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特殊食品滲透壓及常用滲透壓儀的介紹

2021-02-03 09:17


         摘要:隨著越來越多的特殊食品進入大眾的視野,無論從市場監管角度還是飲食安全角度,食品滲透壓的檢測和控制都具有重要的意義。但目前國內外學者對特殊食品中滲透壓的研究關注度較低,我國尚未完善特殊食品中滲透壓相關標準的制定。滲透壓儀分為冰點滲透壓儀和露點滲透壓儀,研究顯示現有的儀器完全能滿足嬰幼兒配方食品滲透壓的測定,但是對于基質復雜、樣品狀態多變的特殊醫學用途配方食品可能需要更多的開發研究。本文闡述了滲透壓對特殊食品的意義及嬰幼兒配方食品和特殊醫學用途配方食品滲透壓的研究現狀,并針對適用于市場上現有的特殊食品測定的滲透壓儀進行介紹和比較分析,以期為現行標準的完善、滲透壓儀的選擇和特殊食品的市場監管提供參考依據。
       1、引言
        特殊食品,是為滿足某些特殊人群的生理需要,或某些疾病患者的營養需要,按特殊配方而專門加工的食品。滲透壓是生物體內滲透作用的必要條件,是生物學涉及的一項重要指標,它與人體的代謝系統和健康密切相關。正常人體血漿的滲透壓摩爾濃度范圍為(300±20)mOsm/kg(37℃體溫下),高滲透壓會讓細胞內的水分被吸出,造成萎縮;低滲透壓則會使用細胞內充滿水分甚至脹破,所以等滲透壓的產品能被細胞更好的吸收利用。滲透壓的測定分為冰點法和露點法,冰點滲透壓儀由于測試結果精確、重復性好、線性好等優點成為應用最廣泛的滲透壓測定儀。目前,我國特殊食品滲透壓標準測定方法正在制定中,相關研究較少?,F有的特殊食品基質復雜、樣品形態多元,有液態、半固態、固態,例如粉劑、乳劑、脂肪乳等。因功能作用不同,其滲透壓也并不相同,不同樣品形態的食品對于滲透壓的測定要求不同。對于部分特殊基質的樣品(脂肪乳劑、混懸液等),滲透壓多次測定結果有偏差。尤其是對于部分含纖維、粘度大、結晶核過多的樣品,在使用冰點滲透壓儀測定過程中可能出現無法結晶或提前結晶,影響測定準確性。
        我國對特殊食品的檢測主要包括理化項目檢測、維生素檢測、礦物元素檢測、可選性成分檢測、污染物及真菌毒素的檢測。但由于沒有滲透壓的標準方法的正式出臺,滲透壓指標的檢測暫未成為特殊食品的必檢項目。本研究闡述了滲透壓對特殊食品的意義和相關研究現狀,對國內食品檢測機構使用的滲透壓儀進行了基本情況介紹和分析,對今后特殊食品滲透壓的研究具有借鑒作用,為現行標準的完善、滲透壓儀的選擇和特殊食品的市場監管提供參考依據。
        2、特殊食品滲透壓的研究現狀
       人體血漿滲透壓分為晶體滲透壓和膠體滲透壓。膠體滲透壓又稱膨脹壓,由血漿蛋白、肽等高分子膠體物質產生;晶體滲透壓由無機鹽和有機小分子產生,占總滲透壓的99%以上,是構成血漿滲透壓的主要成分。滲透壓在生物制藥中的應用交廣,對營養液、靜脈注射液以及滲透利尿藥等藥物,我國規定其標簽應注明身體壓摩爾濃度值,以供臨床醫生參考。2015年版《中華人民共和國藥典》制劑通則0632中將滲透壓的檢測作為注射劑的必檢項目。國內現階段對食品中滲透壓指標的研究尚處在起步狀態。
       2.1相關法律法規及標準
      《中華人民共和國食品安全法》規定,國家對保健食品、特殊醫學用途配方食品和嬰幼兒配方食品等特殊食品實行嚴格監督管理,對特殊食品均執行注冊制。我國對特殊食品的安全監管機構和體制都經歷了多次變遷,在法律法規、監管體制等方面也取得了重大成果。隨著我國人口老齡化社會的加快和 “健康中國”戰略的實施,我國將成為全球最大的特殊食品消費國。滲透壓是特殊食品產品研發和配方設計首要考察指標,也是臨床醫生產品使用的重要依據。目前,國際食品法典委員會、歐盟、澳新食品標準及食品安全國家標準均規定需要在特殊醫學用途配方食品標簽中標注滲透壓。我國對嬰幼兒配方奶粉的滲透壓指標還沒有明確的標準規定,但GB25596-2010《食品安全國家標準 特殊醫學用途嬰兒配方食品通則》中對特殊醫學用途嬰兒配方食品規定早產/低出生體重兒配方食品的標簽明示中應表示產品的滲透壓。調研現階段已獲得注冊批準的特殊醫學用途配方食品,除早產/低出生兒配方外,多數液態配方產品也會選擇在產品標簽上標注產品滲透壓?!睹绹幍洹芬幎藵B透壓定義、重量滲透壓摩爾濃度、體積滲透壓摩爾濃度的定義,以及冰點法測定重量滲透壓摩爾濃度,美國藥典同時說明測量溶液蒸汽壓的滲透壓儀的使用頻率較低。歐洲、英國和日本藥典均規定了使用冰點下降法測定滲透壓摩爾濃度的方法。以上國內外標準對應的都是基質較單一的藥品,我國對特殊食品的滲透壓沒有國家標準檢測方法,目前特殊醫學用途配方食品生產企業多參照2015年版《中華人民共和國藥典》0632滲透壓摩爾濃度測定法,對食品進行滲透壓的測定。國內滲透壓儀相關標準有制藥機械行業標準JB/T 20155-2013《滲透壓測定儀》和國家計量檢定規程JJG 1089-2013《滲透壓摩爾濃度測定儀檢定規程》,分別對制藥機械行業的滲透壓測定儀的要求和冰點滲透壓儀的檢定做了詳細的規定。
        2.2嬰幼兒配方食品相關研究
        嬰幼兒配方奶粉是特殊食品中近乎大眾化的食品,相當大比例的嬰幼兒需要借助嬰幼兒配方食品來滿足日常的營養需要。嬰幼兒配方奶粉是以乳類及乳蛋白制品和/或大豆及大豆蛋白制品為主要原料,加入適量的維生素、礦物質和/或其他輔料,僅用物理方法生產加工制成的液態或粉狀產品,適用于嬰兒或幼兒食品,其營養成分能滿足正常嬰兒或幼兒的部分營養需要。嬰幼兒配方奶粉是最接近母乳的替代品,其所有的成分和指標都必須是安全的。由于組成成分復雜,嬰幼兒配方奶粉的滲透壓受原料配比的影響大,其碳水化合物對配方粉滲透壓影響最大。李媛媛等詳細研究了膳食纖維、乳糖等碳水化合物及濃縮乳清蛋白80(WPC80)等蛋白原料對配方奶粉溶液滲透壓的影響(見圖1)。



