嬰兒配方粉滲透壓及原料對配方粉滲透壓的影響

李媛媛，潘健存，盧志興，蔣士龍

（黑龍江飛鶴乳業有限公司技術研發中心，北京100016）

嬰兒配方粉滲透壓及原料對配方粉滲透壓的影響

李媛媛，潘健存，盧志興，蔣士龍

（黑龍江飛鶴乳業有限公司技術研發中心，北京100016）

探究市售嬰兒配方粉溶液滲透壓值，并對各原料對配方粉溶液滲透壓的影響進行研究。利用冰點滲透壓儀對12款市售嬰兒配方粉溶液的滲透壓值進行測定，并對膳食纖維、乳糖等碳水化合物及濃縮乳清蛋白80（WPC80）等蛋白原料對溶液滲透壓值的影響進行研究。結果表明，相同濃度的嬰兒配方粉溶液的滲透壓差異較大；與蛋白質相比，乳糖對嬰兒配方粉溶液的滲透壓值影響大，二者差異顯著；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。本研究為嬰兒配方粉設計提供參考，在設計配方時應注意不同原料對配方粉滲透壓的影響。

嬰兒配方粉；滲透壓；水解蛋白質；乳糖

0 引 言

滲透壓是指溶液中的電解質及非電解質類溶質粒子對水的吸引力，其通常用毫滲透摩爾濃度表示（mmol/L，mOsm/L，也可為mOsm/kg·H2O）[1]。滲透壓在乳品行業特別是嬰兒配方食品有重要的意義。

母乳是嬰兒的最佳食品[2]。但人們對母乳的滲透壓的關注較少[3]。母乳的毫滲透摩爾濃度為290 mmol/L[4]。不能進行純母乳喂養的嬰兒，需要喂食嬰兒配方粉。配方粉的滲透壓關系到嬰兒對食物營養的吸收利用。由于配方粉的配料多，各原料對其滲透壓的影響差異大。其中，鈉、鉀鹽及碳水化合物對滲透壓影響較大，其他原料由于用量較少或不溶于水，影響相對較小[5]。蛋白原料雖然對滲透壓影響較小，但隨著市場上添加水解蛋白的配方粉種類的增多，蛋白質及水解蛋白對滲透壓的影響也受到關注。本文對市售12款嬰兒配方粉溶液的滲透壓及常用原料對配方粉滲透壓的影響進行研究。

1 實驗

1.1 材料

1.1.1 試劑及原料

全脂牛奶，12款市售1段嬰兒配方粉，濃縮乳清蛋白粉（WPC 80），水解乳清蛋白，脫鹽乳清粉（D90），乳糖，低聚果糖，低聚半乳糖，聚葡萄糖，多聚果糖，保齡寶，麥芽糊精，其他試劑均為分析純。

1.1.2 儀器

JJ2000B恒溫水浴鍋，旋渦混合器，OM815滲透壓儀，PL402-L電子天平，ML104/102電子天平。

1.2 方法

1.2.1 市售配方粉溶液滲透壓的測定

選擇市場銷量較好的12款不同品牌的1段嬰兒配方奶粉，分別稱取14.2 g奶粉溶解于100 mL去離子水中，充分溶解并混合均勻，測定各配方奶液的滲透壓。為了研究各品牌配方粉的滲透壓與其成分組成的關系，對12個樣品的蛋白質含量及鈉、鉀、氯和磷的含量進行檢測，檢測方法參照國標[6-8]。

1.2.2 原料濃度與溶液滲透壓的關系

各原料分別按10，20，30，40，50 g/L的質量與溶劑體積比的質量濃度溶解，溶劑分別為去離子水、全脂牛乳及配方粉溶液。待原料充分溶解并混合均勻，測定各溶液滲透壓值。

1.2.3 不同蛋白原料滲透壓的測定

為研究水解蛋白與非水解蛋白原料對配方粉滲透壓的影響，以去離子水或配方粉溶液為溶劑，分別添加WPC 80、水解蛋白1、水解蛋白2及D 90，以100 mL溶劑含1 g原料蛋白質的濃度配制溶液，充分溶解并混合均勻，測定各溶液滲透壓值。

