不同动植物蛋白复配对高蛋白营养粉 渗透压的研究

◎ 袁 诚，魏 星，黄乐坚，武林贺，许文东

（1.广州白云山汉方现代药业有限公司，广东 广州 510240；2.中药提取分离现代化国家工程研究中心，广东 广州 510240；3.广东省药用脂质重点实验室，广东 广州 510240；4.广州肿瘤临床营养产学研技术创新联盟，广东 广州 510240）

改革开放以来，人民生活水平和健康水平不断提高，但同时也面临着人口老龄化等问题。随着《“健康中国2030”规划纲要》的部署制定，在全面普及营养与健康知识的同时，也需要解决部分营养素缺乏等问题。因此，食品健康产业迎来了新的规划，要生产符合国人体质的营养健康食品，推进全民健康发展。蛋白质不仅是生物体的重要组成成分，也是肠内营养产品中的重要成分。蛋白质作为氮源，通常占总能量的15%～25%，其来源可选用优质的动植物蛋白，如乳蛋白和大豆蛋白。

乳清蛋白消化吸收率高，且氨基酸组成接近母乳成分，富含半胱氨酸和蛋氨酸，其中蛋氨酸是人体必需氨基酸之一[1]。水解乳清蛋白是在乳清蛋白经水解后得到的产物，其大部分构成成分是小肽及氨基酸，一定程度上改善了乳清蛋白对热酸的敏感性[2]，且会释放出一些具有特定活性的肽类[3]。酪蛋白含有人体中必需的8种氨基酸，是一种全价蛋白质，能够为生物体的生长、发育提供必需氨基酸，作为胶体的酪蛋白含有钙和无机磷酸盐，是一种天然存在的含磷蛋白质。因此，酪蛋白不仅是人体氨基酸的来源，也是钙和磷的重要来源[4]。大豆分离蛋白是大豆及大豆制品中的蛋白质，其所含的必需氨基酸在植物性食物中最接近人体所需比例。作为优质蛋白含有丰富的赖氨酸，不含胆固醇，可降低人体血液中胆固醇含量，防止动脉粥样硬化，同时作为植物基产品的主要原料也备受关注[5]。

渗透压是生物体内渗透作用的必要条件，是生物化学涉及的一项重要指标，与人体的代谢系统和健康密切相关。正常人体血浆的渗透压摩尔浓度为（300±20）mOsm·kg-1[6]。目前欧盟、澳新等地区的食品安全标准中规定了特殊食品中需要标准渗透压，我国2015版药典将渗透压的检测作为注射剂的检测项目，但在食品行业中，仅有特医婴配标准通则中对早产/低出生体重儿产品有渗透压规定，其他食品则无相应规定。

高蛋白营养粉等营养类食品在使用过程中，一般情况下使用方式为冲调后口服。然而，目前对高蛋白营养粉类食品的渗透压研究、不同蛋白质及复配效果对全营养类食品渗透压影响的研究相对较少。因此，本研究使用冰点渗透压仪，研究不同蛋白和复配蛋白质对产品渗透压的影响。同时对比正常人体血浆渗透压范围，为全营养粉类食品提供数据参考。

1 材料与方法

1.1 试验材料

市售食品原料浓缩乳清蛋白、水解乳清蛋白、酪蛋白、大豆分离蛋白以及自研产品。

1.2 仪器与设备

BS200S电子天平（赛多利斯公司）、渗透压测定仪（天大天发科技公司）、T25剪切机（德国IKA）。

1.3 试验方法

1.3.1 不同蛋白质原料渗透压的测定

以去离子水为溶剂，浓缩乳清蛋白、水解乳清蛋白、酪蛋白、大豆分离蛋白分别按照4 g/100 mL、 8 g/100 mL、12 g/100 mL、16 g/100 mL、20 g/100 mL的质量浓度溶解，在50 ℃、4 800 r·min-1条件下使用高速剪切机进行剪切。待原料充分溶解并分散均匀，测定各溶液渗透压值。并对此4种蛋白质原料，进行蛋白质、乳糖、钾、钠、钙和磷含量的检测，检测方法参照最新国家标准。

