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特殊医学用途配方食品的研究策略

作者:冬泽特医 发布时间:2021-07-30 13:02:58 浏览次数:174

特殊医学用途配方食品是为了满足目标人群对营养素或膳食特殊需要而生产的食品,其配方应以医学或营养学的研究结果为依据。本文以各种营养素的物理化学特征为基础,对产品开发过程中的各种营养素含量变化与工艺参数的相关性进行总结,为特殊医学用途配方食品处方和工艺的快速开发奠定基础。


特殊医学用途配方食品是指为满足进食受限、消化吸收障碍、 代谢紊乱或特定疾病状态人群对营养素或膳食的特殊 需要,专门加工配制而成的配方食品。该类产品必须 在医生或临床营养师的指导下,单独使用或与其他产 品配合使用。根据《食品安全国家标准 特殊医学用途 配方食品通则》(GB 29922—2013),对于不同临床 需求和适用人群将特殊医学用途配方食品分为 3 类, 即全营养配方食品、特定全营养配方食品、非全营养配方食品。

当患者无法进食普通膳食或无法通过日常膳食满 足营养需求时,特殊医学用途配方食品可以作为一种 营养补充途径,起到营养支持作用。大量研究证明, 特殊医学用途配方食品可以维护和改善患者的营养状 态,有效降低医疗成本,提高康复速率,减少由于营 养不良导致的并发症等 [2-6]。由于特殊医学用途配方食品是用于患者的特殊食 品,其配方复杂,通常由几十种成分组成 [7]。

在该类产品的配方和工艺开发过程中,如果对所有成分的含量变化进行检测,将耗费巨大的人力、物力和财力,势必加大开发的工作量和延缓开发的进度。因此,在特殊医学用途配方食品的开发过程中,如何高效地对产品中的各种营养素的含量进行控制,确保产品的营养充足性和有效性是产品开发的关键。特殊医学用途配方食品中的营养素通常包括水、蛋白质、脂肪、碳水化合物、维生素、矿物质和微量元素,不同营养素的理化性质有所不同,可根据其固有的理化性质采取不同的手段对研发过程中的营养含量变化进行控制。为了有效地降低工作量,提高产品的开发效率,

本文拟对特殊医学用途配方食品开发过程中营养素含量的监测方式进行探讨,以易降解营养素的含量作为重点控制对象,探讨一种减轻产品开发过程工作量的方法,为产品的快速开发奠定基础。

1.特殊医学用途配方食品的配方工艺研究策略

营养素是支持人体正常运行的物质基础,参与机 体的各种代谢。营养素分为宏量营养素和微量营养素, 其中碳水化合物、脂类和蛋白质因为需要量多,在膳 食中所占的比重大,被称为宏量营养素;矿物质、维 生素和微量元素因需求量相对较少,在膳食中所占比 重也较少, 被称为微量营养素 [8-9]。

营养素的含量影响特殊医学用途配方食品的安全 性和营养充足性,营养素摄入过多可能会造成中毒现 象,从而造成安全性风险;而摄入不足则不能满足机 体在特定情况下的营养素需求,致使临床营养支持达 不到目标,因此在产品的研发过程中必须对营养素的 含量进行控制。 

特殊医学用途配方食品在进行配方和工艺开发时,如果对每种营养素对工艺的影响进行研究,势必增加开发的工作量,而且还可能因为数据测定误差造 成对工艺合理性的判断失衡。因此,有必要研究一套 适用于特殊医学用途配方食品配方工艺研发的策略以 加速产品开发速度和降低工作量。

营养素含量指标是产品开发过程中最重要的指标 之一,由于不同的营养素的理化性质不同,其含量变 化和工艺参数的相关性也不同,在研究过程中优先选 择与工艺参数相关性较大的营养素含量变化作为产品 工艺配方开发过程中的关键指标。这不仅有利于减少开发过程中的工作量,而且提高了研发的效率。

2.营养素含量变化与配方工艺研究的相关性

特殊医学用途全营养配方食品由蛋白质、脂肪、 碳水化合物、维生素、矿物质和微量元素等营养素组 成 [10]。在产品研究过程中如果需要对所有的营养素进 行质量控制,将会产生巨大工作量。

