全營養(yǎng)配方食品的研制與開發(fā)

張艷杰，馬粉娟，夏袁

（上海晨冠乳業(yè)有限公司，上海 201401）

0 引言

特殊醫(yī)學用途配方食品（foods for special medical purposes，F(xiàn)SMP）是為了滿足進食受限、消化吸收障礙、代謝紊亂或特定疾病狀態(tài)人群對營養(yǎng)素或膳食的特殊需要，專門加工配制而成的配方食品[1]。FSMP通過腸道吸收，具有緩解營養(yǎng)不良、加速病人康復、節(jié)省醫(yī)療費用等優(yōu)點，市場前景廣闊。雖然國內(nèi)FSMP注冊法規(guī)和各項配套措施已近完備，但中國FSMP企業(yè)尚在起步階段，需要對市場進行長期探索，開發(fā)適合中國消費者的特醫(yī)食品。

FSMP屬于特殊膳食，包括全營養(yǎng)配方食品、特定全營養(yǎng)配方食品和非全營養(yǎng)配方食品。其中，全營養(yǎng)配方食品適用于有此類食品需求且對營養(yǎng)素沒有特別限制的人群，可作為單一營養(yǎng)來源滿足目標人群營養(yǎng)需求。FSMP大多采用濕法生產(chǎn)，其優(yōu)點是物料混合均勻，產(chǎn)品組織狀態(tài)和沖調(diào)性較好，但營養(yǎng)素受熱會造成熱敏性維生素（如維生素B1、維生素B2、維生素C、葉酸、泛酸）的破壞[2]，且能耗大，成本高。而干法工藝設備相對簡單，能耗低，生產(chǎn)過程中不存在營養(yǎng)素損耗，能較準確地控制營養(yǎng)素指標。但是干法工藝對原料要求較高，需要嚴格控制微生物，且保證物料能混合均勻。在實際生產(chǎn)過程中，混合均勻性受到很多因素影響，如粉體粒度、密度、形態(tài)、水分質(zhì)量分數(shù)、表面光滑度等，而粉體粒徑由于個體之間差異倍數(shù)大對混合均勻度的影響最大[3]。除了混合均勻性，沖調(diào)性和滲透壓指標對于干法生產(chǎn)全營養(yǎng)配方食品也尤為關(guān)鍵。沖調(diào)性往往是消費者評判奶粉優(yōu)劣的首要標準，是奶粉重要的質(zhì)量指標之一[4]；滲透壓是近年來乳品行業(yè)的重要課題，醫(yī)學上認為等滲溶液滲透壓為280～320 mOsm/kgH2O，母乳滲透壓為 290 mOsm/kgH2O左右。滲透壓越高，對胃的抑制作用越明顯。據(jù)報道，高滲透壓奶粉液喂養(yǎng)嬰兒會引起腎臟損傷[5]，可引發(fā)成人惡心、嘔吐、腹瀉等嚴重不良反應[6]。因此，配方設計中應使沖調(diào)液盡可能地接近母乳或等滲水平。

本文通過粉體粒度分布、沖調(diào)性及滲透壓三個指標對干法生產(chǎn)全營養(yǎng)配方食品的主要原料進行篩選，初步擬定基本配方。根據(jù)配方開展試制，對試制樣品進行感官評價、滲透壓測定及混合均勻性分析，并將營養(yǎng)素含量與國家標準進行對比，分析方案可行性，為商業(yè)化生產(chǎn)及相關(guān)產(chǎn)品研發(fā)提供思路。

1 實 驗

1.1 材料

麥芽糊精1，麥芽糊精2，植物脂肪粉1，植物脂肪粉2，酪蛋白1，酪蛋白2，濃縮乳清蛋白（WPC80）1，濃縮乳清蛋白2，糖粉，結(jié)晶果糖，低聚果糖（FOS），低聚半乳糖（GOS），復配營養(yǎng)強化劑（宏量礦物質(zhì)、微量礦物質(zhì)、維生素、VCNa?；撬幔?，樣品分別用編號為1～16標示，如表1所示。

