嬰幼兒配方粉各組分對(duì)其滲透壓的影響研究

申雪然，王麗然，房新平，張?zhí)觳枭畛?/p>

（1.河北三元食品有限公司，石家莊050700；2.北京三元食品股份有限公司，北京100076）

0 引 言

溶液滲透壓是指溶液中溶質(zhì)微粒對(duì)水的吸引力，其大小取決于單位體積溶液中溶質(zhì)微粒數(shù)目的多少，溶液濃度越高，單位體積溶液中溶質(zhì)微粒數(shù)目越多，對(duì)水的吸引力越大，產(chǎn)生的滲透壓就越高。在人體代謝活動(dòng)中，如果出現(xiàn)滲透壓不平衡就會(huì)引起體液交換，進(jìn)而影響到人體的水平衡和酸堿平衡，醫(yī)學(xué)上定義的等滲溶液滲透壓為280～320 mOsm/kg。

配方粉的滲透壓關(guān)系到嬰幼兒的健康成長(zhǎng)，由于嬰幼兒的腎臟發(fā)育不完全，臨床報(bào)道，高滲透壓乳液對(duì)嬰兒腎臟有一定的影響[1-3]。母乳是嬰兒最好的食物，其營(yíng)養(yǎng)全面，比例合理，不僅能夠滿足嬰兒早期生長(zhǎng)發(fā)育的全部營(yíng)養(yǎng)，而且還能通過其營(yíng)養(yǎng)成分賦予嬰兒天然的免疫能力。嬰幼兒配方粉的開發(fā)以母乳為依據(jù)，但是人們研究較多的是嬰幼兒對(duì)營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)如蛋白質(zhì)、脂類、碳水化合物、無機(jī)鹽、維生素等需要量的多少，而對(duì)乳液滲透壓的大小關(guān)注卻偏少，文獻(xiàn)報(bào)道的母乳滲透壓均值在260～310 mOsm/kg[4-5]。

1 實(shí) 驗(yàn)

1.1 材料與儀器

濃縮乳清蛋白粉80，濃縮乳清蛋白粉35，水解乳清蛋白粉，分離乳清蛋白粉，脫鹽乳清粉D90，脫鹽乳清粉D70，乳糖，低聚果糖，低聚半乳糖，多聚果糖，麥芽糊精，固體玉米糖漿，氯化鈉，氯化鉀，市售嬰幼兒配方粉等。

OM815 冰點(diǎn)滲透壓儀，德國(guó)羅澤公司；分析天平（0.001 g），上海梅特勒公司。

1.2 方法

1.2.1 原料滲透壓測(cè)定

用超純水對(duì)冰點(diǎn)滲透壓儀進(jìn)行零點(diǎn)校準(zhǔn)，使結(jié)果在±3 mOsm/kg 范圍內(nèi)。測(cè)定時(shí)，以去離子水為溶劑，添加原料樣品，制備不同質(zhì)量濃度的溶液，充分溶解并混合均勻后，量取100±10 μL 的樣品加入樣品管中，確保樣品管中無氣泡產(chǎn)生后進(jìn)行滲透壓測(cè)定。每個(gè)樣品重復(fù)測(cè)定3次，取其平均值。

蛋白原料按照每100 mL 溶液中含1.5 g 蛋白質(zhì)的濃度配制成均勻溶液，同時(shí)制備蛋白濃度1.5 g/100 mL并補(bǔ)充乳糖含量至81%的混合溶液進(jìn)行滲透壓測(cè)定。

低聚果糖，低聚半乳糖，多聚果糖，麥芽糊精和固體玉米糖漿按照10 g/100 mL 的濃度制備成水溶液進(jìn)行測(cè)定；乳糖分別按照每100 mL 溶液中含有1，2，3，4，5，10 g的濃度進(jìn)行配制后測(cè)定。

滲透壓與溶液中離子含量具有直接的關(guān)系。為研究礦物質(zhì)類原料對(duì)溶液滲透壓的影響，分別配制20、40、60、80 mg/100 mL 濃度的氯化鉀、氯化鈉水溶液以及其混合溶液，測(cè)定各溶液的滲透壓值。

1.2.2 嬰幼兒配方粉溶液滲透壓研究

目前，在我國(guó)的新疆、西藏、甘肅等多年凍土和季節(jié)性凍土區(qū)，一些擬建和在建的大壩正在如期規(guī)劃和建設(shè)中，季節(jié)性凍土區(qū)凍融循環(huán)的危害將嚴(yán)重影響大壩的安全建設(shè)和運(yùn)行。如在高土石壩建成后的若干年里，壩體長(zhǎng)期經(jīng)歷水位變化、溫差變化，以及各種因素的交互作用等導(dǎo)致壩體破壞。而在季節(jié)性凍土區(qū)的大壩建設(shè)中應(yīng)充分考慮凍融作用引起心墻料強(qiáng)度、孔隙率及滲透性的變化，防止因凍融循環(huán)作用引起堆石料密度及孔隙率的變化從而改變壩體的強(qiáng)度、滲透性，影響壩體的安全運(yùn)行。