2.1蛋白质

根据《食品安全国家标准 食品中蛋白质的测定》 (GB 5009.5—2016),蛋白质的测定原理是通过测定 氮元素后换算成蛋白质含量,而氮元素在产品的制备 和储存过程中不会发生变化,故在研究过程中可以忽 略蛋白质的含量变化,从而减轻质量控制的工作量 [11]。

2.2脂肪

在特殊医学用途配方食品中,脂肪主要来源于植 物油,均为甘油三酯结构。根据《食品安全国家标准 食品中脂肪的测定》(GB 5009.6—2016),脂肪的测 定原理是:脂肪在碱性条件下皂化和甲酯化,生成脂 肪酸甲酯,经毛细管柱气相色谱分析,内标法定量测 定脂肪酸甲酯含量。

依据各种脂肪酸甲酯含量和转换系数计算出总脂肪、饱和脂肪酸、单不饱和脂肪酸、 多不饱和脂肪酸的含量 [12-13]。脂肪在产品制备过程中可能会因为高温氧化或者水解,但其不会影响脂肪总量,且在配方中含有一定量的抗氧剂如维生素 E、维生素 C,可以对不饱和脂 肪酸的氧化起到抑制作用,减少其变化,故在配方和 工艺研究过程中可以忽略脂肪和脂肪酸的变化。

2.3碳水化合物

碳水化合物主要为单糖、双糖和多糖,一般可以 通过化学法、物理法、重量法等方法进行测定。通常 采用重量法进行测定,在测定过程中以总质量减去除 碳水化合物以外的其他成分从而获得碳水化合物的含 量。其含量的决定因素是其他组分的含量是否准确, 故在研究过程中可以忽略碳水化合物含量的监测,从 而减轻研究的工作量。

2.4矿物质和微量元素

矿物质和微量元素也是人体必需的营养素,包括 钠、钾、钙、铁、碘、锌、硒、铜、钼和铬等。其一 般情况下不会受热、光、氧化剂和极端 pH 等因素的 影响而受到破坏,而且其测定过程均为元素分析,基于元素的不变性和元素的稳定性,在产品开发过程中, 其含量变化可不作为影响工艺的变量。

2.5维生素

维生素分为脂溶性维生素和水溶性维生素,是人体维持正常生理功能的基础,在人体生长、代谢、发育过程中发挥着重要作用。脂溶性维生素不能通过尿 液排出,在体内具有较大的储备量,长期大量摄入过 多则可能因蓄积而引起中毒,而摄入不足也会因缺乏 而导致机体代谢失调。水溶性维生素在机体正常运转 过程中发挥着重要作用,是中间代谢中酶反应的辅助因子。 

随着研究的深入,发现许多水溶性维生素具有 特殊的作用,如维生素 C 和核黄素具有抗氧化作用, 可以有效地清除体内自由基,预防自由基造成的损伤, 阻止脂质氧化,降低细胞膜结构损伤和破坏等作用。水溶性维生素在体内储存少,过量水溶性维生素由尿排出, 摄入不足容易出现维生素缺乏症 [14]。因此,需要严格控 制每种维生素的含量,以确保产品的安全性 [15]。特殊医学用途配方食品是一个复杂的体系,其中 组分的相互作用可能会影响微量组分的含量,从而引 起安全性风险或者是营养素摄入不足的情况。

且由于多数维生素机体不能自己合成,需要从外界摄入,因此控制特殊医学用途配方食品中维生素的含量便是产 品开发的主要工作之一。每种维生素的理化性质有所不同,对热和氧的稳 定性不同,因此对于产品制备工艺的耐受性也不同。脂溶性维生素易溶于脂肪中,因此在特殊医学用途配 方食品制备过程中是将脂溶性维生素加入配方的植物油中,然后再经乳化形成水包油型乳剂,使脂溶性维 生素包埋油相核心中,从而有效减少了其他组分或者工艺过程中的光、热、酸、碱及氧等因素对其的破坏。 

