奶粉品質(zhì)分級(jí)標(biāo)準(zhǔn)和加工技術(shù)研究

文/顧佳升

（上海奶業(yè)行業(yè)協(xié)會(huì)）

1970年以前，全球奶粉加工工藝技術(shù)的研究曾高度聚焦于“復(fù)原的方便性（instant，國(guó)內(nèi)習(xí)慣稱其為速溶性）”。然而當(dāng)難題臨近突破之際，有些學(xué)者關(guān)注到了奶粉工藝的另一個(gè)問題：為什么在不同的工藝下獲得的奶粉，經(jīng)沖調(diào)之后的復(fù)原乳，盡管它們的脂肪和蛋白等含量基本相仿，但是在色、香、味和質(zhì)地、組織狀態(tài)等各項(xiàng)感官指標(biāo)上相去甚遠(yuǎn)？這一問題很快就成了一個(gè)新的熱點(diǎn)。進(jìn)一步的研究發(fā)現(xiàn)，感官評(píng)定的結(jié)果與奶粉里的乳清蛋白變性程度呈現(xiàn)高度相關(guān)性。由此產(chǎn)生了奶粉加工技術(shù)的一次重大升級(jí)轉(zhuǎn)型，至今方興未艾。

然而我國(guó)奶業(yè)沒能及時(shí)跟進(jìn)奶粉工藝的重要技術(shù)進(jìn)步，因?yàn)槟菚r(shí)正在準(zhǔn)備接受“再制奶的援助”和隨后熱衷于液態(tài)奶UHT技術(shù)和設(shè)備的引進(jìn)，根本沒有可能理解和接受“熱傷害牛奶（heating damage of milk）”的概念。因此至今，盡管在液態(tài)奶領(lǐng)域內(nèi)情況開始有所改變[1]，但對(duì)干燥奶制品的認(rèn)識(shí)依然處在茫然之中。這個(gè)情況值得引起高度重視。

1 乳清蛋白氮指數(shù)（WPNI）檢測(cè)方法標(biāo)準(zhǔn)

美國(guó)干乳制品研究所（American Dry Milk Institute，Inc.）綜合了當(dāng)時(shí)的研究結(jié)果，尤其在歐美早期形成的測(cè)定“熱處理系數(shù)”（指：pH值為4.8時(shí)，不溶性氮元素的百分?jǐn)?shù)）的基礎(chǔ)上，于1968年率先提出了一個(gè)新的檢驗(yàn)方法標(biāo)準(zhǔn)《脫脂奶粉中未變性的乳清蛋白氮指數(shù)的測(cè)定（Determination of Undenaturated Whey Protein Nitrogen in Non-fat Dry Milk[WPNI]）》（指：溶解在飽和食鹽溶液中的、尚未變性部分的乳清蛋白所含的氮元素?cái)?shù)量，以每克奶粉或液態(tài)奶中的毫克數(shù)作單位），以統(tǒng)一規(guī)范判斷脫脂奶粉中乳清蛋白變性程度的測(cè)試操作。這個(gè)檢驗(yàn)方法標(biāo)準(zhǔn)得到了大多數(shù)學(xué)者的認(rèn)可和接受，促使全球在“控制熱傷害程度”的奶粉加工適用技術(shù)的開發(fā)方向上，在此后的幾十年間有了長(zhǎng)足的進(jìn)步。

隨后，美國(guó)干乳制品研究所綜合了世界各地，特別是歐洲的高等院校和研究機(jī)構(gòu)以及設(shè)備專業(yè)廠商科研和實(shí)踐的基礎(chǔ)上，于1971年依據(jù)WPNI的大量測(cè)試數(shù)據(jù)，又率先提出了《奶粉的分級(jí)標(biāo)準(zhǔn)（Standards for Grades of Dry Milks）》，第一次明確將脫脂奶粉按照WPNI分為三個(gè)等級(jí)，如表1所示。

2 噴霧干燥脫脂奶粉前期熱處理指南

美國(guó)干乳制品研究所在深入分析研究了各種干乳制品的加工全工藝過程后，包括S-26乳基嬰兒配方食品提出的“乳清蛋白不小于60%”的科學(xué)要求，指出全乳或部分乳汁（例如奶酪加工的副產(chǎn)物乳清、奶油加工的副產(chǎn)物酪乳等）在成粉的過程中主要存在三個(gè)集中接受熱負(fù)荷的重要階段，即熱殺菌、熱濃縮和熱干燥。然而由于在熱濃縮和熱干燥兩個(gè)階段，物料都處在部分真空的狀態(tài)下，因而物料的溫度并非處在最高點(diǎn)，因此影響WPNI的關(guān)鍵熱負(fù)荷階段是熱殺菌，關(guān)鍵控制參數(shù)是熱處理強(qiáng)度的高、中、低（殺菌溫度和保持時(shí)間的不同組合），這才是控制“熱傷害奶”活性物質(zhì)的要害。據(jù)此頒布了《脫脂奶粉前期熱處理指南》[2]，如圖1所示。

