添加共沉淀氫氧化鐵對牛乳品質(zhì)的影響

李 誠，全海慧，石惠民，付 剛，范麗萍

(四川農(nóng)業(yè)大學(xué)食品學(xué)院，四川 雅安 625014)

添加共沉淀氫氧化鐵對牛乳品質(zhì)的影響

李 誠，全海慧，石惠民，付 剛，范麗萍

(四川農(nóng)業(yè)大學(xué)食品學(xué)院，四川 雅安 625014)

以共沉淀氫氧化鐵用于殺菌牛乳中鐵的強化，研究共沉淀氫氧化鐵的不同添加量對牛乳感官品質(zhì)的影響及在4℃貯藏過程中理化指標(biāo)(pH值、TBA值)的變化。結(jié)果表明：5.3mg/100g及其以下的鐵添加量的樣品感官品質(zhì)較好；添加共沉淀氫氧化鐵的樣品pH值增大，且鐵添加量越多，pH值增加越多；在貯藏期間，各樣品pH值變化不大，TBA值呈上升趨勢，不同鐵添加量的樣品TBA值差異不顯著；貯藏8d后，鐵添加量≤5.3mg/100g的樣品液中鐵含量達(dá)添加量的89%。因此，以共沉淀氫氧化鐵作為牛乳鐵強化劑可行。

共沉淀氫氧化鐵；鐵強化；牛乳；品質(zhì)

鐵是人體必需的微量元素，然而鐵缺乏是全球四大營養(yǎng)性疾病之一，是全世界尤其是發(fā)展中國家面臨的最主要的營養(yǎng)問題[1-3]。各類人群都有可能由于不同原因造成體內(nèi)鐵不足或缺乏，并導(dǎo)致缺鐵性貧血，針對鐵缺乏有多種干預(yù)措施，其中推廣鐵強化食品是最具有成本效益性的干預(yù)措施[3-4]。牛乳營養(yǎng)價值高、消費量大，但牛乳中鐵的含量相對較低，所以鐵強化乳的開發(fā)不僅是提高產(chǎn)品檔次，拓展市場的一個重要內(nèi)容，更是改變?nèi)辫F性貧血的一種經(jīng)濟(jì)、方便、直接有效的理想途徑。

牛乳是一種復(fù)雜的分散體系，它既有蛋白質(zhì)形成的膠體懸浮液，又有脂肪形成的乳濁液，還有糖、鹽等形成的真溶液，對多種酸堿鹽都比較敏感。當(dāng)外源加入鐵后容易引起一些物理化學(xué)變化，如產(chǎn)生沉淀、引起色澤、風(fēng)味變化、脂類氧化、pH值、酪蛋白、鹽類平衡的變化[5]。

化學(xué)共沉淀法是合成金屬氧化物納米顆粒的方法，它是在有兩種或多種陽離子的溶液中加入沉淀劑，這種多元體系的溶液經(jīng)過沉淀反應(yīng)后，可得到成分均一的沉淀[6]。本研究采用共沉淀法制得的共沉淀氫氧化鐵，具有粒子粒徑小、在酸中易溶解、制備簡單、成本低等特點。用于牛乳中鐵強化時，對牛乳風(fēng)味影響小。本實驗主要研究鐵添加量對牛乳品質(zhì)的影響，為以共沉淀鐵強化牛乳的進(jìn)一步開發(fā)研究提供參考。

1 材料與方法

1.1 材料與試劑

鮮牛乳由四川農(nóng)業(yè)大學(xué)牧場提供，符合GB19301—2010《生乳》；共沉淀氫氧化鐵，采用化學(xué)共沉淀法自制。

鹽酸羥胺、鄰二氮菲、環(huán)己酮、2-硫代巴比妥酸、磷酸、鹽酸、醋酸、醋酸鈉、硫酸銨等均為分析純。

1.2 儀器與設(shè)備

TE612-L電子天平 賽多利斯科學(xué)儀器(北京)有限公司；HH-S恒溫水浴鍋 江蘇國勝實驗儀器廠；DHG-9240A電熱鼓風(fēng)干燥箱 上海齊欣科學(xué)儀器有限公司；WFJ7200型分光光度計 上海尤尼柯儀器有限公司；PHS-3C pH計 成都世紀(jì)方舟科技有限公司；80-2臺式離心機(jī) 江蘇金壇市醫(yī)療儀器廠；SCIENTZ-ⅡD超聲波細(xì)胞粉碎機(jī) 寧波新芝生物科技股份有限公司；BCD-539WT海爾冰箱 青島海爾股份有限公司。

