强化食品和营养素补充剂中维生素的稳定性

维生素是一群“娇气”的家伙，它们在食物中的稳定性不仅受到高温、水分、氧气、pH值(酸碱度)和光照等诸多因素的威胁，有时相互之间还会发生倾轧，其含量会在食物的储存过程中显著减少。有研究表明，蔬菜即使冷冻储藏在零下23℃条件下，维生素C还是会发生损失。

而对于很多强化食品和营养素补充剂来说，维生素都是其食品营养标签中主要标注的内容。这就给食品加工技术专家提出了一系列的问题。比如，强化食品和营养素补充剂中所含有的多种维生素不太可能以相同的速度损失，如果把这些维生素的含量都标注于营养标签上，那么这种食物的保质期将取决于其中最不稳定的一个维生素的保存期。为了使标签上声称的食品保质期符合法规要求，技术专家需要对产品中每种维生素的稳定性做出准确合理的评估。这种评估要考虑食物体系(固体、液体等)，包装，可能的储存条件等。对产品的稳定性进行评估是非常重要的，此前发生过某些产品由于在研发阶段忽略了严重的稳定性的问题而导致下市的情况。

值得注意的是，很多关于强化食品和营养素补充剂中维生素稳定性的科学研究都是在20世纪70和80年代进行的。当时很多大企业对自家产品进行了内部的稳定性研究，其中很多数据都是企业的商业机密。

应该说，关于维生素的稳定性，特别是在不同的加工食品介质中的稳定性，还有许多未解的问题。

叶酸(维生素M)/叶酸盐

叶酸在自然界中不存在，但是可以商业化生产，天然存在的形式是一系列含有一个或多个谷氨酸的叶酸的衍生物。多聚谷氨酸叶酸盐主要存在于新鲜食物中，但在储存条件下很容易降解成单谷氨酸叶酸盐，并氧化成生物活性更低的叶酸。食物强化中使用的合成叶酸只有一个谷氨酸基团。

多年以来，叶酸是食物强化和营养素补充剂中使用的惟一形式。但在1999年，分离得到了另一种形式的叶酸，5-甲基四氢叶酸。到2005年，随着官方在安全方面的审核和批准，5-甲基四氢叶酸也可以在食品和补充剂中应用。

很多稳定性实验表明，商业用叶酸对氧和热较稳定，在中性溶液中稳定，在酸或碱介质中稳定性下降，特别是pH值小于5时。叶酸可以被氧化和还原剂破坏。光，特别是紫外光线会对叶酸的稳定性产生严重影响;当与核黄素同时存在时，叶酸被光线分解的速度会更快。在含有叶酸和核黄素的溶液中加入抗氧化剂BHT(2,6-二叔丁基-4-甲基苯酚)，能够减缓这种反应。

食品中叶酸在加工和存储中的稳定性是有差异的。在巴氏杀菌牛奶中小于5%;UHT(超高温瞬时消毒)奶损失率大约20%;在高温杀菌后损失率达到30%;UHT杀菌奶经存储3个月后，叶酸的损失率超过50%。对巴氏杀菌奶继续进行煮沸热处理，会使叶酸的损失率增加到20%。

叶酸的热稳定性在pH值为7时增加。研究发现，在不同温度/压力条件下，果汁和蔬菜汁中叶酸耐高压加工。在一定压力下，叶酸在温度低于40℃时相对稳定，与抗坏血酸同时存在时，其压力稳定性和温度稳定性都会增加。

维生素B6

具有维生素B6生物活性的有吡哆醇、吡哆醛和吡哆胺3种化合物，统称为维生素B6。维生素B6存在于红肉、肝脏、鳕鱼卵、鳕鱼肝脏、牛奶和绿色蔬菜等食品中。用于商业上食物强化的形式为氢氯吡哆醇。