表1 1971年美國(guó)干乳制品研究所提出的脫脂奶粉分級(jí)標(biāo)準(zhǔn)

表2 噴霧干燥脫脂奶粉的分級(jí)

進(jìn)入20世紀(jì)90年代后，脫脂奶粉的分級(jí)標(biāo)準(zhǔn)有了進(jìn)一步的發(fā)展。根據(jù)熱處理強(qiáng)度的高低，分為8 級(jí)之多，如表2所示[3]。

國(guó)際標(biāo)準(zhǔn)化組織（ISO）、CAC、IDF和歐盟等國(guó)際組織相繼跟進(jìn)，在各自的范圍內(nèi)單獨(dú)或聯(lián)合發(fā)布了一系列相關(guān)的文件和標(biāo)準(zhǔn)。例如ISO和IDF在2002年聯(lián)合發(fā)布了《奶粉熱處理強(qiáng)度的評(píng)定——高壓液相法》，填補(bǔ)了“超低熱奶粉”分析檢驗(yàn)方法的空白。

在奶粉分級(jí)標(biāo)準(zhǔn)和相應(yīng)檢測(cè)方法的研究迅速深入發(fā)展的推動(dòng)下，殺菌、濃縮以及干燥工藝的研究和技術(shù)進(jìn)步也緊隨不舍。熱殺菌強(qiáng)度的研究首當(dāng)其沖，目前已經(jīng)看到直接法加熱將逐步取代傳統(tǒng)間接法的趨勢(shì)，非熱殺菌技術(shù)得到了更多的關(guān)注。反滲透（RO）和冷凍脫水等非熱濃縮設(shè)備的開發(fā)也成了新的熱點(diǎn)。干燥設(shè)備和技術(shù)也緊跟著如何提高WPNI目標(biāo)的實(shí)現(xiàn)，而有了長(zhǎng)足的進(jìn)步。至于近年來(lái)出現(xiàn)的從奶汁中開發(fā)各種生物活性成分（如乳鐵蛋白、糖巨肽）功能性乳制品的新任務(wù)，極大地促進(jìn)了物理性分離和提純裝備和技術(shù)的發(fā)展，如微濾、超濾、電滲析、納濾等。

總之，奶粉分級(jí)標(biāo)準(zhǔn)的出現(xiàn)，使得整個(gè)干燥產(chǎn)業(yè)的技術(shù)發(fā)展，無(wú)論是為了提高生產(chǎn)效率還是節(jié)能減排，全都圍繞著一個(gè)核心“如何降低熱傷害程度”而全方位地展開，至今依然方興未艾。

圖1 脫脂奶粉前期熱處理指南

表3 不同等級(jí)的脫脂奶粉復(fù)原和再制應(yīng)用舉例

3 不同等級(jí)的脫脂奶粉復(fù)原和再制應(yīng)用

隨著全球國(guó)際化進(jìn)程而發(fā)生的一個(gè)重要事實(shí)是，在缺奶和貧奶的國(guó)家和地區(qū)，乳品加工企業(yè)也在使用不同來(lái)源的奶制品（milk product）作為制備乳制品（dairy product）的原料。奶粉等“奶制品”自然也成了另一個(gè)“奶源”。因此有必要了解國(guó)際上有關(guān)奶粉等奶制品復(fù)原使用的國(guó)際慣例，以脫脂奶粉為例說明[3]，如表3所示。

理解和執(zhí)行這個(gè)慣例，目前對(duì)我國(guó)奶業(yè)具有顯著和特殊的現(xiàn)實(shí)意義。因?yàn)槲覈?guó)奶業(yè)既需要借助進(jìn)口奶制品以滿足社會(huì)需求，又希望促進(jìn)本土養(yǎng)殖業(yè)的健康發(fā)展，同時(shí)還必須保障廣大消費(fèi)者的基本利益。