為了研究水解蛋白與非水解蛋白對溶液滲透壓的影響，排除各原料間因乳糖含量不同帶來的差異，向各原料中添加乳糖使各原料乳糖的含量相同。在WPC 80、水解蛋白1、水解蛋白2中分別添加乳糖，使其乳糖含量與D 90相同，以100 mL溶劑含1g原料蛋白質的濃度配制溶液，充分溶解并攪拌均勻后，測定各溶液的滲透壓值。

表1 嬰兒配方粉滲透壓值及影響滲透壓較大的因子的含量

2 結果與分析

2.1 市售配方粉溶液滲透壓值及其與離子含量的關系

對12款市售嬰兒配方粉溶液的滲透壓值的測定結果如表1所示，各配方粉差異較大，其中滲透壓大于310 mmol/L占樣品總數的58.33%。由表1可以看出，鈉、鉀、氯、磷質量分數高的配方粉的滲透壓高于鈉、鉀、氯、磷質量分數較低的配方粉。配方粉滲透壓與其蛋白質量分數相關性較小，與鈉、鉀、氯、磷的質量分數相關性較大。乳液中的電解質（鈉、鉀等）濃度對乳液的滲透壓影響大。乳中的乳糖濃度都會通過Na+、Cl-的變化而發生動態變化[9]。對于嬰兒，其滲透壓受母乳或嬰兒配方奶粉中Na、K、Cl、P等離子的影響[10]，在本研究中，市售嬰兒配方粉溶液的滲透壓值與此4種離子質量分數呈正相關關系。

2.2 不同質量濃度原料滲透壓的變化

為研究乳糖與蛋白質對配方粉溶液滲透壓的影響，將乳糖與濃縮乳清蛋白WPC 80分別按不同濃度溶解于配方奶中，各溶液滲透壓值如圖1所示。由圖1可以看出，隨著乳糖與WPC 80質量濃度的增加，其溶液滲透壓值不斷增大，均呈線性正相關性，乳糖與WPC 80相關系數分別為R2=0.9983，R2=0.9869。與乳糖相比，WPC80對溶液滲透壓的影響較小，二者相同濃度溶液的滲透壓值差異顯著（P＜0.05）。

2.3 原料溶于不同溶劑對溶液滲透壓的影響

圖1 不同質量濃度乳糖與WPC80對溶液滲透壓的影響

為研究原料溶于不同溶劑后對溶液滲透壓值的影響，將乳糖和WPC 80分別溶解于去離子水、全脂牛乳及配方粉溶液中。由圖2可見，無論溶劑為去離子水、全脂牛乳還是配方粉溶液，各溶液的滲透壓值隨著乳糖濃度的增加而增大，且與乳糖濃度呈線性相關關系。由于去離子水、全脂牛乳及配方粉溶液滲透壓不同，分別為0，294，300 mmol/L，相同質量乳糖分別溶解在三種溶劑后溶液滲透壓值不同，彼此差異顯著（P＜0.05）。圖3顯示，隨著WPC80質量濃度的增加，各溶液的滲透壓值也呈現線性增大趨勢，但WPC80溶液滲透壓值顯著低于相同質量濃度乳糖溶液（P＜0.05）。原因是WPC80中蛋白質含量高，蛋白質分子量大于乳糖，因此增加相同質量乳糖，其溶液中的分子數增加量大于相同質量的WPC80。另外，蛋白質在牛乳及配方奶中，易與不溶性鹽類形成膠體懸浮液，而乳糖則能夠完全溶解形成真正的溶液，因此乳糖對溶液的滲透壓的影響大于WPC80。

