婴儿配方粉渗透压及原料对配方粉渗透压的影响

李媛媛，潘健存，卢志兴，蒋士龙

（黑龙江飞鹤乳业有限公司技术研发中心，北京100016）

婴儿配方粉渗透压及原料对配方粉渗透压的影响

李媛媛，潘健存，卢志兴，蒋士龙

（黑龙江飞鹤乳业有限公司技术研发中心，北京100016）

探究市售婴儿配方粉溶液渗透压值，并对各原料对配方粉溶液渗透压的影响进行研究。利用冰点渗透压仪对12款市售婴儿配方粉溶液的渗透压值进行测定，并对膳食纤维、乳糖等碳水化合物及浓缩乳清蛋白80（WPC80）等蛋白原料对溶液渗透压值的影响进行研究。结果表明，相同浓度的婴儿配方粉溶液的渗透压差异较大；与蛋白质相比，乳糖对婴儿配方粉溶液的渗透压值影响大，二者差异显著；相同浓度下，低聚半乳糖对溶液的渗透压值的影响显著大于其他可用于婴儿配方粉的膳食纤维。水解蛋白对溶液渗透压的影响显著高于非水解蛋白。本研究为婴儿配方粉设计提供参考，在设计配方时应注意不同原料对配方粉渗透压的影响。

婴儿配方粉；渗透压；水解蛋白质；乳糖

0 引 言

渗透压是指溶液中的电解质及非电解质类溶质粒子对水的吸引力，其通常用毫渗透摩尔浓度表示（mmol/L，mOsm/L，也可为mOsm/kg·H2O）[1]。渗透压在乳品行业特别是婴儿配方食品有重要的意义。

母乳是婴儿的最佳食品[2]。但人们对母乳的渗透压的关注较少[3]。母乳的毫渗透摩尔浓度为290 mmol/L[4]。不能进行纯母乳喂养的婴儿，需要喂食婴儿配方粉。配方粉的渗透压关系到婴儿对食物营养的吸收利用。由于配方粉的配料多，各原料对其渗透压的影响差异大。其中，钠、钾盐及碳水化合物对渗透压影响较大，其他原料由于用量较少或不溶于水，影响相对较小[5]。蛋白原料虽然对渗透压影响较小，但随着市场上添加水解蛋白的配方粉种类的增多，蛋白质及水解蛋白对渗透压的影响也受到关注。本文对市售12款婴儿配方粉溶液的渗透压及常用原料对配方粉渗透压的影响进行研究。

1 实验

1.1 材料

1.1.1 试剂及原料

全脂牛奶，12款市售1段婴儿配方粉，浓缩乳清蛋白粉（WPC 80），水解乳清蛋白，脱盐乳清粉（D90），乳糖，低聚果糖，低聚半乳糖，聚葡萄糖，多聚果糖，保龄宝，麦芽糊精，其他试剂均为分析纯。

1.1.2 仪器

JJ2000B恒温水浴锅，旋涡混合器，OM815渗透压仪，PL402-L电子天平，ML104/102电子天平。

1.2 方法

1.2.1 市售配方粉溶液渗透压的测定

选择市场销量较好的12款不同品牌的1段婴儿配方奶粉，分别称取14.2 g奶粉溶解于100 mL去离子水中，充分溶解并混合均匀，测定各配方奶液的渗透压。为了研究各品牌配方粉的渗透压与其成分组成的关系，对12个样品的蛋白质含量及钠、钾、氯和磷的含量进行检测，检测方法参照国标[6-8]。

1.2.2 原料浓度与溶液渗透压的关系

各原料分别按10，20，30，40，50 g/L的质量与溶剂体积比的质量浓度溶解，溶剂分别为去离子水、全脂牛乳及配方粉溶液。待原料充分溶解并混合均匀，测定各溶液渗透压值。

1.2.3 不同蛋白原料渗透压的测定

为研究水解蛋白与非水解蛋白原料对配方粉渗透压的影响，以去离子水或配方粉溶液为溶剂，分别添加WPC 80、水解蛋白1、水解蛋白2及D 90，以100 mL溶剂含1 g原料蛋白质的浓度配制溶液，充分溶解并混合均匀，测定各溶液渗透压值。