1.3 方法

1.3.1 共沉淀氫氧化鐵添加量設(shè)定

以日需鐵最大量的妊娠后期人群需鐵量(35mg/d)的2/3為上限，以每日飲用牛乳250g計算，每100g牛乳中的鐵含量約為9.3mg(以Fe計)。添加量設(shè)定如表1所示。

表1 鐵的添加量設(shè)計表Table 1 Test design table indicating the amount of iron added in study

1.3.2 品質(zhì)評定

取4800g鮮牛乳，均分為8份，每份600g，將鐵按表1中添加量加入牛乳，攪拌均勻后超聲均質(zhì)，每份再分裝于8個具塞瓶內(nèi)，其中2瓶按150g分裝，用于感官檢驗，剩余樣品均分為6瓶，每瓶約50g，用于理化檢驗。然后于恒溫水浴鍋中殺菌，牛乳中心溫度95℃，維持5min。冷卻后取樣品進(jìn)行感官評價，其余樣品置于冰箱4℃冷藏。在貯藏第1、3、5、7、9天時對樣品pH值及脂肪氧化程度(TBA值)進(jìn)行分析；貯藏8d后(即第9天)，取樣進(jìn)行感官評價，并測定樣品液中鐵的含量。所有理化指標(biāo)測定3次，結(jié)果取平均值。

1.3.2.1 感官評價

由10名感官評定員，在自然光線下對不同樣品進(jìn)行感官評定。分別于樣品貯藏前及貯藏8d后進(jìn)行評價。評分指標(biāo)及標(biāo)準(zhǔn)見表2。以對照組為參照進(jìn)行評分，得分分別為一級3分，二級2分，三級1分，四級0分，總分12分。結(jié)果以樣品平均分表示。

表2 感官評分標(biāo)準(zhǔn)Table 2 Standards for sensory evaluation of milk

1.3.2.2 pH值測定

采用pH計測定。

1.3.2.3 TBA值測定

采用硫代巴比妥酸(TBA)法[7]分析脂肪氧化。

1.3.2.4 鐵含量測定

采用鄰二氮菲法測定[8]。取貯藏8d后的樣品，緩慢倒出上層乳液約30g于小燒杯中，混勻后稱取樣液10.00g于坩堝中，加熱蒸干水分，炭化，待濃煙揮盡后，于馬弗爐中550℃灰化5h。冷卻后加體積分?jǐn)?shù)為50%的鹽酸溶液2mL，于電爐上揮盡，再加入5mL蒸餾水煮沸，取下冷卻，用超純水定容于25mL容量瓶中。

1.3.3 數(shù)據(jù)分析處理

采用SPSS13.0統(tǒng)計軟件和Excel 2003進(jìn)行數(shù)據(jù)分析。

2 結(jié)果與分析

2.1 共沉淀氫氧化鐵添加量對牛乳感官品質(zhì)的影響

表3 共沉淀氫氧化鐵添加量對牛乳的感官評價結(jié)果Table 3 Results of sensory evaluation

由表3可知，樣品制得當(dāng)天各組樣品的滋味及氣味項均處于一級或一級與二級之間，6組與7組樣品在滋味與氣味方面略差。當(dāng)鐵添加量在5.3mg/100g及以下時，對樣品滋味及氣味無影響；色澤方面，共沉淀鐵的加入對樣品色澤有一定影響，隨著鐵添加量的增加，顏色呈現(xiàn)加深趨勢，6組與7組樣品能觀察到相對較明顯的異色，但各樣品色澤均在可接受范圍內(nèi)；組織狀態(tài)方面，除6組與7組樣品觀察到極少沉淀外，其他樣品均無沉淀產(chǎn)生。

