知，整個(gè)加速試驗(yàn)中，平均衰減率從大到小為維生素E＞維生素A＞維生素C＞銅＞硒＞鋅＞碳水化合物＞蛋白質(zhì)＞鐵＞鈉＞鈣＞脂肪＞鎂＞維生素B2＞水分。各元素穩(wěn)定性與衰減率呈反比，較低的衰減率保證了其含量的最大保留[17]。一方面，維生素類營養(yǎng)素的損失率明顯高于其他營養(yǎng)素中，表明其穩(wěn)定性較差；另一方面，宏量營養(yǎng)素和礦物質(zhì)均在貨架期內(nèi)均表現(xiàn)出高穩(wěn)定性，其衰減率均在0.1%以下?？傮w來說，雖然維生素類營養(yǎng)素的衰減率略高，但無任何營養(yǎng)素衰減率高于1%，這表明此全營養(yǎng)配方食品在貨架期內(nèi)都較穩(wěn)定，各營養(yǎng)素?fù)p失較少，保證食品的品質(zhì)。

表1 不同時(shí)期宏量營養(yǎng)素含量及衰變率

表2 不同時(shí)期維生素含量及衰變率

表3 不同時(shí)期常量元素含量及衰變率

表4 不同時(shí)期微量元素含量及衰變率

作為乳劑型特醫(yī)食品的三大宏量營養(yǎng)素：蛋白質(zhì)、油脂和碳水化合物，它們通過各種類型的化學(xué)和物理鍵作用對(duì)乳劑的構(gòu)成和穩(wěn)定發(fā)揮重要影響[18]。蛋白質(zhì)和碳水化合物能夠吸附在油水界面上，保護(hù)乳化液滴不被聚集，使液滴粒徑減小從而提高體系穩(wěn)定性[19]。脂肪在氧氣存在的條件下反應(yīng)生成初級(jí)氧化產(chǎn)物（脂質(zhì)過氧化物），而后進(jìn)一步氧化降解生成揮發(fā)性及非揮發(fā)性醛、酮、酸等小分子物質(zhì)，對(duì)產(chǎn)品風(fēng)味造成不利影響[20]。由圖1可知，蛋白質(zhì)在初始至1月份開始衰減；1-2月份衰減率有所降低，到達(dá)2月份時(shí)衰減率呈現(xiàn)負(fù)值，含量有所增加；2-3月份衰減率增加，在3月份衰減率達(dá)到0，營養(yǎng)素含量恢復(fù)到初始時(shí)含量；3月份以后衰減率明顯上升，營養(yǎng)素?fù)p失較多。碳水化合物和脂肪的衰減程度相近，變化范圍均較小，在貨架期內(nèi)表現(xiàn)出較高的穩(wěn)定性，脂肪的衰減率為0，可認(rèn)為在貨架期內(nèi)不存在衰減。水分在貨架期內(nèi)衰變率均呈現(xiàn)負(fù)值，表明水分在此期間含量一直增加。灰分在初始至1月份損失率呈現(xiàn)負(fù)值即含量增加，在1-2月份損失率增加，1月中旬含量與初始含量持平恢復(fù)到原來的含量，2-3月份衰減率降低，3-6月份持續(xù)增加。總體來看，宏量營養(yǎng)素的損失率均較低，在貨架期內(nèi)均穩(wěn)定。

圖1 宏量營養(yǎng)素衰減率

維生素是一組化學(xué)結(jié)構(gòu)不同、營養(yǎng)作用和生理功能各異的一類低分子有機(jī)化合物[21]。由圖2可知，脂溶性維生素在貨架期內(nèi)均呈現(xiàn)了不同程度的衰減。衰減率由大到小分別為維生素E（87.99%）＞維生素A（36.11%）＞維生素C（20.73%）。維生素E的損失最多，其在無氧條件下較穩(wěn)定，甚至加熱到200 ℃以上也不被破壞，但在空氣中極易被氧化，其增強(qiáng)免疫功能、抗氧化效應(yīng)、抗應(yīng)激作用、維持生育功能[22]也會(huì)降低。總體來說，維生素族營養(yǎng)素衰減率明顯高于其他營養(yǎng)素，在此配方中沒有表現(xiàn)出較好的穩(wěn)定性，維生素類物質(zhì)對(duì)于外界環(huán)境較為敏感，空氣、水分、溫度等對(duì)其穩(wěn)定性均有影響。因此充氮密封保護(hù)也對(duì)其中脂溶性維生素的保持具有重要作用[15]。

圖2 維生素衰減率

常量元素是指在有機(jī)體內(nèi)含量占體重0.01%以上的元素。這類元素在體內(nèi)所占比例較大，有機(jī)體需要量較多，是構(gòu)成有機(jī)體的必備元素。