圖2 不同質量濃度乳糖溶液的滲透壓值

圖3 不同質量濃度的WPC80溶液的滲透壓

2.4 不同原料對溶液滲透壓影響

配方粉成分復雜，組成原料多，對幾種可在嬰幼兒配方粉中使用的膳食纖維和碳水化合物對配方粉溶液滲透壓的影響進行研究，結果如圖4所示。由圖4可以看出，隨著各種原料質量濃度的增加，溶液滲透壓值增大，各原料濃度與溶液滲透壓值呈線性關系。各原料引起溶液滲透壓值增大能力：乳糖＞低聚半乳糖＞低聚果糖＞聚葡萄糖＞麥芽糊精＞多聚果糖。各原料相同質量濃度溶液的滲透壓值差異顯著（P＜0.05）。其中低聚果糖（FOS）、低聚半乳糖（GOS）、聚葡萄糖及多聚果糖是膳食纖維，可以作為營養強化劑，應用在嬰兒配方粉中[11]。麥芽糊精作為食品原料可為嬰兒提供碳水化合物。GOS與FOS為低聚糖，其對溶液滲透壓的影響不同。是由于GOS受制備工藝的限制，產品中乳糖及半乳糖雜質含量高[12]。而FOS純度較高，可達到95%以上[13]，這就導致相同質量濃度的GOS溶液滲透壓大于FOS溶液。聚葡萄糖、麥芽糊精及多聚果糖分子量較低聚糖及乳糖大，其對溶液滲透壓的影響相對較小。

圖4 不同濃度原料滲透壓值隨質量濃度的變化

2.5 不同蛋白原料對配方粉溶液滲透壓的影響

各原料按蛋白質為1 g/100mL的質量濃度向配方粉溶液中添加WPC 80、水解蛋白1、水解蛋白2和D90，測定各溶液的滲透壓值。結果見圖5，配方粉溶液的滲透壓值為300 mmol/L，添加WPC8 0、水解蛋白1、水解蛋白2及D90的溶液滲透壓值分別為304、336、327及557.33 mmol/L。水解蛋白對溶液滲透壓的影響顯著大于WPC 80（P＜0.05）。本研究中WPC 80，水解蛋白1，水解蛋白2蛋白質質量分數分別為及82.77%，53%和80.55%；其中WPC80及水解蛋白2的乳糖質量分數均在3.1%左右，水解蛋白1的乳糖質量分數為27.5%。由于乳糖對溶液滲透壓影響大于蛋白質，乳糖質量分數高的水解蛋白1溶液滲透壓高于WPC 80和水解蛋白2溶液。實驗所用D90的蛋白質質量分數僅為12%，碳水化合物質量分數82.5%，以蛋白質為1 g/100mL的質量濃度添加的D90，其溶液滲透壓值遠大于其他3種原料，差異顯著（P＜0.05）。4種原料的水溶液的滲透壓的變化趨勢與配方粉溶液一致，滲透壓值分別為6，39，29及222 mmol/L。

圖5 不同原料溶液的滲透壓

為了研究水解蛋白與非水解蛋白對溶液滲透壓的影響，向各原料中添加乳糖使各原料乳糖的含量相同，溶解并測定溶液滲透壓值，結果如圖6所示。由圖6可以看出，WPC 80、水解蛋白1、水解蛋白2及D90經平衡乳糖后溶液的滲透壓分別為563，648，645和557 mmol/L。WPC80平衡乳糖后，乳糖和蛋白質質量分數與D90相同，二者配方粉溶液的滲透壓值較未平衡乳糖前差異減小，但由于礦物質質量分數不同，依然差異顯著（P＜0.05）。平衡乳糖后的水解蛋白1與水解蛋白2對配方粉溶液的滲透壓影響相近，二者差異不顯著（P＞0.05）。實驗結果表明，在排除各原料乳糖質量分數差異的影響后，水解蛋白與非水解蛋白對溶液滲透壓的影響差異顯著（P＜0.05）。本研究所用兩種水解蛋白的水解度均為10%左右，在水解蛋白原料中，部分蛋白質大分子被水解成肽后，相同質量的原料的分子數增多，其引起滲透壓的變化增大，故添加水解蛋白的溶液的滲透壓值大于非水解蛋白溶液。在試驗，四種原料平衡乳糖后的水溶液的滲透壓的變化趨勢與配方粉溶液一致，滲透壓分別為227，274，270和223 mmol/L。