       結果表明:與蛋白質相比,乳糖對嬰兒配方粉溶液的滲透壓值影響大;相同濃度下,低聚半乳糖對溶液的滲透壓值的影響顯著大于其他可用于嬰兒配方粉的膳食纖維;水解蛋白對溶液滲透壓的影響顯著高于非水解蛋白。嬰幼兒配方奶粉液的滲透壓與沖調濃度有關,溶液滲透壓值與其沖調濃度呈線性正相關關系,所以,奶粉沖泡需要按照標簽明示使用比例沖調。Steele等對配方奶粉的濃度和添加成分與滲透壓的相關性做了詳細的研究,結果表明:增大配方奶粉的沖調濃度,其滲透壓會相應的線性改變;不同的添加成分對滲透壓的貢獻不同,同時添加多種成分對滲透壓的貢獻會相應疊加。
        Ljung等研究發現配方奶粉中大多數礦物元素的含量均高于母乳,Ziegler等認為主要是配方奶粉中的P、Na、K、CI等離子對嬰幼兒體內的滲透壓平衡有影響,嬰兒如果長時間食用高滲透壓食品,不僅會使體重增長過快,也有可能引起大腦損害并為日后患糖尿病埋下隱患。韋立仁等通過醫學實驗表明,添加無機鹽配制的高滲透壓奶粉溶液具有促進腎結石形成的作用,這一結果為嬰幼兒配方奶粉中無機鹽的合理添加和檢測提供了參考依據。Rudolph等認為嬰幼兒及兒童結石癥患病率的增高可能與通過加工食品或者快餐食品等攝入了過多的食鹽有關。
        2.3特殊醫學用途配方食品相關研究
        特殊醫學用途配方食品是專門加工配制而成的配方食品,本身不具備治療疾病的作用,與藥品有本質區別,須在醫生或臨床營養師的指導下單獨食用或與其他食品配合食用。針對特定疾病狀態的人群,特別是消化系統損傷、肝病、腎病、大面積燒傷等疾病狀態的人群,滲透壓是特殊醫學用途配方食品配方設計的重點考察指標。王文特等研究了不同儀器、不同檢測方法對特殊醫學用途配方食品的滲透壓的差異情況,發現氨基酸配方和全營養配方的特醫食品滲透壓較高,嬰兒配方食品滲透壓較低;露點滲透壓儀的結果比冰點滲透壓儀略低;進樣量較少的儀器檢測結果高于進樣量高的儀器。如圖2,王文特等認為進樣量對滲透壓的影響在于結冰曲線的改變影響了曲線穩定段的寬度和高度。吳超等探討了不同滲透壓的營養液對進展期胃癌腸內營養患者的耐受性的影響,結果表明,使用低于一般標準配方的營養液(滲透濃度為255~330 mmol/L)進行治療進展期胃癌腸內營養患者,耐受性強,不良反應發生率低。目前國內市場流通的特殊醫學用途配方食品類別有全營養配方、特定全營養、脂肪組件、電解質組件、碳水化合物組件,其樣品形態涉及液態、粉狀和混懸液。其中混懸液因為其樣品狀態均勻性和穩定性低,滲透壓測定難度大,測定偏差可能稍大。冰點滲透壓測定儀需要凍結樣品,因此無法準確測定高濃度,懸浮顆粒多的樣品的滲透壓,建議用露點滲透壓儀進行測定。



