鐵路運輸的低溫環境對奶粉品質的影響

周周，段瀟瀟，王一斐，張巖春，戴智勇，易燦

（澳優乳業（中國）有限公司,長沙410200）

0 引言

目前，歐洲嬰配奶粉主要由航空或海路運輸進入中國，其中空運周期短，但費用高且承載量小；海運承載量大，但周期長。因國家“一帶一路”的發展，現開設了承載量大且周期較短的中歐專列，便利了企業。

中歐專列從歐洲用2～3周，經中歐大陸和新疆入境。冬季運輸中，會經過-20℃，甚至-40℃的高寒地帶。且短時間（約24 h）內能有10°C左右的溫差波動，因此，不能排除溫度變化的影響。關于溫度升高，Brittany[1]，張怡[2]等提出羊奶粉品質因此而降低；田少君[3]等也提出豆奶粉品質因此變差。然而，關于運輸低溫環境對奶粉品質影響的相關研究極為少見。

本文以低溫條件下運輸的嬰配奶粉為研究對象，取部分理化的指標為研究方向，來探究低溫環境是否會對奶粉品質產生影響。

1 實驗

1.1 材料

空運及鐵運樣品：嬰兒配方羊奶粉1段（樣品A），A品牌幼兒配方牛奶粉3段（樣品B），B品牌幼兒配方牛奶粉3段（樣品C），幼兒配方羊奶粉3段（樣品D）。

1.2 儀器

培養皿；奶瓶、200目篩網；計時器；量杯；溫度計；MAPY 4.0型頂空分析儀，上海眾林機電設備有限公司；7890型氣相色譜分析儀，安捷倫科技有限公司。

1.3 實驗設計

2018年11月，奶粉(樣品A和樣品B)通過中歐專列運輸至中國，運輸段的最低溫度是-16℃，考察鐵路運輸方式中實際運輸中的低溫及溫差對產品真空度的影響。

2019年1月，奶粉(樣品C和樣品D)通過中歐專列運輸至中國，運輸段的最低溫度是-24℃，考察不同運輸方式對產品物理指標及化學指標等的影響。

運輸奶粉的車廂內設置GPS跟蹤設備，同時監控運輸途中的溫度和對應的時間同時，同品項的奶粉通過空運的方式運輸至中國，作為對照，空運產品運輸溫度波動范圍在10～15℃之間。

1.4 檢測項目及方法

（1）真空度的測定。測試樣品隨機分成兩組，選用頂空分析儀測試完整密封的產品，記錄真空度。一組到貨后立即進行測試，測試結果記錄為基準數據，另一組在37℃條件下儲存1個月后再測試。

表1 運輸方式對真空度的影響

（2）沉降速度。在奶瓶中加入180 mL，45～50℃的飲用水，量取一平勺奶粉，快速投入至水中，測定從樣品加入至樣品完全沒入水中所需要的時間。

（3）溶解性。在100 mL燒杯中加入30 mL、45～50℃的飲用水，將1 g奶粉加入到水中，充分攪拌均后，吸取1 mL奶液滴入干凈的培養皿，輕微搖晃震動使得奶液均勻分布在培養皿上，觀察并記錄不溶解小白點的數量。

（4）表面油。采用石油醚萃取的方式進行提取，參考NZTM 3.6.7的方法。

（5）二十二碳六烯酸（DHA）和二十碳四烯酸（ARA）的測定。采用GB5009.168-2016第一法，測定奶粉中DHA和ARA的含量。

（6）水分質量分數和水分活度。采用GB5009.3-2016第一法食品中水份的測定和GB5009.238-2016第一法，食品水分活度的測定來測定樣品的水分和水分活度。

2 結果與討論

2.1 鐵路運輸方式對真空度的影響

二氧化碳和氮氣的混合氣體一般被用作產品的填充保質氣體。因二氧化碳會與奶粉中成分形成物理結合[4]，從而產品包裝內會形成真空度。此物理結合受溫度的影響，較低的溫度能促使二氧化碳與產品中的水分結合[5]，如果溫度上升，二氧化碳將被釋放，平衡會被打破，真空度形成可能不理想，從而造成產品錫箔紙鼓起的狀態[6]，對產品外觀品質產生影響。因此，將低溫運輸后聽裝奶粉，在相對高溫的環境條件下的儲存，隨后真空度進行了分析，如表1所示。

由表1可知，在經歷低溫鐵路運輸過程和短期內的溫度大幅度波動情況后，即使在相對較高的溫度（37℃）下儲存1個月，2組奶粉樣品的真空度仍均呈現上升的趨勢，與未長時間儲存的產品相比，未出現差異顯著（P＜0.05）。因此，尚未觀察到冷凍低溫和短期內大幅度的溫度變化對真空度的形成會有影響。

