刘奕博，任国谱，肖莲荣

（1.中南林业科技大学 食品科学与工程学院,长沙 410004;2.湖南亚华乳业有限公司技术中心,长沙 410200）

维生素C在婴儿配方乳粉加工、冲调模拟体系中的热降解动力学

刘奕博1，任国谱1，肖莲荣2

（1.中南林业科技大学 食品科学与工程学院,长沙 410004;2.湖南亚华乳业有限公司技术中心,长沙 410200）

对婴儿配方乳粉在加工、冲调过程中氧化型维生素C（DHAA）、还原型维生素C（AA）及总量维生素C（AA+DHAA,以VC表示）的热降解动力学进行研究。结果表明：加工模拟体系中，AA及VC符合动力学一级反应，活化能分别为46.49 kJ/mol和39.69 kJ/mol。冲调模拟过程中，温度对AA和VC的降解符合零级反应模型，对DHAA的降解符合一级反应模型，反应活化能分别为16.71，19.50，12.04 kJ/mol。

维生素C；婴儿配方乳粉；加工；冲调；降解

0 引 言

维生素C又名抗坏血酸，是一种不饱和多羟基内酯化合物，L-抗坏血酸 （AA）与L-脱氢抗坏血酸（DHAA）是具有生理活性的两种形式。其生理功能主要有辅助胶原蛋白的生物合成，促进婴儿期肌腱、韧带及骨骼的发育[1]；参与肾上腺激素及肉毒碱的合成，活化多种肽类激素；促进机体对铁的吸收[2]；是体内一种良好的自由基清除剂。婴儿配方乳粉是1-6个月内婴儿获得维生素C的重要来源，期间维生素C的缺乏会导致孩子幼年期出现坏血病症状[3]。本文研究了AA、DHAA及VC在婴儿乳粉加工及冲调模拟体系下的热降解动力学，为确定婴儿配方乳粉中维生素C的合理添加量及维生素C的降解机理提供理论依据和实践指导。

1 实 验

1.1 材料与仪器

1.1.1 样品与试剂

样品：市售生鲜乳、婴儿配方乳粉I段。

试剂：抗坏血酸，偏磷酸，乙酸，三水合乙酸钠，硼酸，邻苯二胺，活性炭，盐酸。

1.1.2 仪器

F-2500荧光分光光度计，电子分析天平，数显恒温水浴锅。

1.2 方法

1.2.1 加工模拟体系

向500 mL生鲜乳中加入约30.0 mg抗坏血酸，超声10 min均匀混合。取400 mL置于三角瓶中，分别放于60，70，80℃的恒温水浴锅中，每隔20 min取出约25 mL，迅速将其置于冰浴中冷却，测定其中AA和DHAA质量分数。所有试验重复3次，取平均值。

1.2.2 冲调模拟体系

以乳粉∶水=1∶6.7的比例用温开水冲调，随即取400 mL左右还原液于三角瓶中，分别在40，50，60，70℃的恒温水浴锅中加热，每隔30 min取出约30 mL，迅速置于水浴锅中冷却，测定其中AA和DHAA质量分数。所有试验重复3次，取平均值。

1.2.3 测定方法

VC的测定采用GB5413.18—2010，DHAA的测定是将上述国标去掉活性炭物理氧化这一处理步骤，测量结果即为样品中氧化型维生素C的量，AA的质量分数用总量减去DHAA量表示[7]。

1.3 热降解动力学模型

2 结果与讨论

2.1 维生素C在加工模拟体系下的降解

由图1和图2可以看出，AA及VC在生鲜牛乳中的热降解反应符合一级反应模型，相关系数均在0.98以上，与绝大多数体系下维生素C的表现一致[10]。随温度的升高，降解速率常数增加，物质损失速率加快。

DHAA在80℃时，C与t线性关系良好，相关系数R2为0.9839，符合零级降解反应，如图3所示。60℃、70℃下各级动力学方程相关系数均小于0.8（图略），无明显规律，分析原因可能有：①DHAA本身比AA敏感，每次所取生鲜乳中可能存在成分不稳定、溶氧量不同等差异，造成规律性差；② 实验中使用AA标样强化，DHAA量很少，在一定程度上影响它是否能被检测及检测的程度；③DHAA的降解不只是简单的氧化反应，而包含多种降解途径[7]。

根据Arrehnius方程，将不同温度下的lnk对1/T作图，由图4可计算出AA及VC热降解反应的活化能Ea，根据k值分别求出半衰期，结果如表1所示。

表1 加工模拟体系下AA和VC的热降解动力学参数

由图2得到VC在60～80℃，1 h的损失率为16.97%～35.47%。80℃时半衰期为2.28 h，可推测在杀菌、干燥等温度参数高的工段，考虑温度及时间的影响，维生素C的损失会很显著。

