零添加高鈣奶的研發

董人富

（南平市食品藥品執法支隊，福建南平 354200）

鈣是人體中的重要礦物質之一，占人體重的1.5%～2.0%，當人體中鈣攝入量不足時會導致各種疾病，嚴重影響身體健康[1]。乳制品是人體攝入鈣質的重要食物來源，每100 g普通牛奶中含鈣元素100 mg左右。與普通牛奶相比，經鈣強化后的高鈣牛奶，不但保留了人體所需的全部營養，還提供了更多的利于人體的鈣質[2]。本文以輕質碳酸鈣、乳礦物鹽和牛奶蛋白粉等鈣源為研究對象，篩選優質鈣源，探究產品超高溫瞬時滅菌條件，并對產品進行長期穩定性考察，旨在為高鈣牛奶零添加品類的研制提供參考。

1 材料與方法

1.1 材料與試劑

輕質碳酸鈣，建德市興隆鈣粉有限公司（以下簡稱建德興隆）；乳礦物鹽、牛奶蛋白粉，丹麥阿拉食品原料有限公司（以下簡稱丹麥阿拉）。

硝 酸（HNO3），優級純；氬氣（Ar）：氬氣≥99.995%或液氬；氦氣（He）：氦氣≥99.995%；金元素（Au）溶液，濃度為1 000 mg·L-1；淀粉酶，酶活力≥1.5 U·mg-1；氨水，質量分數約25%；乙醇，體積分數至少為95%；半胱氨酸鹽酸鹽、標準鈣儲備液、葡萄糖胰蛋白陳瓊脂、甲醇、濃鹽酸、三氟乙酸、乙酸銨、糠氨酸、硫酸銅、硫酸鉀、硫酸、硼酸、甲基紅指示劑、溴甲酚綠指示劑、亞甲基藍指示劑、氫氧化鈉、無水乙醚、石油醚、剛果紅、鹽酸和碘。

1.2 儀器與設備

電感耦合等離子體質譜儀（ICP-MS）、分析天平、微波消解儀（配聚四氟乙烯消解內罐）、恒溫干燥箱、控溫電熱板、超聲水浴箱、培養箱、恒溫水浴鍋、無菌培養皿、高效液相色譜儀、凱氏定氮儀、離心機、電子天平、定氮蒸餾裝置、電熱鼓風干燥箱、干燥器、抽脂瓶、磁力攪拌器和pH計。

1.3 實驗方法

1.3.1 高鈣原料篩選試驗方案

（1）工藝流程。原料乳驗收→配料→預熱→均質→殺菌→冷卻→灌裝。具體操作步驟如下。①原料乳驗收。對原料乳進行酸度、細菌數測定、感官檢驗、抗生素檢測。②配料。取生牛乳850 g，水浴加熱至50 ℃，加入經45～50 ℃水合30 min的高鈣原料，使用剪切機進行剪切混合5 min，剪切速度為2 000 r·min-1，用生牛乳將混合液定量至1 000 g。③預熱。水浴加熱至65 ℃。④均質。采用二級均質機進行均質，二級均質壓力為5 MPa，一級均質壓力為20 MPa。⑤殺菌。水浴加熱至95 ℃，保溫5 min進行殺菌。⑥冷卻。使用冰水水浴冷卻20 min。⑦灌裝。無菌灌裝。

（2）樣品穩定性觀察方法。取冷卻未灌裝的高鈣奶產品，放置在2～6 ℃冰箱中冷藏，每天肉眼觀察冷藏樣品沉淀產生的情況，并記錄沉淀產生的初始時間。通過沉淀產生的時間確認樣品穩定性的優劣。

（3）樣品感官品嘗測試試驗方法。組織10名感官品鑒員對生產樣品進行評價，評價標準如表1。通過感官評價結果，確認樣品口味的優劣。

表1 樣品感官評價標準

1.3.2 超高溫瞬時滅菌試驗方案

（1）滅菌方法。使用超高溫殺菌設備對高鈣奶樣品進行殺菌，實驗條件如表2所示。

表2 超高溫瞬時滅菌實驗條件

（2）理化指標測定。取經超高溫瞬時滅菌后的樣品，以如下方法測定樣品滅菌后鈣、耐熱芽孢、糠氨酸含量，并通過樣品滅菌后鈣、耐熱芽孢、糠氨酸含量變化情況，確認超高溫瞬時滅菌最適的溫度和時間。①鈣檢測參考《食品安全國家標準 食品中鈣的測定》（GB 5009.92—2016）中的電感耦合等離子體質譜法（第四法）。②耐熱芽孢檢測參考《乳與乳制品中嗜冷菌、需氧芽孢及嗜熱需氧芽孢數的測定》（NY/T1331—2007）。③糠氨酸檢測參考《巴氏殺菌乳和UHT滅菌乳中復原乳的鑒定》（NY/T 939—2016）。