表1 樣品編號及名稱

全營養(yǎng)配方食品競品：購自上海超市，共計2個品牌，分別用競品1和競品2標示。

1.2 儀器

WQS-S數(shù)顯振動篩，儀電物光；SQP電子天平，F(xiàn)M-8P全自動冰點滲透壓計，三維運動混合機。

2 方法

2.1 粒度分布

選用7個孔徑分別為450，300，200，150，125，105，76μm的圓形金屬絲編織網(wǎng)試驗篩，試驗篩經(jīng)計量檢定機構(gòu)檢定合格。稱取50±0.1g樣品于頂層試驗篩內(nèi)，蓋上頂蓋，將套篩放進振篩機內(nèi)固定，將兩側(cè)旋鈕旋緊，啟動振篩機。選擇“連續(xù)”的工作模式，振幅為“3”，振動時間為15 min，設定完成后按“確定”立即進入振動狀態(tài)。振動結(jié)束后，取下套篩，分別測量各試驗篩網(wǎng)上的樣品質(zhì)量。分離后的各粒級樣品質(zhì)量占樣品總質(zhì)量的分數(shù)即定義為樣品在相應粒級的粒度分布值。每個樣品重復檢測3次，結(jié)果取平均值。

2.2 沖調(diào)性測定

沖調(diào)性測定參考速溶乳粉的潤濕性及沖調(diào)評分。潤濕性測量方法如下：制備參考文獻中的裝置[7]，準確稱?。?0±0.1）g樣品，將樣品均勻分布于（250±1）g蒸餾水中，水溫調(diào)至（25±1）℃，使最終水面以上的燒杯內(nèi)壁保持干燥，秒表記錄顆粒全部潤濕所需時間。每個樣品重復檢測5次，結(jié)果取平均值。

沖調(diào)性評分過程為：準確稱?。?0±0.1）g樣品，同20℃的水100 mL混合，充分攪拌20 s，靜置5 min后，觀察沖調(diào)液狀態(tài)，并根據(jù)表2進行評分。每個樣品重復檢測5次，評分結(jié)果取平均值。

2.3 滲透壓測定

取干凈且干燥的試管，分別從300 mOsm/kg和800 mOsm/kg定標液中抽取0.5 mL注入試管，對全自動冰點滲透壓計進行定標。定標完成后，以去離子水為溶劑，添加原料樣品，制備質(zhì)量分數(shù)為10%的溶液，充分溶解并混合均勻后，進行測定滲透壓。每個樣品重復檢測3次，取平均值。

表2 沖調(diào)性評分參考標準

2.4 全營養(yǎng)配方食品的感官評價

由20位評委組成的感官評價小組，采用七分嗜好評分法進行感官評價。感官評定指標包括顏色、組織狀態(tài)、沖調(diào)性、溶液滋氣味和喜好度。具體評價細則如表3所示。結(jié)果以評分的平均值表示。

表3 感官評價評分參考標準

表4 不同原料粒度分布比較

2.5 混合均勻性實驗

三維混合機中混合30 min后，隨機選取6個不同空間方位點的樣品，測定試制樣品中維生素C、維生素B1、鐵、鎂和鋅5個指標的質(zhì)量分數(shù)，通過不同位置的營養(yǎng)素指標差異性分析，驗證混合均勻性。實驗重復3次，結(jié)果取平均值。

3 結(jié)果與討論

3.1 不同原料粒度分布比較

麥芽糊精、植物脂肪粉、酪蛋白、濃縮乳清蛋白WPC 80等原料的粒度分布比較如表4所示。

由表4可以看出，不同種類原料在粒度分布上存在較大差別，如濃縮乳清蛋白（樣品7和樣品8）、酪蛋白（樣品6）粉體粒徑均大于150μm，麥芽糊精（樣品1和樣品2）、植物脂肪粉（樣品3和樣品4）、酪蛋白（樣品5）等其他原料中存在粒徑小于150μm顆粒。而同類原料在粒度分布上也有不同程度的差異，如麥芽糊精1（樣品1）超一半的粉體粒徑大于300μm，麥芽糊精2（樣品2）超一半的粉體粒徑小于76μm。