       3、特殊食品常用滲透壓儀的比較
       目前國內應用于食品檢測的滲透壓儀多為冰點滲透壓儀。冰點滲透壓儀是通過測量溶液的冰點來測定滲透壓,測量溶液冰點最快速準確的方法是溶液迅速降到低于溶液冰點的溫度。冰點滲透壓儀是一水的結晶點為基礎,零度以下不結冰的樣品無法測定,例如某些有機試樣和油脂類產品。對于水溶液,在從液態向固態冷卻變化過程中會發生過冷現象,這時的液體是極不穩定的,受到一定的干擾震動可觸發其立刻結晶而變為固態。由于晶化熱的存在,使過冷溶液在結冰形成瞬間產生溫度回升現象,使水溶液的溫度達到一段平衡的時期,這段平穩溫度為水溶液的冰點溫度。冰點滲透壓儀一般由以下幾個部分組成:制冷溫控系統、誘發結晶系統、加樣系統、數據處理系統、顯示和輸入輸出系統。冰點滲透壓儀最核心的部分是制冷控溫系統和誘發結晶系統。誘發結晶的方式有2種,分別是金屬探針法(二級針法)和振蕩法,其中金屬探針法中的二級針每次在測試過程中都要進入到樣品中以誘發溶液結晶。
       冰點法滲透壓儀的主要制藥商有德國羅澤(LOSER)公司和英國雅森公司等,上述公司產品均為冰點滲透壓儀,測量范圍分別為0~2500 mOsm/kg H2O 和0~3000 mOsm/kg H2O。德國羅澤采用了金屬探針法誘發溶液結晶,其使用一種特殊材料制成的二級針探頭,靈敏準確又不易磨損,方便擦拭不易交叉污染,確保了測試結果的穩定,            總體來說是測定特殊食品滲透壓的最好選擇。但缺點是儀器屏幕小、沒有自動進樣和多樣品處理。但該公司新升級型號已解決以上弊端。
        目前為止全球市場使用的露點滲透壓儀是美國的公司生產,國內沒有生產露點滲透壓儀的廠家,所以選擇單一。
        4、啟示及展望
        作為一項對人體健康有重要作用的生理指標,滲透壓已經逐漸引起我國食品行業的注意。但是,對于強制性標準的制定,包括產品中滲透壓項目的限量和檢測方法標準,還存在著空白。特殊食品生產企業對滲透壓指標的關注度還不夠,尤其是不了解滲透壓對嬰兒健康所能帶來的問題,所以產品可能存在一定的隱患。消費者對于特殊食品和滲透壓的了解較低,很少能關注到日常飲食中透過滲透壓指標帶來的問題。對于現在市場上流通的嬰幼兒配方食品,無論從樣品狀態上來說,還是滲透壓測定范圍來說,即可以用冰點法也可以用露點法測定滲透壓。
       但是,現有的滲透壓最初是根據藥品的需求研發的,并不完全適應食品,尤其是對基質復雜、樣品狀態多變的特殊醫學用途配方食品。所以針對食品的滲透壓儀從檢測技術和儀器設計上還有很大的開發和提升的空間。冰點法發展迅速,冰點滲透壓儀使用方便、重復性好、線性好、測定準確,已經被大多數食品檢驗用戶選擇使用。露點法的儀器本身存在某些缺陷,用戶較少,少有廠家研發。后期隨著特殊食品的開發,多元化多樣化的食品形態出現,冰點法從方法本身來看已經不能滿足多種狀態的食品滲透壓的測定,建議在測定法上投入更多的精力。

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