为了研究水解蛋白与非水解蛋白对溶液渗透压的影响，排除各原料间因乳糖含量不同带来的差异，向各原料中添加乳糖使各原料乳糖的含量相同。在WPC 80、水解蛋白1、水解蛋白2中分别添加乳糖，使其乳糖含量与D 90相同，以100 mL溶剂含1g原料蛋白质的浓度配制溶液，充分溶解并搅拌均匀后，测定各溶液的渗透压值。

表1 婴儿配方粉渗透压值及影响渗透压较大的因子的含量

2 结果与分析

2.1 市售配方粉溶液渗透压值及其与离子含量的关系

对12款市售婴儿配方粉溶液的渗透压值的测定结果如表1所示，各配方粉差异较大，其中渗透压大于310 mmol/L占样品总数的58.33%。由表1可以看出，钠、钾、氯、磷质量分数高的配方粉的渗透压高于钠、钾、氯、磷质量分数较低的配方粉。配方粉渗透压与其蛋白质量分数相关性较小，与钠、钾、氯、磷的质量分数相关性较大。乳液中的电解质（钠、钾等）浓度对乳液的渗透压影响大。乳中的乳糖浓度都会通过Na+、Cl-的变化而发生动态变化[9]。对于婴儿，其渗透压受母乳或婴儿配方奶粉中Na、K、Cl、P等离子的影响[10]，在本研究中，市售婴儿配方粉溶液的渗透压值与此4种离子质量分数呈正相关关系。

2.2 不同质量浓度原料渗透压的变化

为研究乳糖与蛋白质对配方粉溶液渗透压的影响，将乳糖与浓缩乳清蛋白WPC 80分别按不同浓度溶解于配方奶中，各溶液渗透压值如图1所示。由图1可以看出，随着乳糖与WPC 80质量浓度的增加，其溶液渗透压值不断增大，均呈线性正相关性，乳糖与WPC 80相关系数分别为R2=0.9983，R2=0.9869。与乳糖相比，WPC80对溶液渗透压的影响较小，二者相同浓度溶液的渗透压值差异显著（P＜0.05）。

2.3 原料溶于不同溶剂对溶液渗透压的影响

图1 不同质量浓度乳糖与WPC80对溶液渗透压的影响

为研究原料溶于不同溶剂后对溶液渗透压值的影响，将乳糖和WPC 80分别溶解于去离子水、全脂牛乳及配方粉溶液中。由图2可见，无论溶剂为去离子水、全脂牛乳还是配方粉溶液，各溶液的渗透压值随着乳糖浓度的增加而增大，且与乳糖浓度呈线性相关关系。由于去离子水、全脂牛乳及配方粉溶液渗透压不同，分别为0，294，300 mmol/L，相同质量乳糖分别溶解在三种溶剂后溶液渗透压值不同，彼此差异显著（P＜0.05）。图3显示，随着WPC80质量浓度的增加，各溶液的渗透压值也呈现线性增大趋势，但WPC80溶液渗透压值显著低于相同质量浓度乳糖溶液（P＜0.05）。原因是WPC80中蛋白质含量高，蛋白质分子量大于乳糖，因此增加相同质量乳糖，其溶液中的分子数增加量大于相同质量的WPC80。另外，蛋白质在牛乳及配方奶中，易与不溶性盐类形成胶体悬浮液，而乳糖则能够完全溶解形成真正的溶液，因此乳糖对溶液的渗透压的影响大于WPC80。