由于粒徑間隔較多，我們把粒徑大于200μm的認為是粗粉顆粒，粒徑小于105μm的是細粉顆粒，對≥200μm、200～105μm、＜105μm這三個粒度分布值進行評價，數(shù)據(jù)處理后如表5所示。所選原料粉體粒度在≥200μm，200～105μm，＜105μm的質(zhì)量占比為別為16.83%～99.97%，0%～52.28%，0%～53.10%。不同原料在粒度分布上存在顯著性差異（P＜0.05），同時也呈現(xiàn)出一定的規(guī)律。如樣品1，4，6，7，8，10的粗粉顆粒（200μm以上）質(zhì)量占比相對較多，均高于80%，細粉顆粒（105μm以下）質(zhì)量占比相對較少，均低于4%。樣品3，5的粒度分布類似，≥200μm，200～105 μm，＜105μm的質(zhì)量占比分別均高于50%，20%，15%。樣品11（FOS）和樣品12（GOS）均為膳食纖維，粒徑分布存在顯著性差異（P＜0.05）。FOS粗粉顆粒（200μm以上）質(zhì)量占比相對較少，80%以上的粉體粒徑集中于200μm以下，且細粉顆粒（105μm以下）質(zhì)量占比超過40%；GOS粗粉顆粒（200μm以上）質(zhì)量占比為39.12%，而細粉顆粒（105μm以下）質(zhì)量占比僅為8.27%；樣品13～樣品16為營養(yǎng)強化劑，其中樣品15（維生素）和樣品16（VCNa牛磺酸）粒度分布類似，≥200μm，200～105μm，＜105μm的三種粒度分布比較平均，粉體質(zhì)量占比均在30%左右；樣品13（宏量礦物質(zhì)）與樣品3粒度分布相對接近，≥200μm，200～105μm，＜105μm的粉體質(zhì)量占比分別為50%、20%、25%左右；樣品14中200μm～105μm粉體質(zhì)量占比最多，為52.21%，其次為粗粉（200μm以上），質(zhì)量占比為29.39%；樣品9中粗粉顆粒相對較多，而樣品2粗細粉顆粒質(zhì)量占比相近，共占總質(zhì)量的95%左右。

表5 不同原料3個粒度分布比較

干混工藝中，不同原料粒度分布越類似，越容易混合均勻。如麥芽糊精和植物脂肪粉互混時，可以選擇樣品1和樣品4；酪蛋白和濃縮乳清蛋白互混，可以選擇樣品6和樣品7（或樣品8）。當然實際生產(chǎn)中，所有原料粒度分布很難全部相近，由于每種原料添加量不同，可以優(yōu)先考慮主要原料之間的粒度分布，還可以通過工藝研究確定合理的投料順序，達到混合均勻的目的。

3.2 沖調(diào)性測定

3.2.1 潤濕性比較

不同原料的潤濕性見表6，從表中可以看出，碳水化合物、膳食纖維及部分礦物質(zhì)和維生素潤濕時間小于1 s，顯示了良好的潤濕性。其中，碳水化合物包括麥芽糊精、結(jié)晶果糖和糖粉，膳食纖維包括FOS和GOS，部分礦物質(zhì)和維生素分別為宏量礦物質(zhì)和VCNa?；撬?。其他原料的潤濕時間較長，均大于5 min，潤濕性表現(xiàn)不理想。

表6 不同原料潤濕性比較

3.2.2 沖調(diào)性評分

不同原料的沖調(diào)性評分如圖1所示。由圖1可以看出，潤濕性良好的原料中，除了樣品13，其余原料均顯示了良好的沖調(diào)性能；大部分潤濕性能不理想的原料的沖調(diào)性評分存在顯著性差異（P＜0.05）。16個原料中，樣品1～4，樣品7～12，樣品16沖調(diào)性評分均大于85，而樣品5，6，13，14，15的沖調(diào)性能不理想，評分均小于60。

圖1 不同原料的沖調(diào)性評分比較

圖1 中，數(shù)據(jù)上標處小寫字母完全不同表明具有顯著性差異（P＜0.05）。下同。

3.3 滲透壓測定

溶液滲透壓是指溶液中溶質(zhì)微粒對水的吸引力，通常用毫滲透摩爾濃度表示（mOsm/kg·H2O）。滲透壓的大小與溶液中溶質(zhì)微粒的數(shù)目有關(guān)，溶質(zhì)微粒越多，溶液濃度就越高，溶液滲透壓也越高。全營養(yǎng)食品中的不同原料對其滲透壓的影響存在顯著差異（P＜0.05），結(jié)果如圖2所示。