貯藏8d后，滋味方面，各樣品均無較大變化；氣味方面，各樣品得分比貯藏前略有降低；色澤方面，5、6、7組樣品得分明顯降低；組織狀態(tài)方面，各樣品評分較貯藏前均有明顯下降，且隨著鐵添加量增多，沉淀越多，其中5、6、7組底層沉淀相對較多，超過8.3mg/100g時，感官評價不可接受。可見，共沉淀氫氧化鐵的添加對牛乳色澤及組織狀態(tài)有一定影響，當(dāng)添加量超過6.3mg/100g時，感官品質(zhì)明顯下降。

2.2 牛乳貯藏過程中pH值的變化

圖1 不同鐵添加量牛乳在貯藏過程中pH值的變化Fig.1 Changes in pH of milk samples added with different amounts of iron during storage

由圖1可知，添加共沉淀氫氧化鐵的樣品pH值較對照樣品明顯升高，與對照樣品相比，pH值增加了0.13～0.30，且鐵添加量越大，pH值越大。主要原因為共沉淀氫氧化鐵原料呈堿性，直接增加了牛乳的pH值。

在貯藏過程中，各樣品pH值變化趨勢較一致。與對照比較，前4d變化趨勢一致，后4d，對照樣pH值有所下降，而樣品pH值略有升高，可能是原料鐵中包裹有OH－，貯藏過程中釋放出來所致。

2.3 牛乳貯藏過程中TBA值的變化

圖2 不同鐵添加量牛乳在貯藏過程中TBA值的變化Fig.2 Changes in TBA value of milk samples added with different amounts of iron during storage

TBA值能有效表達(dá)脂肪氧化的程度，吸光度越大則說明脂肪氧化的程度越高。從圖2可以看出，與對照樣品相比，添加鐵的各樣品TBA值均增大，各樣品與對照差異顯著(P＜0.05)。貯藏期間，各樣品TBA值總體呈上升趨勢，在前6d，TBA值變化小，之后TBA值上升較快。但從總體趨勢看，不同鐵添加量對牛乳脂肪氧化程度無顯著差異(P＞0.05)。

2.4 不同鐵添加量的牛乳中鐵含量

由表4可知，添加共沉淀氫氧化鐵越多，樣品上層液中鐵含量越多，但其含量隨著鐵添加量而不成正比例增加，1、2、3組樣品沉淀相對較少，4、5、6、 7組樣品下層沉淀增多，且沉淀顏色明顯變深(表3)，影響感官品質(zhì)。當(dāng)添加量在5.3mg/100g及以下時，樣品溶液中測得鐵含量均能達(dá)到添加量的89%以上。

表4 樣品中鐵含量測定結(jié)果Table 4 Iron content in milk samples

3 結(jié)論與討論

選用鐵營養(yǎng)強化劑時，一般主要從兩方面來衡量其優(yōu)劣。一是生物利用率；二是看其加入后是否改變食物的顏色和味道等感官性狀。另外，鐵含量、成本的高低、溶解度的大小及衛(wèi)生安全性能等也是應(yīng)著重考慮的因素[9]。硫酸亞鐵、硫酸鐵銨或硫酸亞鐵銨等水溶性鐵強化劑，雖然其具有較高生物利用率，但易造成感官變化，加速脂質(zhì)氧化，產(chǎn)生氧化異味及較高的TBA值。稀酸可溶性鐵強化劑不溶于水，幾乎不引起色、味改變，但在胃酸中的溶解度不恒定，往往吸收率變化很大[10]，加入牛乳后會產(chǎn)生沉淀，影響感官品質(zhì)。

