長保質期高水解低乳糖牛奶的研制

牛奶中富含易吸收的優勢蛋白質和鈣，是為人類提供豐富營養的重要食品。牛奶中含有較多的乳糖，乳糖的本質是雙糖，不能直接被腸道吸收，必須先被分解為單糖（即葡萄糖和半乳糖）后方可被腸道吸收并進入血液。如果人體小腸內缺乏乳糖酶或乳糖酶活性較低，則不能很好地將乳糖分解為單糖吸收，飲用牛奶后會產生一系列乳糖不耐受癥狀，如腹脹、腸鳴、氣多、腹部不適以及腹瀉等。研究表明：乳糖酶缺乏有明顯的種族差異，白種人缺乏乳糖酶的比例是5%～10%，黑種人為70%～80%，東方人則高達85%以上。除了人種，乳糖不耐癥程度還與年齡、分布地區等因素有關。我國成人乳糖不耐癥達到75%～92%，乳糖不耐癥已經成為制約我國乳制品消費增長的重要因素之一。

1 高水解低乳糖奶的開發

1.1 生產工藝

1.1.1 傳統添加

1.1.2 在線無菌添加

1.2 參數控制

收奶溫度不超過8℃；巴氏殺菌條件為85℃，保溫15s，冷卻至5℃；均質溫度70～75℃，均質壓力250bar；UHT滅菌條件為137℃/4s；灌裝溫度≤15℃；在室溫（25℃左右）下乳糖水解7天，水解率達到90%以上。

1.3 乳糖酶的選取

乳糖酶能專一性地水解乳糖的β-1，4半乳糖苷鍵，將乳糖水解成半乳糖和葡萄糖。工業上的乳糖酶主要來自于酵母菌、霉菌和細菌，而不同來源的乳糖酶其性質和各自的應用領域也不同（表1）。

目前，乳酸克魯維酵母菌乳糖酶是工業化生產乳糖酶的主要來源之一。乳酸克魯維酵母是從乳品有機體中分離出來的，它的最佳使用條件接近于其底物鮮牛奶的pH值和溫度，其極大地促進了牛乳制品和牛乳加工中酶解乳糖的工藝應用。

1.4 無菌在線添加技術

乳糖酶對熱非常敏感。傳統工藝添加乳糖酶不僅需要大量添加乳糖酶，同時還需要很長的水解時間，耗時、耗電。此外，滅活的乳糖酶會對產品造成不利影響，使產品發生褐變，縮短產品貨架期。而利用無菌在線添加技術，實現了常溫添加乳糖酶技術和常溫水解乳糖技術，避免了乳糖酶受熱過程。利用此技術，極大地降低了乳糖酶的使用成本（40%左右），同時防止了產品在貨架期內發生褐變，延長了產品的貨架期。用此工藝對牛奶水解工藝進行優化組合，可使工藝時間從原來的4～7h縮短至幾分鐘，乳糖水解率可達90%以上，且用量減少一半以上。綜合看，每噸產品生產成本較優化前降低了1000元，極大地提高了工廠的利用率，降低了管理費用。

表1 不同來源乳糖酶性質對比表

表2 常溫放置的乳糖水解率

1.5 乳糖水解率檢驗方法的確定

低乳糖牛奶產品的水解率是衡量其乳糖水解程度的一項重要的生產指標。

測定低乳糖牛奶水解率的方法主要為高效液相色譜法（HPLC）、紫外分光光度計法、可見光分光光度計法、碘量法及冰點法等幾種方法。在廣泛研究有關低乳糖牛奶水解率各種檢測方法優缺點的基礎上，確定了冰點測定法。此方法容易操作，測定時間短，結果較準確。

冰點測定的原理是牛奶的冰點比蒸餾水低，其原因是牛奶中含有礦物質及乳糖。乳糖在水解期間，1分子乳糖分解成1分子葡萄糖和1分子半乳糖，在分解過程中溶液冰點會有降低現象。定義公式：ΔΤ＝-Κ（X/M）。

1.6 乳糖水解時間的確定

常溫下，放置不同時間時的乳糖水解率如表2所示。

通過無菌在線添加乳糖酶的產品，在室溫放置7天后其水解率即可達到90%以上。

2 高水解低乳糖奶的營養價值

2.1 適合乳糖不耐癥人群的需求，能充分利用牛奶中的所有營養成分，成為真正“不拉肚子”的“享喝”牛奶。

2.2 乳糖水解后的牛奶，避免了牛奶中蛋白質及一些礦物元素如鈣、磷、鐵等的流失，可為營養失調的兒童和體弱的病人提供高質量的蛋白質和特別的糖源。

2.3 乳糖水解后產生葡萄糖和半乳糖，半乳糖在乳糖酶轉糖苷作用下會合成低聚半乳糖。低聚半乳糖是一種不被小腸消化，低分子量的水溶性膳食纖維，能促進腸道雙歧桿菌的增殖，抵御腸道病原菌侵襲，改善腸道微生態平衡，防止便秘、腹瀉，增強免疫力。

2.4 能為運動員和體力、腦力工作者及時補充能量，α-D葡萄糖是人體能量的來源，可以提供大腦及人體全身所需的能量；β-D半乳糖能直接補充到大腦及神經組織。

3 結論

隨著社會經濟的快速發展和人們健康意識的提高，牛奶及其它乳制品越來越受到人們的重視，然而，乳糖吸收不良和乳糖不耐影響了人們消費牛奶及其它乳制品的積極性。據中國醫藥教育協會社區健康教育促進辦公室對北京、天津等城市1000名正在飲奶的人群調查，有近70%的老年人、40%的成年人、30%的中小學生在飲奶后有明顯的腹痛、腹脹、腹部不適甚至腹泄等現象，但為了補充營養仍繼續飲奶。在中國，人們越來越重視乳糖吸收不良和乳糖不耐這一問題。在這種情況下，長保質期高水解低乳糖奶應運而生，它保留了牛奶原有的色，提升了牛奶的滋氣味，避免了牛奶中優質蛋白質、礦物質及維生素的流失，滿足了大多數人群的飲奶需求。高水解低乳糖奶同時解決了產品在貨架期內的褐變問題，延長了產品的保質期，擴大了產品的銷售鏈。來自哈爾濱醫科大學、西安交通大學醫學院少兒衛生教研室、中國優生科學協會鈣工程專業委員會的數十位專家教授，對學齡前兒童組、少年兒童組、中青年組、中老年組的近2000名測試者進行了調查。統計數據顯示，伊利集團研制的伊利營養舒化奶（水解率≥90%的低乳糖牛奶）對乳糖吸收不良的改善有效率為96.6%，對乳糖不耐受癥改善的顯效率為90.1%，有效率為96%，預試驗中的干預有效率可達到100%，遠高于文獻報道的酸奶對乳糖不耐受的改善效果（有效率約60%左右），證實了高水解低乳糖奶對我國人群乳糖不耐受的改善有極為顯著的效果。

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