1.3.3 高鈣奶產品長期穩定性試驗方案

按前步驟（1.3.2）確認的最適滅菌溫度和時間，對高鈣奶樣品進行滅菌，無菌灌裝后，常溫保存樣品，并在0個月、3個月、5個月、7個月、9個月的時間節點，按照如下方法對樣品pH值、蛋白質、脂肪和鈣含量進行測定，并以高鈣奶樣品的pH值、蛋白質、脂肪和鈣含量隨時間變化穩定與否，確認滅菌高鈣奶的長期穩定性。①蛋白質檢測參考《食品安全國家標準 食品中蛋白質的測定》GB 5009.5—2016（第一法）。②脂肪檢測參考《食品安全國家標準 食品中脂肪的測定》GB 5009.6—2016（第三法）。③pH值檢測方法。取100 mL樣品，用磁力攪拌器混合均勻，插入pH計，待數值穩定后記錄pH值。

2 結果與分析

2.1 高鈣原料的篩選

2.1.1 信息檢索情況

按照《食品安全國家標準 食品添加劑使用標準》（GB 2760—2014）[3]、《衛生部關于批準茶葉籽油等7種物品為新資源食品的公告（2009第18號）》[4]《食品安全國家標準 乳粉》（GB 19644—2010）等法律法規的要求，碳酸鈣、乳礦物鹽和牛奶蛋白粉均可作為高鈣奶的原料（表3）。碳酸鈣的鈣含量最高，價格便宜，也是目前市面上高鈣調制乳中最常用的高鈣原料，但是，它屬于食品添加劑，需要用到穩定體系；乳礦物鹽的鈣含量較高，來源于乳清，是通過膜分離技術將牛乳中天然存在的鈣及礦物質鹽經濃縮得到，屬于新食品原料[5]；牛奶蛋白粉的鈣含量較低，但牛奶蛋白粉中的鈣主要來源于牛奶中的酪蛋白結合的鈣離子，這種形式的鈣更有利于人體吸收與利用[6]。

表3 高鈣原料信息對比

2.1.2 穩定性方面

由表4可知，以輕質碳酸鈣和乳礦物鹽為高鈣原料的樣品放置第5天出現沉淀，以牛奶蛋白粉為高鈣原料的樣品放置第30天觀察到出現沉淀，說明在不添加任何穩定劑的情況下，牛奶蛋白粉作為高鈣原料，其產品的穩定性更優。加入牛奶蛋白粉的高鈣奶無需穩定劑的原因可能是牛奶蛋白粉中的蛋白主要以酪蛋白為主，酪蛋白中絲氨酸的磷酸殘基與鈣離子穩定結合[4]，溶于牛乳后，形成酪蛋白酸鈣-磷酸鈣復合膠束，具有良好的穩定性[7]。同時，牛奶蛋白作為蛋白質的一種，本身具蛋白質的功能特性，如乳化性、增稠性等，從而提高產品的穩定性[8]。

2.1.3 風味品嘗方面

由表4可知，以輕質碳酸鈣為高鈣原料的樣品奶香一般，有粉澀感；以乳礦物鹽為高鈣原料的樣品奶香濃郁，有粉澀感；以牛奶蛋白粉為高鈣原料的樣品奶香濃郁，口感順滑。因此，在不添加任何穩定劑的情況下，以3種高鈣原料為產品的風味品嘗結果為牛奶蛋白粉＞乳礦物鹽＞輕質碳酸鈣。

表4 不同高鈣奶穩定性及風味對比

2.2 超高溫瞬時滅菌條件的確定

由表5可知，超高溫滅菌溫度136～138 ℃和保持時間3～5 s，對樣品中的鈣含量和耐熱芽孢數量沒有顯著性影響，而耐熱芽孢殘留菌引起的變質是影響超高溫瞬時滅菌奶制品質量的主要因素之一[9]。所以在滅菌溫度136～138 ℃和保持時間3～5 s，提高溫度和時間對提高產品質量沒有顯著作用。隨著殺菌溫度的提高和保持時間的延長，糠氨酸含量也相應提高，而糠氨酸是美拉德反應的重要產物，其可以間接反映牛奶熱處理過程中賴氨酸營養成分的損失程度[10]。這表明樣品在超高溫滅菌溫度136 ℃和保持時間3 s的條件下，營養成分保留最佳。綜上，超高溫滅菌溫度136 ℃和保持時間3 s是最佳的超高溫瞬時滅菌條件。

表5 超高溫瞬時滅菌后高鈣奶相關理化指標

2.3 高鈣奶產品的長期穩定性考察

由表6可知，高鈣奶產品在超高溫滅菌溫度136 ℃和保持時間3 s滅菌后，1～9個月的時間內，pH值、蛋白質、脂肪和鈣含量等理化指標均比較穩定，變化不大，反映了該高鈣奶產品在較長時期（1～9月）內的穩定性較好，也說明了該零添加高鈣奶產品可能會具有較長的貨架期。

表6 滅菌后高鈣奶理化指標的變化

3 結論

本文篩選出了比輕質碳酸鈣和乳礦物鹽更適合高鈣奶的鈣源——牛奶蛋白粉，確定了以牛奶蛋白粉為鈣源，不添加穩定劑高鈣奶的最適超高溫瞬時滅菌條件為溫度136 ℃、保持時間3 s，為開辟零添加高鈣牛奶新品類奠定了基礎。