目前，國內(nèi)外在液體牛乳中研究應(yīng)用報道的鐵強化劑主要有螯合鐵、水不溶性鐵(乳化鐵)[11]和包囊鐵[12-15]。其中，螯合鐵包括甘氨酸鐵[2]、甘氨酸亞鐵[16]、NaFeEDTA[17-18]等，其價格相對較高[10]；包囊鐵需用壁材采用一定工藝將鐵制成微膠囊，相應(yīng)也會增加成本；而乳化鐵，也需將焦磷酸鐵制成微粒。共沉淀氫氧化鐵具有粒徑小，制備簡單，成本低，對產(chǎn)品感官性質(zhì)影響較小等特點，是一種具有較大開發(fā)潛力的鐵強化劑。研究鐵強化乳時，不同研究中鐵添加量不盡相同。李衛(wèi)平等[17]在研究富鐵牛乳時采用NaFeEDTA，鐵強化量為2.0mg/100mL；丁保淼等[14]在研究甘氨酸螯合鐵納米脂質(zhì)體對鐵強化乳氧化穩(wěn)定性和感官質(zhì)量的影響時，所用甘氨酸螯合鐵強化量為2.0mg/100g；Xia Shuqin等[15]研究乳酸亞鐵微膠囊化及對液態(tài)乳感官性狀影響時，鐵添加量為1.5mg/100mL；Boccio等[12]采用微膠囊硫酸亞鐵強化牛乳，鐵添加量為1.5mg/100mL。本研究中共沉淀氫氧化鐵添加量在5.3mg/100g及以下時，牛乳具有較好的感官品質(zhì)。

促進(jìn)牛乳中乳脂肪氧化的因素主要有氧氣、光照、貯存溫度、金屬及牛乳脂肪球膜組分這五方面[19]。鐵可以催化乳中的脂類物質(zhì)發(fā)生氧化、酸敗而產(chǎn)生令人討厭的風(fēng)味，亞鐵鹽產(chǎn)生的氧化最強烈，螯合的三價鐵鹽最弱，多核的鐵配合物則中等[5]。共沉淀氫氧化鐵為水不溶化合物，這大大地限制了鐵離子對乳中脂質(zhì)成分的催化氧化作用。本實驗添加共沉淀氫氧化鐵對牛乳滋味及氣味無明顯影響，對顏色及組織狀態(tài)有一定影響。綜合各項感官指標(biāo)，當(dāng)添加量為5.3mg/100g及以下時，牛乳感官品質(zhì)較好。共沉淀氫氧化鐵會增加樣品pH值，且隨著鐵添量增多，pH值升高越多，較對照樣pH值增加了0.13～0.30。TBA值在貯藏期間呈現(xiàn)上升趨勢，前6d變化不大，第7天后增加較快。不同鐵添加水平間對牛乳脂肪氧化程度影響差異較小。貯藏8d后，隨著鐵添加量增加，上層乳樣品中鐵含量并不成正比例增加，添加量在5.3mg/100g及以下時，鐵含量達(dá)到添加量的89%以上。

綜上所述，共沉淀氫氧化鐵可用于牛乳中鐵的強化，產(chǎn)品具有較好的品質(zhì)。為保證鐵強化乳達(dá)到更好的品質(zhì)，在產(chǎn)品的開發(fā)中，需要進(jìn)一步研究加入穩(wěn)定劑，使組織狀態(tài)更穩(wěn)定。

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Effect of Adding Co-precipitated Ferric Hydroxide on the Quality of Milk

LI Cheng，QUAN Hai-hui，SHI Hui-min，F(xiàn)U Gang，F(xiàn)AN Li-ping
(College of Food Science, Sichuan Agricultural University, Ya’an 625014, China)

Chemically co-precipitated ferric hydroxide was added to sterilized milk at different levels to investigate its effect on the sensory quality and physicochemical indexes (pH and TBA) during storage at 4 ℃ of milk. The milk added with the compound at a level ≤ 5.3 mg/100 g was good in sensory quality. The iron fortificant could increase the pH of milk and the increment was positively associated with the addition level. Little changes in pH were observed during storage, but TBA showed an upward trend and had no significant difference when the iron forticant was added at different levels. The iron content of milk accounted for 89% of the iron fortificant added at a level ≤ 5.3 mg/100 g after 8 days of storage. Thus, co-precipitated ferric hydroxide can be used as an iron fortificant in milk.

co-precipitated ferric hydroxide；iron fortification；milk；quality

TS252.42

A

1002-6630(2012)05-0114-04

2011-03-01

李誠(1964—)，男，教授，博士研究生，研究方向為動物性食品加工與質(zhì)量安全。E-mail：lichenglcp@163.com