長保質(zhì)期高水解低乳糖牛奶的研制

牛奶中富含易吸收的優(yōu)勢蛋白質(zhì)和鈣，是為人類提供豐富營養(yǎng)的重要食品。牛奶中含有較多的乳糖，乳糖的本質(zhì)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(jìn)入血液。如果人體小腸內(nèi)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(chǎn)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(dá)85%以上。除了人種，乳糖不耐癥程度還與年齡、分布地區(qū)等因素有關(guān)。我國成人乳糖不耐癥達(dá)到75%～92%，乳糖不耐癥已經(jīng)成為制約我國乳制品消費(fèi)增長的重要因素之一。

1 高水解低乳糖奶的開發(fā)

1.1 生產(chǎn)工藝

1.1.1 傳統(tǒng)添加

1.1.2 在線無菌添加

1.2 參數(shù)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(zhì)溫度70～75℃，均質(zhì)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(dá)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(yè)上的乳糖酶主要來自于酵母菌、霉菌和細(xì)菌，而不同來源的乳糖酶其性質(zhì)和各自的應(yīng)用領(lǐng)域也不同（表1）。

目前，乳酸克魯維酵母菌乳糖酶是工業(yè)化生產(chǎn)乳糖酶的主要來源之一。乳酸克魯維酵母是從乳品有機(jī)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(jìn)了牛乳制品和牛乳加工中酶解乳糖的工藝應(yīng)用。

1.4 無菌在線添加技術(shù)

乳糖酶對熱非常敏感。傳統(tǒng)工藝添加乳糖酶不僅需要大量添加乳糖酶，同時(shí)還需要很長的水解時(shí)間，耗時(shí)、耗電。此外，滅活的乳糖酶會對產(chǎn)品造成不利影響，使產(chǎn)品發(fā)生褐變，縮短產(chǎn)品貨架期。而利用無菌在線添加技術(shù)，實(shí)現(xiàn)了常溫添加乳糖酶技術(shù)和常溫水解乳糖技術(shù)，避免了乳糖酶受熱過程。利用此技術(shù)，極大地降低了乳糖酶的使用成本（40%左右），同時(shí)防止了產(chǎn)品在貨架期內(nèi)發(fā)生褐變，延長了產(chǎn)品的貨架期。用此工藝對牛奶水解工藝進(jìn)行優(yōu)化組合，可使工藝時(shí)間從原來的4～7h縮短至幾分鐘，乳糖水解率可達(dá)90%以上，且用量減少一半以上。綜合看，每噸產(chǎn)品生產(chǎn)成本較優(yōu)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(fèi)用。

表1 不同來源乳糖酶性質(zhì)對比表

表2 常溫放置的乳糖水解率

1.5 乳糖水解率檢驗(yàn)方法的確定

低乳糖牛奶產(chǎn)品的水解率是衡量其乳糖水解程度的一項(xiàng)重要的生產(chǎn)指標(biāo)。

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(jì)法、可見光分光光度計(jì)法、碘量法及冰點(diǎn)法等幾種方法。在廣泛研究有關(guān)低乳糖牛奶水解率各種檢測方法優(yōu)缺點(diǎn)的基礎(chǔ)上，確定了冰點(diǎn)測定法。此方法容易操作，測定時(shí)間短，結(jié)果較準(zhǔn)確。

冰點(diǎn)測定的原理是牛奶的冰點(diǎn)比蒸餾水低，其原因是牛奶中含有礦物質(zhì)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(diǎn)會有降低現(xiàn)象。定義公式：ΔΤ＝-Κ（X/M）。

1.6 乳糖水解時(shí)間的確定

常溫下，放置不同時(shí)間時(shí)的乳糖水解率如表2所示。

通過無菌在線添加乳糖酶的產(chǎn)品，在室溫放置7天后其水解率即可達(dá)到90%以上。

2 高水解低乳糖奶的營養(yǎng)價(jià)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(yǎng)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(zhì)及一些礦物元素如鈣、磷、鐵等的流失，可為營養(yǎng)失調(diào)的兒童和體弱的病人提供高質(zhì)量的蛋白質(zhì)和特別的糖源。