嬰幼兒配方粉滲透壓的測(cè)定方法為將14.5 g 奶粉溶解于100 mL 溫開水中，充分?jǐn)嚢枋蛊淙芙饩鶆颍鋮s后測(cè)定各溶液的滲透壓。灰分、鈉、鉀、氯等含量測(cè)定參考國(guó)標(biāo)檢測(cè)方法。

2 結(jié)果與分析

2.1 蛋白類原料對(duì)滲透壓值的影響

圖1 蛋白質(zhì)溶液的滲透壓值

圖1 中的原料均可為產(chǎn)品提供蛋白質(zhì)，同時(shí)還含有不同量的乳糖和Na、K 等礦物質(zhì)離子。由測(cè)定結(jié)果可以看出，相同蛋白濃度條件下，乳清粉D90 和D70溶液的滲透壓值最大，這是因?yàn)檫@兩種原料中的乳糖含量最高，達(dá)81%左右；分離乳清蛋白WPI 不含有乳糖，測(cè)定的滲透壓值為5 mOsm/kg。除乳糖含量外，滲透壓值還與灰分含量存在正相關(guān)關(guān)系，本研究中乳清粉D90 和D70 乳糖含量檢測(cè)值為81.4%和81.2%，灰分含量分別為0.76%和2.25%，相同蛋白濃度的D70 溶液的滲透壓值大于D90 溶液。相同蛋白濃度的濃縮乳清蛋白粉WPC35 溶液和脫脂粉溶液乳糖和灰分含量均接近，滲透壓值接近。

1.5%蛋白質(zhì)質(zhì)量濃度的WPC80、水解蛋白1#和水解蛋白2#水溶液的滲透壓值分別為15、42 和51 mOsm/kg，由于蛋白質(zhì)水解后分子量變小，導(dǎo)致相同質(zhì)量濃度的溶液中溶質(zhì)總顆粒數(shù)目增多，滲透壓值升高[6]。本研究中水解蛋白1#和水解蛋白2#乳糖和灰分含量接近，水解蛋白2#水解度較大，滲透壓值較高。

蛋白質(zhì)對(duì)溶液滲透壓值的影響小于乳糖，為了排除乳糖對(duì)各蛋白質(zhì)原料滲透壓值的影響，將以上蛋白質(zhì)溶液的乳糖含量均補(bǔ)充至81%水平。如圖1 所示，補(bǔ)充乳糖后濃縮乳清蛋白粉WPC35、脫脂粉、分離乳清蛋白和水解蛋白溶液滲透壓值增加明顯。

2.2 相同質(zhì)量濃度碳水化合物類原料滲透壓的比較

低聚果糖、低聚半乳糖和多聚果糖均可作為可溶性膳食纖維應(yīng)用到嬰幼兒配方粉中。樣品1#、樣品2#和樣品3#分別為10%質(zhì)量濃度條件下的低聚果糖、低聚半乳糖和多聚果糖，滲透壓測(cè)定結(jié)果為166、249、116 mOsm/kg。本研究用低聚半乳糖原料的純度為43%，還含有一部分乳糖、半乳糖和葡萄糖，單糖和雙糖的存在增加了溶液的滲透壓。低聚果糖較低聚半乳糖純度高，單糖和雙糖含量低，滲透壓值明顯低于低聚半乳糖。多聚果糖聚合度高，分子量大，相同質(zhì)量濃度的溶液中溶質(zhì)總顆粒數(shù)量少，滲透壓值低。

圖2 碳水化合物類溶液的滲透壓值

麥芽糊精和固體玉米糖漿也可在部分產(chǎn)品中提供碳水化合物。麥芽糊精原料的DE 值越高水解程度越高，還原糖就越多，對(duì)溶液滲透壓影響也越大。圖2中樣品5#和樣品6#均為麥芽糊精，DE 值分別為11%和20%，樣品7#為DE 值大于30%的固體玉米糖漿，相同質(zhì)量濃度條件下滲透壓值大于樣品5#和樣品6#。

乳糖為雙糖，相同質(zhì)量濃度條件下溶液中溶質(zhì)總顆粒數(shù)目多，滲透壓值大。圖2 中樣品4#為乳糖10%質(zhì)量濃度下的滲透壓值，以上相同質(zhì)量濃度的碳水化合物原料，乳糖對(duì)滲透壓值的影響最大。將乳糖按照1%～5%不等的濃度溶于去離子水，測(cè)定的乳糖溶液滲透壓隨濃度變化的規(guī)律如圖3所示。