图2 不同质量浓度乳糖溶液的渗透压值

图3 不同质量浓度的WPC80溶液的渗透压

2.4 不同原料对溶液渗透压影响

配方粉成分复杂，组成原料多，对几种可在婴幼儿配方粉中使用的膳食纤维和碳水化合物对配方粉溶液渗透压的影响进行研究，结果如图4所示。由图4可以看出，随着各种原料质量浓度的增加，溶液渗透压值增大，各原料浓度与溶液渗透压值呈线性关系。各原料引起溶液渗透压值增大能力：乳糖＞低聚半乳糖＞低聚果糖＞聚葡萄糖＞麦芽糊精＞多聚果糖。各原料相同质量浓度溶液的渗透压值差异显著（P＜0.05）。其中低聚果糖（FOS）、低聚半乳糖（GOS）、聚葡萄糖及多聚果糖是膳食纤维，可以作为营养强化剂，应用在婴儿配方粉中[11]。麦芽糊精作为食品原料可为婴儿提供碳水化合物。GOS与FOS为低聚糖，其对溶液渗透压的影响不同。是由于GOS受制备工艺的限制，产品中乳糖及半乳糖杂质含量高[12]。而FOS纯度较高，可达到95%以上[13]，这就导致相同质量浓度的GOS溶液渗透压大于FOS溶液。聚葡萄糖、麦芽糊精及多聚果糖分子量较低聚糖及乳糖大，其对溶液渗透压的影响相对较小。

图4 不同浓度原料渗透压值随质量浓度的变化

2.5 不同蛋白原料对配方粉溶液渗透压的影响

各原料按蛋白质为1 g/100mL的质量浓度向配方粉溶液中添加WPC 80、水解蛋白1、水解蛋白2和D90，测定各溶液的渗透压值。结果见图5，配方粉溶液的渗透压值为300 mmol/L，添加WPC8 0、水解蛋白1、水解蛋白2及D90的溶液渗透压值分别为304、336、327及557.33 mmol/L。水解蛋白对溶液渗透压的影响显著大于WPC 80（P＜0.05）。本研究中WPC 80，水解蛋白1，水解蛋白2蛋白质质量分数分别为及82.77%，53%和80.55%；其中WPC80及水解蛋白2的乳糖质量分数均在3.1%左右，水解蛋白1的乳糖质量分数为27.5%。由于乳糖对溶液渗透压影响大于蛋白质，乳糖质量分数高的水解蛋白1溶液渗透压高于WPC 80和水解蛋白2溶液。实验所用D90的蛋白质质量分数仅为12%，碳水化合物质量分数82.5%，以蛋白质为1 g/100mL的质量浓度添加的D90，其溶液渗透压值远大于其他3种原料，差异显著（P＜0.05）。4种原料的水溶液的渗透压的变化趋势与配方粉溶液一致，渗透压值分别为6，39，29及222 mmol/L。

图5 不同原料溶液的渗透压

为了研究水解蛋白与非水解蛋白对溶液渗透压的影响，向各原料中添加乳糖使各原料乳糖的含量相同，溶解并测定溶液渗透压值，结果如图6所示。由图6可以看出，WPC 80、水解蛋白1、水解蛋白2及D90经平衡乳糖后溶液的渗透压分别为563，648，645和557 mmol/L。WPC80平衡乳糖后，乳糖和蛋白质质量分数与D90相同，二者配方粉溶液的渗透压值较未平衡乳糖前差异减小，但由于矿物质质量分数不同，依然差异显著（P＜0.05）。平衡乳糖后的水解蛋白1与水解蛋白2对配方粉溶液的渗透压影响相近，二者差异不显著（P＞0.05）。实验结果表明，在排除各原料乳糖质量分数差异的影响后，水解蛋白与非水解蛋白对溶液渗透压的影响差异显著（P＜0.05）。本研究所用两种水解蛋白的水解度均为10%左右，在水解蛋白原料中，部分蛋白质大分子被水解成肽后，相同质量的原料的分子数增多，其引起渗透压的变化增大，故添加水解蛋白的溶液的渗透压值大于非水解蛋白溶液。在试验，四种原料平衡乳糖后的水溶液的渗透压的变化趋势与配方粉溶液一致，渗透压分别为227，274，270和223 mmol/L。