圖2 不同原料的滲透壓值比較

相同質(zhì)量濃度的溶液，滲透壓值最高的為樣品13（宏量礦物質(zhì)），其次為樣品16（VCNa?；撬幔?，由于兩種原料中含有鈉、鉀等無機鹽，溶液中的強電解質(zhì)對滲透壓有較大影響。樣品14（微量礦物質(zhì)）和樣品15（維生素）同樣作為全營養(yǎng)食品中的營養(yǎng)強化劑，滲透壓值明顯低于前兩個樣品。主要原因是微量礦物質(zhì)與維生素溶解度小，溶液中對滲透壓有影響作用的離子濃度較低。

樣品10（結(jié)晶果糖）和樣品9（糖粉），用于增加產(chǎn)品甜味，作為食品原料提供部分碳水化合物，其滲透壓值分別為588 mOsm/kg·H2O和319 mOsm/kg·H2O。由于結(jié)晶果糖是單糖，分子較糖粉小，因此相同質(zhì)量濃度的結(jié)晶果糖溶液滲透壓比糖粉高出近一倍。樣品1與樣品2均為麥芽糊精，DE值分別為12和19，也在產(chǎn)品中提供碳水化合物。由于DE19的麥芽糊精水解程度較高，還原糖更多，導致其對溶液滲透壓影響更大。

樣品12（GOS）與樣品11（FOS）是膳食纖維，可以作為營養(yǎng)強化劑用于全營養(yǎng)食品中。GOS與FOS均為低聚糖，對滲透壓的影響也存在顯著差異（P＜0.05）。GOS產(chǎn)品中除了含70%左右的GOS外，還含有部分乳糖和葡萄糖雜質(zhì)，而FOS純度較高，質(zhì)量分數(shù)為93%～97%，這就導致了相同質(zhì)量分數(shù)的GOS溶液滲透壓大于FOS溶液。

樣品3與樣品4為同一種原料（植物脂肪粉），在產(chǎn)品中作為食品原料提供脂肪。樣品3的成分中含有葡萄糖漿，其溶液滲透壓值為102 mOsm/kg·H2O；樣品4中添加的為乳糖，溶液滲透壓為142 mOsm/kg·H2O，兩者存在顯著差異（P＜0.05）。除了糖類的影響，滲透壓還可能與溶液中Na和K等離子濃度有關(guān)。

樣品（5～8）為產(chǎn)品提供蛋白質(zhì)，對溶液滲透壓影響較小。樣品7和樣品8均為WPC 80，乳糖和蛋白質(zhì)質(zhì)量分數(shù)相近，二者溶液的滲透壓不存在顯著差異。樣品5和樣品6為酪蛋白，蛋白質(zhì)質(zhì)量分數(shù)比WPC 80更高，乳糖質(zhì)量分數(shù)更低，因此相同質(zhì)量分數(shù)的溶液中溶質(zhì)總顆粒質(zhì)量較少，導致酪蛋白溶液滲透壓值小于WPC 80溶液。

3.4 試制

綜合考慮各原料的粒徑分布、沖調(diào)性及滲透壓等因素，初步擬定全營養(yǎng)配方食品的基本配方如表7所示。根據(jù)配方進行試制，對樣品進行滲透壓測定、感官評價及混合均勻性驗證試驗，并與國家標準對比營養(yǎng)素質(zhì)量分數(shù)，驗證配方的合理性。

表7 全營養(yǎng)配方食品的基本配方

3.4.1 滲透壓測定

對競品及試制樣品進行滲透壓測定，結(jié)果如表8所示。

表8 滲透壓比較

從表中數(shù)據(jù)可以看出，試制樣品的滲透壓為356±1.53 mOsm/kg，明顯低于兩款競品，更接近等滲水平。主要原因可能是產(chǎn)品配料中的碳水化合物種類及添加量不同，導致滲透壓的差異。

3.4.2 感官評價試驗

對試制樣品及競品進行感官評分，評定項目主要包括顏色、組織狀態(tài)、沖調(diào)性、溶液滋氣味及喜好度，如圖3所示。

圖3 感官評價實驗

競品為濕法工藝生產(chǎn)，粉末呈黃色，顏色均一，粉末流動性一般，有少量團塊；溶解時有少量團塊上浮，溶液澄清，有很強的奶香味和香精味。試制樣品粉末呈淡黃色，粉末流動性好，無團塊；溶解性良好，無團塊上浮，溶液澄清，有較強的奶香味，無異味。因此，試制樣品在組織狀態(tài)和沖調(diào)性上得分較高，由于沒有添加香精，產(chǎn)品沒有濃郁的香氣，一定程度上影響了溶液滋氣味和喜好度上的得分。但是，不添加香精的產(chǎn)品更健康，更安全，更符合未來消費者的飲食趨勢。

