改善特醫乳基無乳糖嬰兒配方粉配方熱穩定性的研究

楊 凱，張天博，陳 鵬，李朝旭

河北三元食品有限公司，河北石家莊 050000

0 引言

許多嬰幼兒甚至成年人飲用牛乳后常會發生消化不良，嚴重者會有腹瀉、嘔吐、腹痛和腹脹等癥狀，這可能是乳糖不耐受的表現。乳糖不耐受常指由于小腸黏膜乳糖酶缺乏，導致乳糖消化吸收障礙而引起腹脹、腹瀉、腹痛等一系列臨床癥狀。當乳糖酶缺乏只引起乳糖吸收障礙而無臨床癥狀時，稱為乳糖吸收不良[1，2]。因此，腸胃發育尚未完全、原發或繼發乳糖不耐受的嬰幼兒宜服用無乳糖或低乳糖配方食品。

特醫乳基無乳糖嬰兒配方粉以乳蛋白為主要原料，加入適量植物油、玉米糖漿、維生素和礦物質加工制成，不含乳糖。在濕法生產配方粉過程中，需采用熱處理工藝，包括預熱、巴氏殺菌、濃縮殺菌、噴霧干燥等。特醫乳基無乳糖嬰兒配方粉中含有的多種營養成分在熱處理過程中可能發生相互作用，影響產品的熱穩定性。為確保生產正常進行并得到合格產品，需確保料液在生產過程具有良好的熱穩定性。

本研究通過實驗室小試，研究不同蛋白組成和檸檬酸鈉對產品熱穩定性的影響，在此基礎上，通過中試進一步驗證配方的熱穩定性。

1 試驗材料和方法

1.1 主要原料

分離乳清蛋白（Whey Protein Isolate, WPI，美國安格普有限公司）、牛乳濃縮蛋白（Milk Protein Concentrate, MPC，新西蘭恒天然集團）、固體玉米糖漿（保齡寶生物股份有限公司）、混合植物油（益海嘉里食品營銷有限公司）、復合維生素（帝斯曼維生素（上海）有限公司）、復合礦物質（帝斯曼維生素（上海）有限公司）、車間用純凈水。

1.2 試驗儀器和設備

電子天平T1000（美國雙杰（兄弟）集團有限公司）；高速電動攪拌機RW20DZM.n（德國IKA集團）；恒溫水浴鍋（余姚市東方電工儀器廠）；均質機APV1000[APV（中國）有限公司]。

中試在河北三元食品有限公司蒸發量為200 kg/h的中試生產線上進行。

1.3 熱穩定性測試和判定方法

稱取配方中對應數量的樣品，用250 mL的70 ℃水溶解，水浴加熱到85～100 ℃，保持15～60 s，觀察是否產生絮片和沉淀。采用陰陽判定法，陰性為無小白點，陽性為有小白點[3]。

1.4 試驗流程

本研究中測試蛋白熱穩定性的試驗流程如圖1所示。

圖1 熱穩定性研究試驗流程圖

2 試驗結果

考慮到《食品安全國家標準 特殊醫學用途嬰兒配方食品通則 GB 25596—2010》中沒有關于乳清蛋白占總蛋白比例的規定[4]，本試驗通過分別添加分離乳清蛋白和分離乳清蛋白+牛奶濃縮蛋白，設計全乳清蛋白配方（WPI組）、乳清蛋白占總蛋白60%的配方（WPI+MPC組）。通過實驗室小試，分別測試配方中的蛋白組成和檸檬酸鈉對熱穩定性的影響。