维生素B6在空气和加热条件下稳定，金属离子会催化其降解;在中性和碱性溶液中易被光照破坏，光照是牛奶中维生素B6损失的重要原因，光照8小时会损失21%。

维生素B6在巴氏杀菌牛奶中稳定，在高温杀菌中则损失率达到20%，UHT奶加工过程中的损失率大约27%，再存储3个月的话，损失率会达到35%。烤肉的平均损失率为20%，在炖肉和煮肉中的损失率更高(为30%—60%)。烹饪或罐藏蔬菜的损失率为20%—40%。

维生素B12

氰钴胺素是具有维生素B12活性的最重要的化合物，它具有复杂的化学结构，来源于动物器官和某些微生物的代谢产物。其天然存在形式是与肽或蛋白质结合的。

人体对维生素B12的需要量很低(大约1—2微克/日)，人们常以标准稀释液的形式作为维生素B12的载体。

氰钴胺素可以被氧化剂和还原剂分解。它在中性和弱酸性溶液中，对含氧气氛和加热相对稳定;在碱性和强酸溶液中不稳定;对光和紫外线比较敏感。

维生素B12通常在巴氏杀菌牛奶中是稳定的，但在UHT杀菌奶中则损失率达到20%，在喷雾干燥的奶粉中则损失率为20%—35%。

其他维生素的存在会明显影响到维生素B12的稳定性。

生物素

生物素有8种可能的异构体，惟D-生物素具有维生素活性。D-生物素广泛分布在动植物组织中，但含量较低。它能以游离形式存在(牛奶、水果和一些蔬菜)，也能以同蛋白质结合的形式存在(动物组织和酵母)，其商业形式为白色晶体粉末。

一般认为生物素具有较高的稳定性，在空气、加热和光照条件下相当稳定。但在紫外线照射下，它能逐渐降解。

生物素在弱酸和弱碱水溶液中相对稳定。在强酸和强碱溶液中，加热能够破坏其活性。

在生鸡蛋清中，抗生物素蛋白和生物素结合，可以使生物素失去活性。但由于加热能使抗生物素蛋白变性，所以在烹饪鸡蛋和蛋制品中，生物素并不会失去活性。

维生素C

多种物质都具有维生素C活性，其中最重要的是L-抗坏血酸。维生素C在自然界中分布很广，某些水果和蔬菜中含量相对较高，在动物肝脏和肾也发现了它的存在。

抗坏血酸是烯醇式的3-酮基-1己糖酸内酯。C-2和C-3位上的烯二醇基容易被氧化成二酮，从而生成仍具有生物活性的脱氢-L-抗坏血酸。但D-抗坏血酸异构体则没有生物活性。

食物中L-抗坏血酸容易被氧化成脱氢-L-抗坏血酸，在新鲜食品中主要以还原形式存在，但加工、储存和烹饪会增加脱氢抗坏血酸的比例。商业上应用的维生素C一般是L-抗坏血酸或它的钙盐、钠盐、镁盐等形式。抗坏血酸棕榈酸酯也可以作为抗氧化剂应用在加工食品中。抗坏血酸和抗坏血酸盐在干燥空气中的稳定性相对较高，有水分存在时不稳定。

抗坏血酸在水溶液中容易被氧化，首先转换成脱氢-L-抗坏血酸，该反应是可逆的;脱氢抗坏血酸在溶液中可以进一步被快速氧化，该步骤及以后的反应是不可逆的。

抗坏血酸广泛应用于软饮料中，也用来恢复果汁生产过程中营养素的损失，特别是柑橘汁。研究表明，抗坏血酸在这类产品中的稳定性随着溶液组成和氧含量不同而变化。抗坏血酸在苹果汁中稳定性较差，而在黑加仑汁中则较好，这可能与具有抗氧化性的酚类物质的保护有关。