两者降解速率常数及半衰期有显著性差异 （P＜0.05），说明AA的热稳定性要强于VC，进一步推出AA的热稳定性高于DHAA。

2.2 维生素C在冲调模拟体系下的降解

图5和图6为在冲调模拟体系下，AA及VC的降解反应符合零级反应。由图6可得到VC在40，50，60℃的日常冲调喂养温度范围内0.5～1 h内的损失率分别为18.69%～31.14%，19.80%～30.81%，32.37%～47.94%。可见断续喂养的时间超过30 min就会造成乳粉还原液中维生素C的大量损失。

将DHAA的浓度对时间作图，相关系数在0.91～0.99之间，而取浓度对数与时间作图，回归系数均在0.985以上，故认为DHAA降解符合一级模型，结果见图7。DHAA作为AA有氧降解的中间产物，在加工过程中已完成了浓度升高的过程，成品中AA与DHAA的比例约为1.5∶1，因此在后续冲调中，DHAA含量持续下降。

按Arrehnius积分式作图，如图8和图9所示。计算出AA、DHAA及VC的热降解活化能Ea，根据k值分别求出半衰期，结果如表5所示。AA及VC的降解速率常数存在极显著差异（P＜0.01），EaVC＜EaAA，认为VC热敏性要高于AA，与加工模拟体系的表现一致。

表2 冲调模拟体系下AA、DHAA及VC的热降解动力学参数

由损失率及半衰期等动力学参数，可发现维生素C在成品冲调中稳定性弱于加工模拟体系。AA及VC在加工、冲调模拟体系下分别符合一级、零级降解动力学，Maria C.Manso等[13]认为不同的基质可能存在特定的降解模式，AA（VC）初始含量及接下来的反应速率可能决定其符合零级还是一级反应。

3 结 论

加工、冲调模拟体系中，AA和VC的热降解分别符合一级、零级反应。DHAA在冲调过程中的热降解符合一级反应。两体系下AA的热稳定性都高于VC。AA及VC在加工模拟体系中的稳定性高于冲调体系。两体系下VC的稳定性都会受到严重影响，加工中2 h，60℃～80℃内损失在26.6%～52.6%间，冲调中1 h，40℃～70℃内损失为37.7%～65.6%。

婴儿配方乳粉还原液中的维生素C在温度、盐和糖的浓度、pH值、氧气、酶、金属元素、水分活度、AA与DHAA比例等多种因素的综合作用下损失率较高，因此喂养过程的规范操作对于婴儿维生素C摄食量的充足与否有关键意义。加工模拟体系中维生素C的影响因素较冲调体系少，这可能是造成两体系下动力学参数差异的重要原因。

[1]SINGH M.Role of Micronutrients for Physical Growth and Mental Development[J].Indian Journal of Pediatrics,2004,71（1）：59-62.

[2]BENDER D A.Nutritional Biochemistry of the Vitamins[M].Cambridge,UK：Cambridge University Press,2003：357-384.

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[7]GEMMA O O,ISABEL O S,ROBERT S F,et al.Effect of High-Intensity Pulsed Electric Field Processing Condisions on Lycopene,Vitamin C and Antioxidant Capacity of Watermelon Juice[J].Food Chemistry,2009,115（4）：1312-1319.

[8]MARIA C M,FERNANDA A R,JORGE C O,et al.Modelling Ascorbic Acid Thermal Degradation and Browning in Orange Juice Under Aerobic Conditions[J].International Journal of Food Science and Technology,2001,36：303-312.

Kinetics of Vitamin C degradation in infant formula powder during model processing and preparation

LIU Yi-bo1,REN Guo-pu1,XIAO Lian-rong2
（1.Faculty of Food Science and Engineering,Central South University of Forestry and Technology,Changsha 410004,China;2.Hunan Avadairy Co.,Ltd.,Changsha 410200,China）

The thermal degradation kinetics of ascorbic acid（AA）,dehydroascorbic acid（DHAA）and vitamin C were determined in infant formula milk powder during model processing and preparing.The results show that a first order model can describe well the AA and VCdegradation data,with an activation energy of 46.49 kJ/mol,39.69 kJ/mol during the model processing.The degradation of AA and VCduring preparing follow a zero order kinetic model,and DHAA degradation fit to a first order kinetic model,the activation energy are 16.71 kJ/mol、19.50 kJ/mol,12.04 kJ/mol,respectively.

vitamin C;infant formula powder;processing;preparation;degradation

TS252.51

A

1001-2230（2012）09-0023-03

2011-12-26

中国营养学会营养科研项目基金资助课题；国家科技支撑计划“原料奶质量安全监控关键技术研究”（2012BAD12B04）。

刘奕博（1987-），女，硕士研究生，研究方向为食品安全与控制。

任国谱