由圖3可知，在整個(gè)貨架期各種常量元素含量并沒有發(fā)生顯著性衰減。衰減率較高的礦物質(zhì)是鈉、鈣（衰減率0.82%和0.61%），衰減率最低的礦物質(zhì)是鎂（衰減率0%），基本沒有發(fā)生衰減。鎂元素在貨架期內(nèi)先衰減后恢復(fù)到原來的含量。從成分性質(zhì)來說，食品中礦物質(zhì)本身性質(zhì)相對(duì)穩(wěn)定，對(duì)空氣、溫度、光照等因素均有一定程度的耐受性，這與類似文獻(xiàn)報(bào)道結(jié)果一致[15]。由于衰減率很低，可以認(rèn)為常量貨架期內(nèi)基本不會(huì)發(fā)生衰減。

圖3 常量元素衰減率

微量元素在人體中存在量極少，低于人體體重0.01%，人體每日對(duì)微量元素的需要量很少，但對(duì)人體來說必不可少[23]。

由圖4可知，各種元素的衰減情況相近，且在貨架期內(nèi)各元素的穩(wěn)定性較好，無明顯損失。硒的衰減率較其他微量元素有較大變化，但在前2個(gè)月其含量有所增加，2個(gè)月以后衰減率升高。總體來說，礦物質(zhì)在貨架期內(nèi)均表現(xiàn)出較低的衰減率，即保證礦物質(zhì)的最大保留。

圖4 微量元素衰減率

2.2 穩(wěn)態(tài)剪切黏度曲線研究

溶劑的黏度是由流體分子相互之間的內(nèi)摩擦作用而產(chǎn)生，黏度越大，內(nèi)摩擦力越大，表現(xiàn)為流動(dòng)性越差[24]。剪切速率由0.1 s-1升至1 000 s-1，記錄樣品的黏度隨剪切速率的變化。假塑性是指流體的黏度隨剪應(yīng)變率的增加而減小。擁有此種性質(zhì)的流體屬于非牛頓流體。由圖5可知，特殊醫(yī)學(xué)全營養(yǎng)配方食品的黏度隨著剪切速率增加而降低，為假塑性流動(dòng)。從分子角度來看，在該區(qū)內(nèi)剪切作用已經(jīng)超過布朗運(yùn)動(dòng)的作用，分子鏈發(fā)生定向、伸展并發(fā)生纏繞的逐步解體，而且已不能恢復(fù)。剪切速率在0.1～200 s-1之間，配方黏度降低最快，且之后趨于穩(wěn)定，黏度不再發(fā)生變化。

圖5 穩(wěn)態(tài)剪切黏度曲線

2.3 時(shí)間依賴性曲線研究

圖6 恒定剪切速率50 s-1時(shí)間依賴性曲線

圖7 恒定剪切速率200 s-1時(shí)間依賴性曲線

時(shí)間依賴性曲線測(cè)定中，分別在剪切率50 s-1和200 s-1進(jìn)行剪切，測(cè)得配方黏度隨時(shí)間的變化規(guī)律。該試驗(yàn)運(yùn)用間歇恒剪切速率的方法[25]來表征流體在剪切發(fā)生、停頓和恢復(fù)時(shí)，黏度隨時(shí)間的變化。試驗(yàn)結(jié)果亦可反映流體是否具有觸變性[26]。定溫下表觀黏度隨剪切持續(xù)時(shí)間而降低的液體稱為觸變性液體。觸變性是一種非牛頓流體性質(zhì)，它用于描述表觀黏度隨荷載大小及荷載作用時(shí)間變化的規(guī)律[27]。由圖6和圖7可知，在剪切速率50 s-1時(shí)，配方的黏度明顯大于剪切速率200 s-1時(shí)的黏度。恒定剪切速率50 s-1和200 s-1時(shí)所測(cè)得的黏度在靜置前后變化幅度微小，說明該配方觸變性很小。靜置1 min后配方的黏度有所降低，但在12 s后配方恢復(fù)到原來的黏度，說明黏度的恢復(fù)具有時(shí)間滯后性?？傮w來說，該配方在剪切速率50 s-1和200 s-1時(shí)觸變性很小，靜置一段時(shí)間后黏度可迅速恢復(fù)，流變性較穩(wěn)定。

3 結(jié)論

采用加速模擬試驗(yàn)，對(duì)特殊醫(yī)學(xué)全營養(yǎng)配方食品中宏量營養(yǎng)素、礦物元素、維生素等進(jìn)行全面衰減率及穩(wěn)定性方面的研究。

營養(yǎng)物質(zhì)的穩(wěn)定性由強(qiáng)到弱為：宏量營養(yǎng)素＞常量元素＞微量元素＞維生素。其中，宏量營養(yǎng)素、礦物質(zhì)穩(wěn)定性最高，在整個(gè)貨架期內(nèi)基本無衰減；維生素族元素衰減率較高但均低于1%，此配方在貨架期內(nèi)各營養(yǎng)素衰減率均較低，呈現(xiàn)出較高穩(wěn)定性。該配方食品具有剪切變稀特性，且觸變性較小，具有良好的流變特性。

試驗(yàn)對(duì)該配方進(jìn)行營養(yǎng)素衰減率和流變性能研究，結(jié)果表明，該特殊醫(yī)學(xué)全營養(yǎng)配方食品具有較長(zhǎng)的貯藏期和穩(wěn)定性，為醫(yī)用食品行業(yè)的發(fā)展提供理論性指導(dǎo)和試驗(yàn)數(shù)據(jù)參考。