溶解氧对抗坏血酸的稳定性有着很明显的影响，真空脱气可以除去空气而减少氧化问题，减少含抗坏血酸液体的容器的顶部气体也很重要。不同生产和灌装工艺对饮料中抗坏血酸的保存率有明显的影响。例如，使用部分脱气的水生产的0.7升玻璃瓶装的真空排气后灌装的饮料，抗坏血酸损失率是没有任何排气措施的相同产品的16%。

微量重金属离子在抗坏血酸降解过程中充当了催化剂的作用。有关药物溶液中抗坏血酸稳定性的研究表明，重金属离子的催化效率顺序为Cu+2大于Fe+2大于Zn+2。铜和铁离子在抗坏血酸的金属催化氧化中起着很重要的作用。生产设备的选择会对食品和饮料中维生素C的稳定性有明显的影响，所以，与产品接触的生产设备或设备表面应该避免选择青铜、黄铜、冷轧钢或黑铁等材料，应该使用不锈钢、铝或塑料。

研究表明，金属螯合剂EDTA对降低抗坏血酸氧化有显著影响。此外，半胱氨酸也能有效抑制维生素C的氧化。

抗坏血酸在水溶液中的降解速率与pH值有关，当pH值大约为4时，会达到最大速率。在冷冻存储的食品中，维生素C也会发生损失，有研究表明，抗坏血酸在冰中的氧化比在水溶液中快。冷冻浓缩桔汁在零下23℃件下存储12月，维生素C损失大约10%。

不管是阳光还是白色荧光灯，都对牛奶中维生素C稳定性有影响。维生素C损失程度与包装的透光性、透气率、大小和存储条件有关。瓶装橘饮料在有光的条件下存储3个月，维生素C损失率达到35%。

必须仔细考虑食品加工或烹饪过程中维生素C的损失，巴氏杀菌法损失大约25%，高温灭菌损失大约60%，存储3个月的UHT牛奶损失接近100%。巴氏杀菌牛奶在煮沸后损失在30%—70%之间。

维生素C、维生素B1、维生素B2、维生素B12之间的相互作用会产生坏的结果已被确认

维生素之间的相互作用对于其稳定性的破坏，是人们在保持食物中维生素稳定性方面了解较少、也是最不希望发生的情况之一。这会导致食物和饮料中一种或多种维生素更快地降解。当维生素用于恢复或强化液态的食品时，比如软饮料或果汁，应该考虑这些维生素之间的相互作用。对于维生素之间相互作用的大部分研究工作是由一些制药公司开展，因为他们要生产液态的多种维生素混合制剂。

维生素C、维生素B1、维生素B2、维生素B12这4种维生素之间的相互作用已经被确认会产生坏的结果。

不过，有些相互作用可以认为是有利的，尤其是能够增加微溶性维生素在水溶液中的溶解度，比如烟酰胺可作为核黄素和叶酸的增溶剂。

脂溶性的维生素A、E、K和水溶性的维生素B1对辐照最敏感

辐照作为一种对特定的食品和成分杀菌技术，在包括欧盟在内的许多国家是被允许使用的。当然，各国的法律对食品和成分的辐照有严格的限制，通常只是在食品面临高水平微生物污染风险的情况下才能进行辐照。

有证据表明，食品中维生素的水平会受到辐照的影响，损失的情况一般与辐照剂量有关。在低剂量下(≤1千格雷)，大多数维生素的损失并不明显;在稍高剂量下(3—10千格雷)，在辐照过程中暴露在空气中的食品，在辐照后储存，会发生维生素的损失。在辐照允许的最高剂量下，必须注意通过包装隔绝空气和在低温下进行辐照来保护食品。

有证据表明，脂溶性维生素A、E、K和水溶性维生素B1对辐照最敏感，而烟酸、核黄素和维生素D则相对稳定。也有相矛盾的证据表明，辐照时维生素在有些食品中损失显著，而有的则几乎没有损失。

如果要对辐照食品进行营养宣称，需要对经过辐照处理的食品进行维生素含量和稳定性的研究。