而水溶性维生素存在于水相中,易受体系中各种因素 的影响,如维生素 C 易氧化,具强还原性,受热不稳 定。另外 B 族维生素的性质也各有所不同,维生素 B1 受热不稳定;维生素 B2 在碱性溶液中容易溶解;维生 素 B6 遇光或碱易破坏,不耐高温;维生素 B12 在强酸 或碱性溶液中分解;维生素 B9(叶酸)易被光破坏;维生素 B(5 泛酸)在酸、碱、光及热等条件下都不稳定。 

孙健等对配方粉中的脂溶性维生素的变化进行了研究,结果表明工艺过程中的热对维生素 A 影响显著,最高损失率为 36.3%;而光照对维生素影响较大,最高留存率仅为 64.1%。维生素 K 受外界影响因素最少, 其稳定性相对最好 [16]。贾宏信探讨了婴幼儿配方乳 粉中脂溶性维生素在贮存过程中的稳定性,结果表明温度对脂溶性维生素的稳定性影响较大,且脂溶性维 生素的稳定性还受乳粉配方组成的影响。

在 6 个月的 贮存过程中,维生素 D 和维生素 K1 稳定性高于维生 素 A 和维生素 E,维生素 A、维生素 D、维生素 K1、维生素 E 的最高损失率分别为 14.8%、5.6%、9.2% 和 11.6%[17]。孙本风等人对婴幼儿配方乳粉中的水溶性维 生素的稳定性进行了研究,水溶性维生素经过 24 个月以后,出现不同程度的衰减,平均衰减率为 11.69%, 其中维生素 B12 的衰减率最高达到 48.44%;其次是维 生素 B2,衰减率为 17.87%;其他按照衰减递减排列分 别为生物素、维生素 B6;维生素 C、叶酸、烟酸、维 生素 B1 的衰减率不明显 [18]。 

从以上研究结果可知,维生素在配方中的含量会 因为光、热等因素的影响而降低,特殊医学用途配方 食品与配方粉具有类似的性质,因此在开发过程中可 将维生素的衰减率作为工艺参数合理性的判断依据。由于液态(乳剂型)特殊医学用途配方食品的生 产工艺与脂肪乳类似,靖会等对中 / 长链脂肪乳的工艺进行了详细研究,其工艺过程中存在乳化、均质和 灭菌环节,由于工艺过程中存在加热过程,因此对维 生素的含量影响显著,可将其含量变化作为筛选工艺 的依据 [19]。 

综上所述,在特殊医学用途配方食品的开发过程 中脂肪、蛋白质、碳水化合物、矿物质和微量元素的 含量变化受工艺参数影响小,与工艺的相关性低,而 维生素则容易受到光、热、pH 等影响,与工艺的相关 性高,故将维生素含量变化作为工艺研究首选的评价 指标有利于降低研发的工作量,提高工作效率,加速 产品的开发。

3.结语

特殊医学用途配方食品产业在全球范围内呈现蓬 勃发展之势。前期的临床应用实践表明,经过科学研 究设计的特殊医学用途配方食品能有效满足疾病状态 人群的营养需求,降低病患的机体负担、加快疾病状态人群的身体康复。同时,特殊医学用途配方食品具 有良好的社会价值和经济效益,可有效降低患者医疗 负担,减少国家医药卫生支出。需要立足国情和临床 需求认真研究,不断完善管理体系,促进特殊医学用 途配方食品产业的健康发展 [20]。 

我国特殊医学用途配方食品发展较晚,2016 年 7 月 1 日《特殊医学用途配方食品注册管理办法》的实行,为临床营养的发展奠定了基础,但由于起步较晚, 相关的有关配方和工艺研究的指导原则和文献较少, 因此本文以特殊医学用途配方食品中的各类营养素的 理化性质为基础,综合分析了该类产品在配方及工艺 研究过程与营养素含量变化的相关性,确定了以维生 素含量变化为配方工艺研究的衡量指标,更加有利于产品的研发。为我国特殊医学用途配方食品的开发奠 定了理论基础。

作者:仇芳芳,马彤鑫,马庆伟,李凡佳,靖会 西安医学院药学院药物研究所

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