1.3.2 复配蛋白质原料对产品渗透压的测定

产品配方组成为浓缩乳清蛋白、水解乳清蛋白、酪蛋白、大豆分离蛋白、植物脂肪粉、麦芽糊精、复配营养强化剂、二氧化硅和食用香精。

以去离子水为溶剂，控制水温至50 ℃，取一定量的产品冲调至固形物含量Brix值为20%时，对冲调液进行渗透压的测定。

2 结果与分析

2.1 不同蛋白质溶液渗透压的对比

由图1可知，浓缩乳清蛋白、水解乳清蛋白、酪蛋白、大豆分离蛋白的水溶液摩尔渗透压随着质量浓度的升高而升高；水解乳清蛋白和大豆分离蛋白的渗透压较高，其中大豆分离蛋白超过12 g/100 mL时，溶液呈糊状，无法进行渗透压测定；水解乳清蛋白在5个质量浓度梯度下都有最高的渗透压值，在20 g/100 mL 时最高为143.33 mmol·L-1。在4～12 g/100 mL质量浓度区间，4种蛋白质溶液渗透压差异极显著（P＜0.01），但水解乳清蛋白与大豆分离蛋白溶液渗透压差异不显著（P=0.87＞0.05），浓缩乳清蛋白和酪蛋白溶液渗透压差异极显著（P＜0.01）。酪蛋白水溶液在5个质量浓度下的渗透压都较低，可能是由于酪蛋白分子量大，溶于水后形成一定黏度的胶体溶液，与其球状胶体颗粒结构相关[7]。

图1 不同蛋白质质量浓度对溶液渗透压的影响图

4种蛋白质的成分分析如表1所示，大豆分离蛋白钠含量较高，水解乳清蛋白的钾含量较高，当使用大豆分离蛋白和水解乳清蛋白作为产品单一蛋白来源时，需注意蛋白质带入的矿物质含量是否足量或过量。水解乳清蛋白单位质量中分子与离子的总数目较多，对渗透压影响较大。酪蛋白钙含量较高，乳糖等其他小分子成分较少。

表1 不同蛋白质成分分析表

2.2 复配蛋白质对产品渗透压的影响

保持碳水化合物（55%）、脂肪（30%）等其他配方含量不变，在保证产品蛋白质含量一致的前提下，更换调整不同蛋白质和对不同蛋白质进行复配，如表2 所示。形成多种配方的产品，并对产品的渗透压进行检测，检测结果如图2所示。不同蛋白质组成对高蛋白营养粉冲调液的pH影响极显著（P＜0.01），渗透压变化区间为254.33～300.00 mmol·L-1；100%浓缩乳清蛋白配方渗透压最低，为254.33 mmol·L-1；50%浓缩乳清蛋白和50%大豆分离蛋白复配的配方渗透压最高，为300.00 mmol·L-1。4种蛋白质单独作为产品蛋白质来源时，100%水解乳清蛋白配方的渗透压最高，为287.33 mmol·L-1，将水解乳清蛋白进行与其他3种蛋白进行复配后，产品的渗透压均显著降低

图2 不同蛋白质配方对产品渗透压的影响图

表2 产品配方的蛋白质组成表

（P＜0.01）。

3 结论与讨论

此研究为高蛋白营养粉的渗透压研究提供了数据支持，且为同类营养相关产品的配方设计提供3大功能物质配比的参考。不同蛋白质来源对产品渗透压的影响显著。在浓缩乳清蛋白和大豆分离蛋白复配时，产品渗透压最高为300.00 mmol·L-1；水解乳清蛋白由于其原料的特殊性，其单独溶解和配置在产品中均有较高的渗透压表现，可以通过复配的形式降低其渗透压。但由于高蛋白配方粉成分复杂，产品蛋白质组成虽然对产品的渗透压有一定的影响，但仍需结合其他成分综合考虑，参考婴配粉产品，还应对比碳水化合物和脂肪对产品渗透压的影响[8]。

在保证每份营养液供能的基础上，将产品渗透压控制在人体血浆渗透压正常范围，也有利于产品的推广使用。通过冰点法对产品的渗透压进行测量，其结果也存在一定的局限性和偏差。由于产品冲调后的状

态为混悬液，其均匀性和稳定性相对较低，影响渗透压测定的因素较多，检测结果的偏差可能较大，因此应重视原料成分分析与研究，此外还需要对碳水化合物、脂肪和复配营养强化剂等原料的渗透压进行检测。