婴幼儿配方粉各组分对其渗透压的影响研究

申雪然，王丽然，房新平，张天博，凌森，李朝旭

（1.河北三元食品有限公司，石家庄050700；2.北京三元食品股份有限公司，北京100076）

0 引 言

溶液渗透压是指溶液中溶质微粒对水的吸引力，其大小取决于单位体积溶液中溶质微粒数目的多少，溶液浓度越高，单位体积溶液中溶质微粒数目越多，对水的吸引力越大，产生的渗透压就越高。在人体代谢活动中，如果出现渗透压不平衡就会引起体液交换，进而影响到人体的水平衡和酸碱平衡，医学上定义的等渗溶液渗透压为280～320 mOsm/kg。

配方粉的渗透压关系到婴幼儿的健康成长，由于婴幼儿的肾脏发育不完全，临床报道，高渗透压乳液对婴儿肾脏有一定的影响[1-3]。母乳是婴儿最好的食物，其营养全面，比例合理，不仅能够满足婴儿早期生长发育的全部营养，而且还能通过其营养成分赋予婴儿天然的免疫能力。婴幼儿配方粉的开发以母乳为依据，但是人们研究较多的是婴幼儿对营养物质如蛋白质、脂类、碳水化合物、无机盐、维生素等需要量的多少，而对乳液渗透压的大小关注却偏少，文献报道的母乳渗透压均值在260～310 mOsm/kg[4-5]。

1 实 验

1.1 材料与仪器

浓缩乳清蛋白粉80，浓缩乳清蛋白粉35，水解乳清蛋白粉，分离乳清蛋白粉，脱盐乳清粉D90，脱盐乳清粉D70，乳糖，低聚果糖，低聚半乳糖，多聚果糖，麦芽糊精，固体玉米糖浆，氯化钠，氯化钾，市售婴幼儿配方粉等。

OM815 冰点渗透压仪，德国罗泽公司；分析天平（0.001 g），上海梅特勒公司。

1.2 方法

1.2.1 原料渗透压测定

用超纯水对冰点渗透压仪进行零点校准，使结果在±3 mOsm/kg 范围内。测定时，以去离子水为溶剂，添加原料样品，制备不同质量浓度的溶液，充分溶解并混合均匀后，量取100±10 μL 的样品加入样品管中，确保样品管中无气泡产生后进行渗透压测定。每个样品重复测定3次，取其平均值。

蛋白原料按照每100 mL 溶液中含1.5 g 蛋白质的浓度配制成均匀溶液，同时制备蛋白浓度1.5 g/100 mL并补充乳糖含量至81%的混合溶液进行渗透压测定。

低聚果糖，低聚半乳糖，多聚果糖，麦芽糊精和固体玉米糖浆按照10 g/100 mL 的浓度制备成水溶液进行测定；乳糖分别按照每100 mL 溶液中含有1，2，3，4，5，10 g的浓度进行配制后测定。

渗透压与溶液中离子含量具有直接的关系。为研究矿物质类原料对溶液渗透压的影响，分别配制20、40、60、80 mg/100 mL 浓度的氯化钾、氯化钠水溶液以及其混合溶液，测定各溶液的渗透压值。

1.2.2 婴幼儿配方粉溶液渗透压研究

目前，在我国的新疆、西藏、甘肃等多年冻土和季节性冻土区，一些拟建和在建的大坝正在如期规划和建设中，季节性冻土区冻融循环的危害将严重影响大坝的安全建设和运行。如在高土石坝建成后的若干年里，坝体长期经历水位变化、温差变化，以及各种因素的交互作用等导致坝体破坏。而在季节性冻土区的大坝建设中应充分考虑冻融作用引起心墙料强度、孔隙率及渗透性的变化，防止因冻融循环作用引起堆石料密度及孔隙率的变化从而改变坝体的强度、渗透性，影响坝体的安全运行。

婴幼儿配方粉渗透压的测定方法为将14.5 g 奶粉溶解于100 mL 温开水中，充分搅拌使其溶解均匀，冷却后测定各溶液的渗透压。灰分、钠、钾、氯等含量测定参考国标检测方法。

2 结果与分析

2.1 蛋白类原料对渗透压值的影响

图1 蛋白质溶液的渗透压值

图1 中的原料均可为产品提供蛋白质，同时还含有不同量的乳糖和Na、K 等矿物质离子。由测定结果可以看出，相同蛋白浓度条件下，乳清粉D90 和D70溶液的渗透压值最大，这是因为这两种原料中的乳糖含量最高，达81%左右；分离乳清蛋白WPI 不含有乳糖，测定的渗透压值为5 mOsm/kg。除乳糖含量外，渗透压值还与灰分含量存在正相关关系，本研究中乳清粉D90 和D70 乳糖含量检测值为81.4%和81.2%，灰分含量分别为0.76%和2.25%，相同蛋白浓度的D70 溶液的渗透压值大于D90 溶液。相同蛋白浓度的浓缩乳清蛋白粉WPC35 溶液和脱脂粉溶液乳糖和灰分含量均接近，渗透压值接近。

1.5%蛋白质质量浓度的WPC80、水解蛋白1#和水解蛋白2#水溶液的渗透压值分别为15、42 和51 mOsm/kg，由于蛋白质水解后分子量变小，导致相同质量浓度的溶液中溶质总颗粒数目增多，渗透压值升高[6]。本研究中水解蛋白1#和水解蛋白2#乳糖和灰分含量接近，水解蛋白2#水解度较大，渗透压值较高。