2.1 配方中蛋白組成對熱穩定性和沖調的影響

首先，通過實驗室驗試，研究了配方中的蛋白組成對產品熱穩定性的影響。本試驗采用的配方如表1所示。

表1 小試中使用配方的主要組成

2.1.1 WPI組試驗結果

樣品溶液熱處理條件為85 ℃、15 s時，未出現小白點，即未發生蛋白變性；樣品溶液熱處理條件為90 ℃、15 s時，蛋白嚴重變性，如圖2（a）（b）所示。

圖2 不同熱處理條件下WPI 組的蛋白變性情況

2.1.2 WPI+MPC組試驗結果

樣品溶液熱處理條件為90 ℃、15 s時，未發現蛋白變性現象；樣品溶液熱處理條件為95 ℃、15 s時，也未發現蛋白變性現象，如圖3（a）（b）所示。

圖3 不同熱處理條件下WPI+MPC 組的蛋白變性情況

對比WPI組、WPI+MPC組，可發現WPI組蛋白的熱穩定性尚可，WPI+MPC組蛋白的熱穩定性好于WPI組。

2.2 檸檬酸鈉對產品熱穩定性的影響

以配方中的檸檬酸鈉替代具有相應鈉含量的氯化鈉，通過小試研究檸檬酸鈉對蛋白熱穩定性的影響。本試驗采用配方如表2所示。

表2 檸檬酸鈉實驗室小試中使用配方的主要組成

2.2.1 在90 ℃、15 s條件下檸檬酸鈉對蛋白變性的影響

樣品溶液熱處理條件為90 ℃、15 s時，兩個試驗組均未發現蛋白變性，如圖4（a）（b）所示。

圖4 氯化鈉組和檸檬酸鈉組在90 ℃、15 s 條件下的蛋白變性情況

2.2.2 在95 ℃、15 s條件下檸檬酸鈉對蛋白變性的影響

樣品溶液熱處理條件為95 ℃、1 min 時，氯化鈉組發現蛋白變性現象，檸檬酸鈉組未發現蛋白變性現象，如圖5（a）（b）所示。

圖5 氯化鈉組和檸檬酸鈉組在95 ℃、1 min 條件下的蛋白變性情況

2.2.3 在100 ℃、15 s條件下檸檬酸鈉對蛋白變性的影響

樣品溶液熱處理條件為100 ℃、15 s時，氯化鈉組出現若干個蛋白變性白點，檸檬酸鈉組則未發現蛋白變性現象，如圖6（a）（b）所示。

圖6 氯化鈉組和檸檬酸鈉組在100 ℃、15 s 條件下的蛋白變性情況

2.3 通過中試驗證配方的熱穩定性

通過車間中試測試優化后配方的熱穩定性，中試采用的配方如表3所示。

表3 第2 次車間中試配方的主要組成

中試進行順利，沖調試驗結果良好，如表4所示。

表4 中試樣品沖調試驗檢測結果

3 討論

乳蛋白是乳中主要的營養物質之一，其中乳清蛋白占牛乳蛋白質總量的18%～20%，乳清蛋白具有易吸收的特點，但較易受溫度影響，加熱時易出現熱變性現象。而酪蛋白占總乳蛋白的76%～86%，具有較好的熱穩定性，因此滅菌時的熱處理不會對其產生很大影響。總體來看，原料乳能承受通常的熱處理條件[5]。

乳清蛋白粉是從牛奶中提取的可溶性蛋白成分的復合物，包括濃度80%的濃縮乳清蛋白或濃度90%的分離乳清蛋白。與濃縮乳清蛋白相比，分離乳清蛋白具備純度高、蛋白結構保留完整、乳糖含量低、吸收消化快、利用率高的多重優點。分離乳清蛋白含有高濃度的必需氨基酸（45～55 g/100 g），是支鏈氨基酸，尤其是亮氨酸（達14 g/100 g）最豐富的來源。亮氨酸是肌肉蛋白合成轉錄起始通路中的關鍵調節因子。相比酪蛋白和大豆蛋白等蛋白產品，乳清蛋白含有約高4 倍的胱氨酸。肝臟中胱氨酸的分解代謝是全身蛋白質代謝和肌肉重量改變的關鍵調節因子[6]。

牛奶濃縮蛋白（Milk Protein Concentrate,MPC）由生乳脫脂后，經超濾濃縮，再噴霧干燥制得。牛奶濃縮蛋白是完全蛋白質，包含酪蛋白和乳清蛋白，且二者之間的比例與在牛奶中的比例相同或相似，為8∶2左右。與脫脂奶粉和全脂奶粉相比，牛奶濃縮蛋白的蛋白質含量高，乳糖含量低，因此可為終產品提供高營養及特定感官和功能特性，目前已被廣泛應用于各類食品[7]。

以上研究中比較了不同溫度下W P I 組和WPI+MPC組配方的熱穩定性，可以看出，85 ℃15 s條件下WPI組已經發生蛋白變性，溫度升高到9 0 ℃15 s后蛋白嚴重變性。而WPI+MPC組在90 ℃15 s和95 ℃15 s條件下均未發現蛋白變性現象。由此可以得出WPI+MPC組比WPI組具有更好的熱穩定性，這說明在配方中添加牛奶濃縮蛋白，提高產品中的酪蛋白含量，有助于改善產品的熱穩定性。

此外，還通過實驗研究了檸檬酸鈉對產品熱穩定性的影響，90 ℃ 15 s時氯化鈉組和檸檬酸鈉組均未發生蛋白變性現象；95 ℃1 min和100 ℃ 15 s時氯化鈉組出現蛋白變性，檸檬酸鈉組則未出現蛋白變性；從而可以判定，檸檬酸鈉增強了蛋白的熱穩定性。這與于鵬[8]等的研究結果一致。

最后，利用添加乳清蛋白和牛奶濃縮蛋白以及檸檬酸鈉優化后的配方（乳清蛋白和酪蛋白的比例為6∶4）進行車間中試，進一步驗證了小試研究所得出的結論。結果中試進行順利，生產過程未發生蛋白變性現象，產品沖調良好。

4 結論

本研究通過在配方中添加牛奶濃縮蛋白和檸檬酸鈉，改善配方的熱穩定性。在中試過程優化工藝參數控制，確保中試正常進行。通過以上配方和工藝研究，提高配方的熱穩定性，開發出與車間工藝相適應的特醫乳基無乳糖嬰兒配方粉。