2.3 乳糖水解后產(chǎn)生葡萄糖和半乳糖，半乳糖在乳糖酶轉(zhuǎn)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(jìn)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(tài)平衡，防止便秘、腹瀉，增強(qiáng)免疫力。

2.4 能為運(yùn)動員和體力、腦力工作者及時(shí)補(bǔ)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(bǔ)充到大腦及神經(jīng)組織。

3 結(jié)論

隨著社會經(jīng)濟(jì)的快速發(fā)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(fèi)牛奶及其它乳制品的積極性。據(jù)中國醫(yī)藥教育協(xié)會社區(qū)健康教育促進(jìn)辦公室對北京、天津等城市1000名正在飲奶的人群調(diào)查，有近70%的老年人、40%的成年人、30%的中小學(xué)生在飲奶后有明顯的腹痛、腹脹、腹部不適甚至腹泄等現(xiàn)象，但為了補(bǔ)充營養(yǎng)仍繼續(xù)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(zhì)期高水解低乳糖奶應(yīng)運(yùn)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(yōu)質(zhì)蛋白質(zhì)、礦物質(zhì)及維生素的流失，滿足了大多數(shù)人群的飲奶需求。高水解低乳糖奶同時(shí)解決了產(chǎn)品在貨架期內(nèi)的褐變問題，延長了產(chǎn)品的保質(zhì)期，擴(kuò)大了產(chǎn)品的銷售鏈。來自哈爾濱醫(yī)科大學(xué)、西安交通大學(xué)醫(yī)學(xué)院少兒衛(wèi)生教研室、中國優(yōu)生科學(xué)協(xié)會鈣工程專業(yè)委員會的數(shù)十位專家教授，對學(xué)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(jìn)行了調(diào)查。統(tǒng)計(jì)數(shù)據(jù)顯示，伊利集團(tuán)研制的伊利營養(yǎng)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(yù)試驗(yàn)中的干預(yù)有效率可達(dá)到100%，遠(yuǎn)高于文獻(xiàn)報(bào)道的酸奶對乳糖不耐受的改善效果（有效率約60%左右），證實(shí)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。

[1]蔣世瓊.乳糖的深加工與功能性低聚糖的制造.食品科技，2000（5）：36～39

[2]王敏，檀建新等.乳糖酶的應(yīng)用及發(fā)展現(xiàn)狀.食品與發(fā)酵工業(yè)，2002，30（6）：89～92

[3]陳衛(wèi)等.一種高溫乳糖酶的酶學(xué)性質(zhì)及對牛乳中乳糖的水解.中國乳品工業(yè)，2002，30（6）：15～18

[4]高喚春.乳糖酶的特性及其在乳品工業(yè)中的應(yīng)用.中國乳品工業(yè)，1996，24（3）：19～21

[5]秦燕等.半乳糖苷酶的糖苷鍵作用特異性研究.廣東醫(yī)學(xué)院學(xué)報(bào)，2001（6）：19

[6]Shaw A D，Davies G J.Lactose intolerance：problems in diagnosis and treatment.J Clin Gastroenterol，1999（28）：208～216

[7]Swagerty D L J R，Walling A D，Klein R M.Lactose intolerance.Am Fam Physician，2002（65）：1845～1850

[8]Suarez F L，Savaiano D A，Levitt M D.A comparison of symptoms after the consumption of milk or lactose-hydrolyzed milk by people with self-reported severe lactose intolerance.N Engl J Med，1995（333）：1～4

[9]Reasoner J，Maculan T P，Rand A G，et al. Clinical studies with low-lactose milk.Am J Clin Nutr，1981（34）：54～60

[10]Dahlqvist A. Intestinal lactase deficiency and lactose intolerance in asult.Gastroenteroloyg，1978，19（11）：1074～1086

[11]Asp NG，et al. Human small intestinal——galactosidase specitic assay of three different enzymes.Anal Biochem，1972（47）：527