蛋白质对溶液渗透压值的影响小于乳糖，为了排除乳糖对各蛋白质原料渗透压值的影响，将以上蛋白质溶液的乳糖含量均补充至81%水平。如图1 所示，补充乳糖后浓缩乳清蛋白粉WPC35、脱脂粉、分离乳清蛋白和水解蛋白溶液渗透压值增加明显。

2.2 相同质量浓度碳水化合物类原料渗透压的比较

低聚果糖、低聚半乳糖和多聚果糖均可作为可溶性膳食纤维应用到婴幼儿配方粉中。样品1#、样品2#和样品3#分别为10%质量浓度条件下的低聚果糖、低聚半乳糖和多聚果糖，渗透压测定结果为166、249、116 mOsm/kg。本研究用低聚半乳糖原料的纯度为43%，还含有一部分乳糖、半乳糖和葡萄糖，单糖和双糖的存在增加了溶液的渗透压。低聚果糖较低聚半乳糖纯度高，单糖和双糖含量低，渗透压值明显低于低聚半乳糖。多聚果糖聚合度高，分子量大，相同质量浓度的溶液中溶质总颗粒数量少，渗透压值低。

图2 碳水化合物类溶液的渗透压值

麦芽糊精和固体玉米糖浆也可在部分产品中提供碳水化合物。麦芽糊精原料的DE 值越高水解程度越高，还原糖就越多，对溶液渗透压影响也越大。图2中样品5#和样品6#均为麦芽糊精，DE 值分别为11%和20%，样品7#为DE 值大于30%的固体玉米糖浆，相同质量浓度条件下渗透压值大于样品5#和样品6#。

乳糖为双糖，相同质量浓度条件下溶液中溶质总颗粒数目多，渗透压值大。图2 中样品4#为乳糖10%质量浓度下的渗透压值，以上相同质量浓度的碳水化合物原料，乳糖对渗透压值的影响最大。将乳糖按照1%～5%不等的浓度溶于去离子水，测定的乳糖溶液渗透压随浓度变化的规律如图3所示。

图3 不同质量浓度乳糖的渗透压值

2.3 不同质量浓度氯化钠和氯化钾对渗透压的影响

根据渗透压产生的原理，分散在配方粉溶液里的各种成分，例如钾、钠、氯等，都会按其浓度变化而产生不同的渗透压。溶液中存在的强电解质对其渗透压值有较大影响，而微量矿物质的溶解度小，其溶液中对渗透压值产生影响作用的离子浓度较低。

氯化钠和氯化钾为婴幼儿配方粉中常用到的两种原料，其中含有的钠、钾、氯离子的浓度会直接影响溶液的渗透压值，实验测定了不同浓度的氯化钠和氯化钾溶液的渗透压值。相同质量浓度条件下，氯化钠溶液中的离子数目多于氯化钾溶液，可提供的渗透压也大，如图4所示。

图4 氯化钠和氯化钾溶液的渗透压值

2.4 婴幼儿配方粉的渗透压

表1 婴幼儿配方粉渗透压值

实验测定了市售婴幼儿配方粉溶液的渗透压值，配方1#至配方7#中主要碳水化合物来源均为乳糖。由表1 可以看出，碳水化合物总量相对较低的配方1#、配方2#渗透压值可维持在相对较低水平。碳水化合物总量相对较高的配方3#和配方4#，由于灰分含量较低，渗透压值也处于较低水平，而灰分含量与钠、钾、氯离子的浓度有正相关关系。配方5#至配方7#碳水化合物总量和灰分含量均处于相对偏高水平，渗透压值也较高，其中灰分含量最高的配方7#，渗透压值也最高。配方8#中主要碳水化合物种类为固体玉米糖浆，渗透压值显著低于其它配方。

所以，配方设计时在保证满足婴幼儿营养需求的条件下，可通过选择合适的碳水化合物种类及用量，以及控制产品的灰分水平来控制产品渗透压值处于合理水平。

3 结 论

（1）蛋白质分子量大，为胶体溶液，对配方粉溶液渗透压的影响相对较小。水解蛋白由于分子量变小，导致相同质量浓度的溶液中溶质总颗粒数目增多，渗透压值升高，水解度越大，产生的渗透压越高。

（2）碳水化合物对配方粉的渗透压影响最大。相同质量浓度下，低聚果糖、低聚半乳糖和多聚果糖对渗透压值的影响依次为低聚半乳糖＞低聚果糖＞多聚果糖。乳糖为双糖，相同质量浓度条件下溶液中溶质总颗粒数目多，产生的渗透压值大。

（3）灰分含量会影响溶液的渗透压值，相同碳水化合物种类及含量情况下，渗透压值与灰分含量成正相关关系。

（4）婴幼儿配方粉含有蛋白质、脂类、碳水化合物、维生素、矿物质等多种成分，是一个复杂的体系，对其渗透压影响较大的因素为碳水化合物的种类和含量以及产品的灰分含量，如产品配料时选择的碳水化合物种类不同，渗透压值会有很大差异。

另外，婴幼儿配方粉的渗透压值还与其冲调浓度呈正相关关系[6]，由于婴幼儿的肾脏发育不完全，较高渗透压的产品不易消化吸收，且高渗透压乳制品造成婴儿肾脏负荷增加已得到了广泛证实[1-3,7-11]。所以婴幼儿配方粉的科学设计显得尤为重要，应在保证满足婴幼儿营养需求的条件下，通过控制配方粉溶液中所含有的糖分和电解质（如钠、钾等）两大类物质，使产品的渗透压尽可能接近于母乳相似水平。