3.4.3 混合均勻性驗證試驗

測定6個不同位置試制樣品中維生素C、維生素B1、鐵、鎂和鋅5個指標的含量，計算相對標準偏差，結(jié)果如表9所示。

表9 不同位置營養(yǎng)素的相對標準偏差

由表9可知，不同位置營養(yǎng)素的相對標準偏差均在5%以內(nèi)，根據(jù)美國FDA《混合均勻性取樣和評價指南》[8]

的規(guī)定可以判斷混合均勻。維生素和宏量礦物質(zhì)的混合穩(wěn)定性略優(yōu)于微量礦物質(zhì)，這可能與原料的粒度分布和添加量有關(guān)。

3.4.4 營養(yǎng)素的比對

本次試制樣品是適用于10歲以上人群的全營養(yǎng)配方食品，根據(jù)樣品的檢測結(jié)果，與國家標準GB 29922《特殊醫(yī)學用途配方食品通則》[9]進行比對，具體如表10所示。

由表10可以看出，本次試制樣品即食狀態(tài)下能量約為420 k J/100 mL，亞油酸和α-亞麻酸的供能比分別為7.1%和1.6%，膳食纖維（FOS+GOS）含量為0.3 g/100 kJ，其余營養(yǎng)素質(zhì)量分數(shù)也均符合GB 29922《特殊醫(yī)學用途配方食品通則》中營養(yǎng)素添加的要求。

4 結(jié) 論

本文從粉體粒度分布、沖調(diào)性及滲透壓3個方面，對全營養(yǎng)配方食品主要原料進行篩選評價，得出如下結(jié)論：

（1）不同種類的原料粒度分布大多差異顯著，而同類原料也存在不同程度的差異。粒度分布數(shù)據(jù)對于干混工藝的混合均勻性研究具有一定的理論依據(jù)。選擇粒度分布接近的物料，更容易混合均勻。

（2）碳水化合物、膳食纖維及營養(yǎng)強化劑（VCNa?；撬幔櫇窦皼_調(diào)性能良好；大部分潤濕性能不理想的原料在沖調(diào)性評分上存在顯著性差異（P＜0.05）。干法工藝中原料的沖調(diào)性能優(yōu)劣對于成品具有重要意義。

（3）部分營養(yǎng)強化劑和糖類對滲透壓影響較大，脂肪和蛋白質(zhì)的影響相對較小。在配方設計階段，保證滿足目標人群營養(yǎng)需求的同時，應選擇合適的原料使產(chǎn)品的滲透壓盡可能接近于等滲水平。

綜合考慮原料的三方面因素，確定配方原料為麥芽糊精1、糖粉、植物脂肪粉1、濃縮乳清蛋白2、GOS、FOS和營養(yǎng)強化劑，并開展樣品試制。通過4個指標對試制樣品進行評價分析，包括感官評價、滲透壓、混合均勻性及營養(yǎng)素質(zhì)量分數(shù)，結(jié)果表明樣品在沖調(diào)性及組織狀態(tài)方面表現(xiàn)優(yōu)秀，口感具有較高的接受度；滲透壓結(jié)果為（356±1.53）mOsm/kg，略高于等滲水平；不同位置的營養(yǎng)素相對標準偏差均在5%以內(nèi)，體現(xiàn)出較好的混合均勻性，營養(yǎng)素質(zhì)量分數(shù)均符合國家標準要求。

表10 營養(yǎng)素的比對分析

綜上所述，本文通過對原料的篩選研究，初步確定基本配方，并利用干法工藝研制全營養(yǎng)配方食品。通過對產(chǎn)品感官、滲透壓、混合均勻性及營養(yǎng)素質(zhì)量分數(shù)4個維度綜合分析，表明配方設計科學，方案具有可行性，可以為后續(xù)商業(yè)化生產(chǎn)及相關(guān)產(chǎn)品開發(fā)提供思路。