图6 平衡乳糖质量分数后各原料溶液的渗透压

3 讨 论

天然乳液的渗透压与血液一致[14]，母乳渗透压大致分布在290-310 mmol/L的范围内[3]，婴儿配方食品的渗透压与母乳渗透压接近最有利于婴儿健康。本研究对12款婴儿配方粉同浓度溶液的渗透压值进行检测，结果显示12款婴儿配方粉溶液的渗透压值在304～320 mmol/L范围内，其中41.67%的婴儿配方粉的溶液渗透压值低于310 mmol/L。配方粉溶液的渗透压与冲调浓度有关，配方粉溶液渗透压值与其冲调浓度呈线性正相关关系[15]，研究表明婴幼儿配方粉的渗透压最高不应超过400 mmol/L[16]，否则会增大婴幼儿出现腹泻等风险[17-18]。

婴儿配方粉组成复杂，其中碳水化合物对配方粉渗透压影响最大，脂肪对渗透压影响最小[19]。蛋白质对配方粉溶液渗透压的影响相对小，本研究用乳糖与蛋白原料WPC 80作对比，结果显示无论溶剂是去离子水、牛乳还是配方粉溶液，乳糖溶液的渗透压值均显著大于相同质量浓度的WPC 80溶液。这是因为溶液的渗透压在一定温度下，与溶质总的颗粒质量浓度成正比（分子和离子的总数目）[4]。蛋白质分子较乳糖分子大，单位质量蛋白质颗粒数较乳糖少，同等质量浓度乳糖溶液渗透压值大于蛋白质溶液。

水解蛋白质是能够降低婴儿发生过敏反应的几率，其对配方粉溶液渗透压的影响也受到关注。研究结果表明，在碳水化合物、矿物质质量分数相近的条件下，水解蛋白溶液渗透压显著高于蛋白质溶液。水解蛋白是将大分子蛋白质在酶的作用下，水解成肽和氨基酸[20-21]，随着水解度的增大，单位质量的水解蛋白中分子与离子总数目增大，水解蛋白对溶液渗透压值的影响逐渐增加。本研究使用的两种水解蛋白原料，因其水解度较接近，故其溶液的渗透压值差异不显著。

婴儿配方粉配料多，成分较为复杂，影响其渗透压的因素较多。原料的质量、冲调浓度等因素均会影响婴儿配方的渗透压。一般认为婴儿配方奶粉的渗透压与母乳接近时，最有利于婴幼儿的健康成长。在设计配方阶段，在保证婴儿营养全面的同时，应将婴儿配方粉的渗透压是否与母乳相近作为衡量配方设计科学性的标准。与乳糖相比，膳食纤维和水解蛋白等原料，虽然对溶液渗透压的影响较小，但随着其越来越多的被使用在婴幼儿配方粉中，仍需要引起乳品研发人员的注意。

137-139.

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Study on the osmotic pressure of infant formula powder and effect of material on osmolality of formula powder

LI Yuanyuan,PAN Jiancun,LU Zhixing,JIANG Shilong

（Heilongjiang Feihe International Inc.,Beijing 100016,China）

The present study detected the osmolality of formula powder solutions,and the effect of material on osmotic pressure of solution.Osmolality was measured by the freezing point depression method.Twelve powdered infant formulas with concentration of 14.2g/100mL was analyzed.In addition,the effect of materials such as fiber,lactose and WPC80 on the osmolality of solution was measured in the present study.There was a significant difference of the osmolality among the twelve infant formula powder solutions.Compared with the protein,lac⁃tose could significant increase the osmotic pressure of solution.Galactose had the significantly greater effect on the osmolality of the infant for⁃mula solution than other three kinds of fiber.The effect of hydrolyzed protein on the osmolality of solution was significantly higher than that of non-hydrolyzed protein.The effect of the ingredient on the osmotic pressure should be noticed during the formulation design stage.Our study has reference value for design of formula powder.

infant formula;osmolality;hydrolyzed protein;lactose

TS252.51

A

1001-2230（2017）08-0014-04

2016-12-20

李媛媛（1990-），女，硕士，研究方向为乳品营养与研发。

蒋士龙