长保质期高水解低乳糖牛奶的研制

牛奶中富含易吸收的优势蛋白质和钙，是为人类提供丰富营养的重要食品。牛奶中含有较多的乳糖，乳糖的本质是双糖，不能直接被肠道吸收，必须先被分解为单糖（即葡萄糖和半乳糖）后方可被肠道吸收并进入血液。如果人体小肠内缺乏乳糖酶或乳糖酶活性较低，则不能很好地将乳糖分解为单糖吸收，饮用牛奶后会产生一系列乳糖不耐受症状，如腹胀、肠鸣、气多、腹部不适以及腹泻等。研究表明：乳糖酶缺乏有明显的种族差异，白种人缺乏乳糖酶的比例是5%～10%，黑种人为70%～80%，东方人则高达85%以上。除了人种，乳糖不耐症程度还与年龄、分布地区等因素有关。我国成人乳糖不耐症达到75%～92%，乳糖不耐症已经成为制约我国乳制品消费增长的重要因素之一。

1 高水解低乳糖奶的开发

1.1 生产工艺

1.1.1 传统添加

1.1.2 在线无菌添加

1.2 参数控制

收奶温度不超过8℃；巴氏杀菌条件为85℃，保温15s，冷却至5℃；均质温度70～75℃，均质压力250bar；UHT灭菌条件为137℃/4s；灌装温度≤15℃；在室温（25℃左右）下乳糖水解7天，水解率达到90%以上。

1.3 乳糖酶的选取

乳糖酶能专一性地水解乳糖的β-1，4半乳糖苷键，将乳糖水解成半乳糖和葡萄糖。工业上的乳糖酶主要来自于酵母菌、霉菌和细菌，而不同来源的乳糖酶其性质和各自的应用领域也不同（表1）。

目前，乳酸克鲁维酵母菌乳糖酶是工业化生产乳糖酶的主要来源之一。乳酸克鲁维酵母是从乳品有机体中分离出来的，它的最佳使用条件接近于其底物鲜牛奶的pH值和温度，其极大地促进了牛乳制品和牛乳加工中酶解乳糖的工艺应用。

1.4 无菌在线添加技术

乳糖酶对热非常敏感。传统工艺添加乳糖酶不仅需要大量添加乳糖酶，同时还需要很长的水解时间，耗时、耗电。此外，灭活的乳糖酶会对产品造成不利影响，使产品发生褐变，缩短产品货架期。而利用无菌在线添加技术，实现了常温添加乳糖酶技术和常温水解乳糖技术，避免了乳糖酶受热过程。利用此技术，极大地降低了乳糖酶的使用成本（40%左右），同时防止了产品在货架期内发生褐变，延长了产品的货架期。用此工艺对牛奶水解工艺进行优化组合，可使工艺时间从原来的4～7h缩短至几分钟，乳糖水解率可达90%以上，且用量减少一半以上。综合看，每吨产品生产成本较优化前降低了1000元，极大地提高了工厂的利用率，降低了管理费用。

表1 不同来源乳糖酶性质对比表

表2 常温放置的乳糖水解率

1.5 乳糖水解率检验方法的确定

低乳糖牛奶产品的水解率是衡量其乳糖水解程度的一项重要的生产指标。

测定低乳糖牛奶水解率的方法主要为高效液相色谱法（HPLC）、紫外分光光度计法、可见光分光光度计法、碘量法及冰点法等几种方法。在广泛研究有关低乳糖牛奶水解率各种检测方法优缺点的基础上，确定了冰点测定法。此方法容易操作，测定时间短，结果较准确。

冰点测定的原理是牛奶的冰点比蒸馏水低，其原因是牛奶中含有矿物质及乳糖。乳糖在水解期间，1分子乳糖分解成1分子葡萄糖和1分子半乳糖，在分解过程中溶液冰点会有降低现象。定义公式：ΔΤ＝-Κ（X/M）。

1.6 乳糖水解时间的确定

常温下，放置不同时间时的乳糖水解率如表2所示。

通过无菌在线添加乳糖酶的产品，在室温放置7天后其水解率即可达到90%以上。

2 高水解低乳糖奶的营养价值

2.1 适合乳糖不耐症人群的需求，能充分利用牛奶中的所有营养成分，成为真正“不拉肚子”的“享喝”牛奶。

2.2 乳糖水解后的牛奶，避免了牛奶中蛋白质及一些矿物元素如钙、磷、铁等的流失，可为营养失调的儿童和体弱的病人提供高质量的蛋白质和特别的糖源。

2.3 乳糖水解后产生葡萄糖和半乳糖，半乳糖在乳糖酶转糖苷作用下会合成低聚半乳糖。低聚半乳糖是一种不被小肠消化，低分子量的水溶性膳食纤维，能促进肠道双歧杆菌的增殖，抵御肠道病原菌侵袭，改善肠道微生态平衡，防止便秘、腹泻，增强免疫力。

2.4 能为运动员和体力、脑力工作者及时补充能量，α-D葡萄糖是人体能量的来源，可以提供大脑及人体全身所需的能量；β-D半乳糖能直接补充到大脑及神经组织。

3 结论

随着社会经济的快速发展和人们健康意识的提高，牛奶及其它乳制品越来越受到人们的重视，然而，乳糖吸收不良和乳糖不耐影响了人们消费牛奶及其它乳制品的积极性。据中国医药教育协会社区健康教育促进办公室对北京、天津等城市1000名正在饮奶的人群调查，有近70%的老年人、40%的成年人、30%的中小学生在饮奶后有明显的腹痛、腹胀、腹部不适甚至腹泄等现象，但为了补充营养仍继续饮奶。在中国，人们越来越重视乳糖吸收不良和乳糖不耐这一问题。在这种情况下，长保质期高水解低乳糖奶应运而生，它保留了牛奶原有的色，提升了牛奶的滋气味，避免了牛奶中优质蛋白质、矿物质及维生素的流失，满足了大多数人群的饮奶需求。高水解低乳糖奶同时解决了产品在货架期内的褐变问题，延长了产品的保质期，扩大了产品的销售链。来自哈尔滨医科大学、西安交通大学医学院少儿卫生教研室、中国优生科学协会钙工程专业委员会的数十位专家教授，对学龄前儿童组、少年儿童组、中青年组、中老年组的近2000名测试者进行了调查。统计数据显示，伊利集团研制的伊利营养舒化奶（水解率≥90%的低乳糖牛奶）对乳糖吸收不良的改善有效率为96.6%，对乳糖不耐受症改善的显效率为90.1%，有效率为96%，预试验中的干预有效率可达到100%，远高于文献报道的酸奶对乳糖不耐受的改善效果（有效率约60%左右），证实了高水解低乳糖奶对我国人群乳糖不耐受的改善有极为显著的效果。

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