不難發(fā)現(xiàn)，作為原料的奶制品（例如奶粉）所經(jīng)受的熱傷害程度，必須低于將要制備的奶制品，這是使用復(fù)原乳需要遵循的一個(gè)原則。其核心是作為原料奶粉所含的未變性乳清蛋白之含量，必須高于將制得的成品。由此才能理解，為什么以奶制品為原料制得的產(chǎn)品，按國(guó)際慣例必須要冠以“復(fù)合奶制品（composite milk product）”的規(guī)定，或者明確標(biāo)識(shí)為“復(fù)原乳”，是因?yàn)樗纫陨虨樵现频玫耐惍a(chǎn)品，即“奶制品”，在活性成分的保留上，總是難免遜色一籌。在一般情況下，許多發(fā)達(dá)國(guó)家視“復(fù)合奶制品”為“非常規(guī)產(chǎn)品”，而加以必要限制，除非在特殊情況下另行獲得許可才允許進(jìn)入市場(chǎng)流通[5]。不過由大洋洲主導(dǎo)的CAC的CODEX STAN 206依然將“復(fù)合奶制品”視作為與“奶制品”具有同等邏輯分類地位的一大類制品，以迎合進(jìn)一步開放的全球貿(mào)易一體化的需要。因?yàn)檫@是奶粉出口國(guó)的利益之所在。

我國(guó)歷來(lái)是個(gè)奶類資源匱乏的國(guó)家，接納和運(yùn)用新國(guó)際規(guī)則有利于自身的發(fā)展。經(jīng)過了多年的籌劃之后，在1983～2004年接受了先后分別由聯(lián)合國(guó)糧農(nóng)組織（FAO）和歐盟（EU）主持的連續(xù)五期的奶類發(fā)展無(wú)償援助項(xiàng)目，大規(guī)模使用以脫脂奶粉和無(wú)水黃油為原料而制備的“再制奶”，不僅緩解了我國(guó)乳品供應(yīng)緊缺的局面，而且促進(jìn)了我國(guó)乳品加工業(yè)和奶牛養(yǎng)殖業(yè)的迅速發(fā)展[6]。終于從2006年起，我國(guó)躋身為世界第三產(chǎn)奶大國(guó)。不過至今人均年占有量依然不高，只占30 kg左右，不足目前世界平均水平的三分之一，與發(fā)達(dá)國(guó)家的350 kg相比還不到十分之一。因此可以預(yù)期在今后相當(dāng)長(zhǎng)的一段時(shí)間里，進(jìn)口各種乳制品來(lái)補(bǔ)充滿足市場(chǎng)需求的趨勢(shì)仍將持續(xù)。

應(yīng)該清醒地看到，由于長(zhǎng)期以來(lái)我國(guó)沒有對(duì)新國(guó)際規(guī)則給予足夠的關(guān)注，缺失了與國(guó)際標(biāo)準(zhǔn)接軌的“奶制品”作為乳原料如何使用的規(guī)定，既丟失了合情合理也符合國(guó)際法構(gòu)筑基本技術(shù)壁壘的可能，使得進(jìn)口乳制品進(jìn)入中國(guó)乳品加工企業(yè)后，如入“無(wú)牛之境”一般，客觀上為全球奶牛擠兌本土奶牛的生存空間，起了推波助瀾的作用。在我國(guó)奶類資源匱乏程度得到初步緩解，而奶牛養(yǎng)殖業(yè)卻陷入生存困境的今天，其負(fù)面效果應(yīng)當(dāng)引起高度重視。

進(jìn)一步來(lái)看，一旦我國(guó)低熱奶粉問世，并且以民用小包裝的形態(tài)直接進(jìn)入，相當(dāng)于巴氏鮮奶的消費(fèi)，不再作為另一種乳原料與生鮮原料奶競(jìng)爭(zhēng)，必將是解決我國(guó)“北奶南運(yùn)”困局的重大突破。

[1] 包曉宇，陳美霞，王加啟，等. 牛乳中活性蛋白生物學(xué)功能研究進(jìn)展[J]. 食品科學(xué)，2017，38（19）：315-324.

[2] Vagn Westergaard. Milk Powder Technology.In Evaporation and Spray Drying[M].Copenhagen，Denmark：Niro A/S，1994.

[3] G?sta Bylund. Dairy processing handbook[M].Lund，Sweden：Tetra Pak Processing Systems AB，1995.

[4] ISO 11814. Dried milk—assessment of heat treatment intensity：method using highperformance liquid chromatography[S].Brussels，Belgium：European Committee for Standardization (CEN)，2002.

[5] Dept of Health and Human services，Public health service.Food and Administration Grade“A”. Pasteurized Milk Ordinance[M]. US：FDA，2015.

[6] 農(nóng)業(yè)部奶類項(xiàng)目辦公室. 奶業(yè)縱橫[M]. 北京：經(jīng)濟(jì)日?qǐng)?bào)出版社，2004.