湿法工艺对配方奶粉中营养素损失量的影响研究

文/孙 健 王青云 粘靖祺

（黑龙江省完达山乳业股份有限公司）

微量营养素通常指维生素和矿物质，是维持生物体正常生命过程所必需的一类有机微量物质，参与细胞内的生化反应，协助新陈代谢作用。人体对微量营养素的需要量很少，但是其对维持身体健康十分重要[1]。人体自身不能合成微量营养素或合成量极少，因此需要额外补充强化。在补充微量营养素时，人们通常只注意添加量，而往往忽略了生产过程中的损失[2]。配方奶粉中微量营养素的稳定性除了受后期包装形式和贮存条件的影响，前期生产加工工艺也是主要影响因素。

采用湿法工艺生产加工配方奶粉时，微量营养素由于受到光、热、酸、碱、氧气等外在因素影响，会发生不同程度的损失[3]。在湿法工艺生产加工过程中，物料需要经过多道受热工序，这些工序都会使微量营养素发生不同程度的损失[4]，樊垚等[5]发现喷雾干燥阶段维生素D的损失率高于其它工序。因此，配方奶粉中微量营养素的最终含量除了与初始添加量有关外，还应考虑湿法工艺生产过程中的损失量。本研究为今后更好地掌握微量营养素在配方奶粉生产加工中的含量变化提供理论依据。

1 试验材料、方法及仪器

图1 配料均质工序微量营养素损失率

1.1 试验材料

生牛乳（黑龙江省完达山乳业股份有限公司八五一一分公司）；脱盐乳清粉（芬兰维利奥有限公司）；乳清蛋白粉（德国米莱公司）；微量营养素强化剂（上海帝斯曼公司）。

1.2 试验方法

1.2.1 依据国家标准检测方法对原辅料中的微量营养素进行相关检测，并按照配方设计得出初始理论值。

1.2.2 按照设定的配方奶粉湿法工艺生产过程进行生产加工，对主要工序（配料均质、杀菌浓缩、喷雾干燥）进行三点取样，分别检测不同工序微量营养素的含量，并根据式（1）计算得出微量营养素在不同生产工序的损失率。

1.2.3 根据式（2）计算得出湿法工艺条件下配方奶粉中微量营养素的损失率。

1.3 试验仪器设备

按照国家标准中维生素和矿物质的相关检测方法对试验涉及的微量营养素进行检测，主要仪器设备有超声波振荡器、荧光分光光度计、高效液相色谱仪、气相色谱仪、原子荧光光谱仪、原子吸收分光光度计。

2 结果与分析

2.1 配料均质工序营养素损失率

试验过程中所用的原辅料按照设定配方和工艺添加顺序依次加入配料罐中，其中微量营养素按照维生素和矿物质进行分类，并用10 倍以上、30～40 ℃温开水分别溶解，至料液无肉眼可见颗粒时注入真空混料器中，在18～20 MPa条件下均质后注入待料罐中备用。湿法工艺配料均质工序的微量营养素损失率综合评价见图1。

从图1可以看出，在配料均质阶段，水溶性维生素损失率小于脂溶性维生素损失率；维生素C、维生素A、维生素D和维生素E的损失率均超过10.0%，其余维生素损失率均未超过10.0%；矿物质中铁和锌损失率略高，约为7.0%，其余矿物质在此段工序内较稳定，未发生明显损失。

2.2 杀菌浓缩工序营养素损失率

将待料罐中的料液经过DSI（蒸

图2 杀菌浓缩工序微量营养素损失率

2.3 喷雾干燥工序营养素损失率汽直接喷射）杀菌器进行高温瞬时杀菌，杀菌温度为95～105 ℃，时间为5～15 s，并经连续降膜式蒸发器降温浓缩，使料液最终浓度维持在42%～48%。湿法工艺杀菌浓缩工序的微量营养素损失率综合评价结果见图2。

从图2可以看出，在杀菌浓缩阶段，水溶性维生素损失率略高于脂溶性维生素损失率；维生素C损失率最高，约为13.3%；矿物质在此段工序内极稳定，损失率均未超过5.0%。

将杀菌浓缩后的浓缩奶料液通过高压泵输送至喷雾干燥塔内，控制喷雾干燥塔的进风温度为175～195 ℃、排风温度为80～85 ℃，料液经过高压雾化后变成奶粉颗粒，并经过三级流化床降温后排出。湿法工艺喷雾干燥工序的微量营养素损失率综合评价结果见图3。

图3 喷雾干燥工序微量营养素损失率

从图3可以看出，在喷雾干燥阶段，除维生素C的损失率依然较高（约14.3%）外，其余微量营养素均较稳定，未发生明显损失。在此阶段内个别微量营养素出现负损失的情况可能是由前段浓缩液的检测平均值及检测偏差造成的，属于合理范围。

2.4 湿法工艺营养素损失率

以各关键生产工序的微量营养素损失率结果为基础和借鉴，以配方理论初始值为目标设计值，根据奶粉试验样品检测结果，最终得出湿法工艺条件下微量营养素的损失率（表1）。

从表1可以看出，在湿法工艺生产加工过程中，维生素对光、热、氧气等条件较敏感，损失率相对较高，其中维生素C的最高损失率达到36.2%；矿物质具有较好的耐酸性和耐碱性，损失率相对较低，除铁和锌外，其余矿物质营养素损失率均未超过10.0%。

鉴于湿法工艺生产加工过程对配方奶粉中微量营养素均有不同程度的影响，因此，在配方设计时除了要考虑微量营养素的初始添加量外，还应考虑湿法工艺生产加工条件下微量营养素的损失量，以避免最终产品出现不符合相关质量标准的情况出现。

3 结论

3.1 在湿法工艺生产配方奶粉过程中，维生素损失率高于矿物质损失率。维生素中损失率最大的是维生素C，平均损失率约33.9%；损失率最小的是生物素，平均损失率约3.1%。矿物质中损失率最大的是锌，平均损失率约13.0%；损失率最小的是磷，平均损失率约1.8%。

3.2 在湿法工艺生产配方奶粉过程中，各工序的营养素损失率差异较大。在配料均质阶段，受溶解时间和溶解条件的限制，脂溶性维生素损失率较高；在浓缩杀菌阶段，受杀菌温度的影响，水溶性维生素损失率略高；在喷雾干燥阶段，营养素均相对稳定。

3.3 在湿法工艺生产配方奶粉过程中，应重点注意控制温度和时间，以避免维生素损失量过大。此外，还应考虑将矿物质和维生素分类溶解，避免因离子间的相互作用而造成铁、锌等矿物质的损失。