圖3 不同質(zhì)量濃度乳糖的滲透壓值

2.3 不同質(zhì)量濃度氯化鈉和氯化鉀對(duì)滲透壓的影響

根據(jù)滲透壓產(chǎn)生的原理，分散在配方粉溶液里的各種成分，例如鉀、鈉、氯等，都會(huì)按其濃度變化而產(chǎn)生不同的滲透壓。溶液中存在的強(qiáng)電解質(zhì)對(duì)其滲透壓值有較大影響，而微量礦物質(zhì)的溶解度小，其溶液中對(duì)滲透壓值產(chǎn)生影響作用的離子濃度較低。

氯化鈉和氯化鉀為嬰幼兒配方粉中常用到的兩種原料，其中含有的鈉、鉀、氯離子的濃度會(huì)直接影響溶液的滲透壓值，實(shí)驗(yàn)測(cè)定了不同濃度的氯化鈉和氯化鉀溶液的滲透壓值。相同質(zhì)量濃度條件下，氯化鈉溶液中的離子數(shù)目多于氯化鉀溶液，可提供的滲透壓也大，如圖4所示。

圖4 氯化鈉和氯化鉀溶液的滲透壓值

2.4 嬰幼兒配方粉的滲透壓

表1 嬰幼兒配方粉滲透壓值

實(shí)驗(yàn)測(cè)定了市售嬰幼兒配方粉溶液的滲透壓值，配方1#至配方7#中主要碳水化合物來源均為乳糖。由表1 可以看出，碳水化合物總量相對(duì)較低的配方1#、配方2#滲透壓值可維持在相對(duì)較低水平。碳水化合物總量相對(duì)較高的配方3#和配方4#，由于灰分含量較低，滲透壓值也處于較低水平，而灰分含量與鈉、鉀、氯離子的濃度有正相關(guān)關(guān)系。配方5#至配方7#碳水化合物總量和灰分含量均處于相對(duì)偏高水平，滲透壓值也較高，其中灰分含量最高的配方7#，滲透壓值也最高。配方8#中主要碳水化合物種類為固體玉米糖漿，滲透壓值顯著低于其它配方。

所以，配方設(shè)計(jì)時(shí)在保證滿足嬰幼兒營(yíng)養(yǎng)需求的條件下，可通過選擇合適的碳水化合物種類及用量，以及控制產(chǎn)品的灰分水平來控制產(chǎn)品滲透壓值處于合理水平。

3 結(jié) 論

（1）蛋白質(zhì)分子量大，為膠體溶液，對(duì)配方粉溶液滲透壓的影響相對(duì)較小。水解蛋白由于分子量變小，導(dǎo)致相同質(zhì)量濃度的溶液中溶質(zhì)總顆粒數(shù)目增多，滲透壓值升高，水解度越大，產(chǎn)生的滲透壓越高。

（2）碳水化合物對(duì)配方粉的滲透壓影響最大。相同質(zhì)量濃度下，低聚果糖、低聚半乳糖和多聚果糖對(duì)滲透壓值的影響依次為低聚半乳糖＞低聚果糖＞多聚果糖。乳糖為雙糖，相同質(zhì)量濃度條件下溶液中溶質(zhì)總顆粒數(shù)目多，產(chǎn)生的滲透壓值大。

（3）灰分含量會(huì)影響溶液的滲透壓值，相同碳水化合物種類及含量情況下，滲透壓值與灰分含量成正相關(guān)關(guān)系。

（4）嬰幼兒配方粉含有蛋白質(zhì)、脂類、碳水化合物、維生素、礦物質(zhì)等多種成分，是一個(gè)復(fù)雜的體系，對(duì)其滲透壓影響較大的因素為碳水化合物的種類和含量以及產(chǎn)品的灰分含量，如產(chǎn)品配料時(shí)選擇的碳水化合物種類不同，滲透壓值會(huì)有很大差異。

另外，嬰幼兒配方粉的滲透壓值還與其沖調(diào)濃度呈正相關(guān)關(guān)系[6]，由于嬰幼兒的腎臟發(fā)育不完全，較高滲透壓的產(chǎn)品不易消化吸收，且高滲透壓乳制品造成嬰兒腎臟負(fù)荷增加已得到了廣泛證實(shí)[1-3,7-11]。所以嬰幼兒配方粉的科學(xué)設(shè)計(jì)顯得尤為重要，應(yīng)在保證滿足嬰幼兒營(yíng)養(yǎng)需求的條件下，通過控制配方粉溶液中所含有的糖分和電解質(zhì)（如鈉、鉀等）兩大類物質(zhì)，使產(chǎn)品的滲透壓盡可能接近于母乳相似水平。