2.2 不同運輸方式對水分度和水分活度的影響

影響奶粉品質的另一個重要因素是水分含量和水分活度。為確保產品的品質，全脂奶粉一般采用噴霧干燥工藝，并建議達到水分活度范圍(aw)為0.25～0.35[7]，并確保水分含量越低越好[8]。進而對低溫鐵路和航空常溫運輸后的聽裝奶粉的水分含量和水分活度進行了對比分析，如表2所示。

表2 運輸方式對水分和水分活度的影響

由表2可知，低溫鐵路運輸和常溫航空運輸的樣品，水分質量分數和水分活度無明顯變化，兩組數據無明顯差異。因為商業聽裝奶粉具有良好密閉的儲存環境，同時內部填充有干燥無水的混合氣體，因此，樣品即使在經歷了可能達到了大氣冷凍干燥的條件的溫度（-5～-20℃）[9-10]，奶粉仍能在聽罐的中保持良好的水分平衡，所以低溫鐵路運輸后，未觀察到產品水分質量分數和水分活度的明顯影響。

2.3 不同運輸方式對沉降速度和溶解性的影響

奶粉中的兩種主要蛋白質乳清蛋白和酪蛋白，在高溫條件下容易變性。奶粉在高溫干燥過程中，蛋白質容易受熱變性從而影響到溶解度，因此可能影響到奶粉的沉降速度[11]，而沉降速度又是嬰配奶粉速溶關注的重要指標。目前暫時沒有相關研究表明冷凍條件會影響蛋白質變性，或者影響奶粉的沉降速度和溶解性，因此，實驗設計測試鐵路運輸后和航空運輸后產品的沉降速度，同時觀察兩組樣品的溶解度的對比，如表3和表4所示。

表3 運輸方式對沉降速度的影響

表4 運輸方式對溶解度的影響

由表3和表4可知，經鐵路運輸和航空運輸的樣品D，沉降速度無明顯變化，溶解度無明顯區別，兩組之間無顯著性差異（P＞0.05）。經鐵路運輸方式的樣品C，相比航空運輸后的樣品C，沉降速度變慢，兩組之間有顯著性差異（P＜0.05），但溶解度無明顯區別。綜上情況，低溫鐵路運輸后，部分產品出現沉降速度降低的情況，但結合整體溶解情況，并未觀察到對產品有明顯影響。沉降速度降低可作為后續關注點，設計相關實驗進一步測試其與運輸環境影響的關聯性。

2.4 不同運輸方式對表面油和DHA和ARA質量分數影響

雖然，黃興旺[12]指出溫度對脂肪的氧化穩定性影響較明顯,樣品分別于20，30，37℃的恒溫箱中保存1個月,脂肪的氧化程度隨溫度的遞增而增強；低于30℃貯藏,樣品脂肪氧化較慢。但奶粉中的主要成分，脂肪酸，也會因分子鏈的長度不同，其熔點范圍從-20℃到50℃都存在可能[13]。在熔點范圍內的溫度波動影響，可能導致奶粉中脂肪的結構的變化，而結構變化最常見的情況是分子鏈斷裂。短鏈脂肪酸的形成后，最直觀的指標可能是表面油含量的變化。而DHA和ARA作為奶粉中最重要的功能性脂肪酸添加物，它們的波動是否與表面油上升有關聯值得關注。因此，實驗設計測試鐵路運輸后和航空運輸后產品的表面油比例和DHA和ARA質量分數變化，如表5和表6所示。

表5 運輸方式對表面油的影響

表6 運輸方式對DHA和ARA質量分數的影響 %

由表5和表6可知，經鐵路運輸的樣品C和D，相比航空運輸的樣品，都出現了表面油比例上升的情況，兩組之間出現了顯著性差異（P＜0.05）。但經鐵路運輸和航空運輸的樣品的DHA和ARA質量分數，對比下無明顯變化，兩組之間無顯著性差異（P＞0.05）兩組。綜上情況，低溫鐵路運輸后，確實出現表面油比例上升的情況，但初步測試來源并非產品中的DHA和ARA。因此，低溫運輸條件對于DHA和ARA等關鍵營養成分暫無觀察到影響。表面油可作為后續關注點，設計相關實驗進一步測試與運輸環境影響的關聯性和其來源。

3 結論

（1）低溫鐵路運輸的樣品，在37℃環境下儲存后，外觀未觀察到鼓脹狀態，鐵路運輸方式并未對奶粉中二氧化碳吸收產生明顯影響，產品在37℃條件下仍形成了較為滿意的真空度。

（2）經過鐵路運輸后和航空運輸兩種不同的運輸方式后，水分比例和水分活度均無明顯差異，兩者仍處于正常的產品的要求范圍之內。

（3）表面油的增加可能并不來源于DHA和ARA，產品中的重要營養指標并未受到影響。后續可以考慮針對表面油上升的原因和來源進行針對性研究。

（4）經過鐵路運輸后和航空運輸兩種不同的運輸方式后，沉降速度和溶解度均無明顯差異。

因此，本研究結果表明，低溫鐵路運輸對產品的品質并未產生明顯的影響，作為一種新型的運輸方式，可大大便利企業。