圖6 平衡乳糖質量分數后各原料溶液的滲透壓

3 討 論

天然乳液的滲透壓與血液一致[14]，母乳滲透壓大致分布在290-310 mmol/L的范圍內[3]，嬰兒配方食品的滲透壓與母乳滲透壓接近最有利于嬰兒健康。本研究對12款嬰兒配方粉同濃度溶液的滲透壓值進行檢測，結果顯示12款嬰兒配方粉溶液的滲透壓值在304～320 mmol/L范圍內，其中41.67%的嬰兒配方粉的溶液滲透壓值低于310 mmol/L。配方粉溶液的滲透壓與沖調濃度有關，配方粉溶液滲透壓值與其沖調濃度呈線性正相關關系[15]，研究表明嬰幼兒配方粉的滲透壓最高不應超過400 mmol/L[16]，否則會增大嬰幼兒出現腹瀉等風險[17-18]。

嬰兒配方粉組成復雜，其中碳水化合物對配方粉滲透壓影響最大，脂肪對滲透壓影響最小[19]。蛋白質對配方粉溶液滲透壓的影響相對小，本研究用乳糖與蛋白原料WPC 80作對比，結果顯示無論溶劑是去離子水、牛乳還是配方粉溶液，乳糖溶液的滲透壓值均顯著大于相同質量濃度的WPC 80溶液。這是因為溶液的滲透壓在一定溫度下，與溶質總的顆粒質量濃度成正比（分子和離子的總數目）[4]。蛋白質分子較乳糖分子大，單位質量蛋白質顆粒數較乳糖少，同等質量濃度乳糖溶液滲透壓值大于蛋白質溶液。

水解蛋白質是能夠降低嬰兒發生過敏反應的幾率，其對配方粉溶液滲透壓的影響也受到關注。研究結果表明，在碳水化合物、礦物質質量分數相近的條件下，水解蛋白溶液滲透壓顯著高于蛋白質溶液。水解蛋白是將大分子蛋白質在酶的作用下，水解成肽和氨基酸[20-21]，隨著水解度的增大，單位質量的水解蛋白中分子與離子總數目增大，水解蛋白對溶液滲透壓值的影響逐漸增加。本研究使用的兩種水解蛋白原料，因其水解度較接近，故其溶液的滲透壓值差異不顯著。

嬰兒配方粉配料多，成分較為復雜，影響其滲透壓的因素較多。原料的質量、沖調濃度等因素均會影響嬰兒配方的滲透壓。一般認為嬰兒配方奶粉的滲透壓與母乳接近時，最有利于嬰幼兒的健康成長。在設計配方階段，在保證嬰兒營養全面的同時，應將嬰兒配方粉的滲透壓是否與母乳相近作為衡量配方設計科學性的標準。與乳糖相比，膳食纖維和水解蛋白等原料，雖然對溶液滲透壓的影響較小，但隨著其越來越多的被使用在嬰幼兒配方粉中，仍需要引起乳品研發人員的注意。

137-139.

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Study on the osmotic pressure of infant formula powder and effect of material on osmolality of formula powder

LI Yuanyuan,PAN Jiancun,LU Zhixing,JIANG Shilong

（Heilongjiang Feihe International Inc.,Beijing 100016,China）

The present study detected the osmolality of formula powder solutions,and the effect of material on osmotic pressure of solution.Osmolality was measured by the freezing point depression method.Twelve powdered infant formulas with concentration of 14.2g/100mL was analyzed.In addition,the effect of materials such as fiber,lactose and WPC80 on the osmolality of solution was measured in the present study.There was a significant difference of the osmolality among the twelve infant formula powder solutions.Compared with the protein,lac?tose could significant increase the osmotic pressure of solution.Galactose had the significantly greater effect on the osmolality of the infant for?mula solution than other three kinds of fiber.The effect of hydrolyzed protein on the osmolality of solution was significantly higher than that of non-hydrolyzed protein.The effect of the ingredient on the osmotic pressure should be noticed during the formulation design stage.Our study has reference value for design of formula powder.

infant formula;osmolality;hydrolyzed protein;lactose

TS252.51

A

1001-2230（2017）08-0014-04

2016-12-20

李媛媛（1990-），女，碩士，研究方向為乳品營養與研發。

蔣士龍