婴儿配方乳粉蛋白质与不溶度指数的相关性研究
2022-09-06王湘竹马克清
王湘竹，马克清
（1.临夏州燎原乳业有限公司，甘肃临夏 731800；2.燎原乳业股份有限公司，甘肃合作 747000）
婴儿配方食品分为乳基和豆基两大类，其中乳基婴儿配方食品指以乳类及乳蛋白制品为主要蛋白来源，加入适量的维生素、矿物质和(或)其他原料，仅用物理方法生产加工制成的供0～6月龄婴儿食用的产品，其形态分为液态、固态两种，婴儿配方乳粉为固态中的一种。婴儿配方乳粉是关系亿万家庭幸福和国家民族未来的特殊食品，因此全面提升婴儿配方乳粉的品质具有非常重要的意义。
不溶度指数是将乳粉复原并离心后所得沉淀物体积的毫升数，反映乳粉的溶解情况[1]。不溶度指数越高，说明奶粉中不溶于水的物质越多，企业在生产时除各项指标符合国标外，也需关注不溶度指数的表现。在配方注册制严格要求下，任何细节的提升都可以为亿万家庭带来更好的产品体验，也为企业质量表现加分。基于此，本文对蛋白质含量与不溶度指数相关性进行分析和研究，以期提升产品质量表现，并为后期研究乳粉溶解性提供一定的技术支撑。
1 材料与方法
1.1 材料
燎原婴儿配方乳粉，共60个样品。
1.2 仪器与设备
配方乳粉生产线：配料系统、降膜式蒸发器、立式上排风干燥塔和全自动包装线；BSA224S电子天平（0.1 mg），赛多利斯；TG16-WS型高速离心机，长沙维尔康；离心管（50 mL），厚壁、硬质；消化炉（DT-220）；凯氏定氮仪。
1.3 试验方法
1.3.1 蛋白质测定
按《食品安全国家标准 食品中蛋白质的测定》（GB 5009.5—2016）第一法测定。
1.3.2 溶解度测定和不溶度指数的计算
（1）溶解度测定。按《食品安全国家标准 婴幼儿食品和乳品溶解性的测定》（GB 5413.29—2010）第二法测定。
（2）不溶度指数的计算。样品不溶度指数（mL）计算公式如下：
1.3.3 试验方案
本试验是在生产过程中随机抽取60个样品进行蛋白质和溶解度测定，并根据公式（1）计算不溶度指数。将蛋白质测定值按从低到高的顺序排列，绘制组合图。其中，横坐标为样品序列号，左侧纵坐标为蛋白质测定值，其数值以柱状表示；右侧纵坐标为相应不溶度指数计算值，其数值以折线表示。通过图表中数据变化趋势观察和分析其相关性。同时采用SPSS软件进行相关性分析。利用相关分析研究蛋白质和不溶度指数之间的相关关系，使用Spearman相关系数表示相关关系的强弱情况。通过数据分析软件分析蛋白质与不溶度指数是否存在影响关系。
2 结果与分析
样品蛋白质和不溶度指数相关性分析结果见表1、图1及表2。
表1 蛋白质与不溶度指数结果表
由表1可知，蛋白质最小值11.33 g/100 g，最大值13.20 g/100 g。样品能量采用均值2100 kJ/100 g 进行换算，得出最小值0.54 g/100 kJ，最大值 0.63 g/100 kJ。《食品安全国家标准 婴儿配方食品》（GB 10765—2021）中对蛋白质的要求为0.43～ 0.72 g/100 kJ，可见试样均符合国标要求。不溶度指数最小值为0.010 mL，最大值为0.196 mL，符合业内常用标准≤0.2 mL。
由图1可知，基本变化趋势为不溶度指数随蛋白质的升高而增大。当蛋白质≥12.20 g/100 g，不溶度指数出现了显著的增长。由表2可知，不溶度指数和蛋白质之间的相关系数R值为0.912，并且呈现出0.01水平的显著性，因而说明不溶度指数和蛋白质之间有着显著的正相关关系。
图1 蛋白质与不溶度指数变化趋势图
表2 Spearman相关性分析表
3 结论与讨论
生牛乳中大约含0.5%的氮，其中95%为乳蛋白质，5%为非蛋白氮。酪蛋白是乳中蛋白质的主要成分，约占乳中蛋白质的80%，其由乳腺上皮细胞合成，以酪蛋白胶束的形式存在，含有大量的磷和钙。除酪蛋白外，其余为乳清蛋白，约占乳中蛋白质的20%[2]。乳粉的干燥是指将液体、固体或半固体原料转化为含水量极低的乳粉，主要有滚筒干燥、冷冻干燥、喷雾干燥等[3-4]。滚筒干燥时，高温易使蛋白质变为一种不易溶解的状态，不利于婴儿配方乳粉的生产。冷冻干燥所需能耗成本较高，一般乳粉行业用得极少。而喷雾干燥后的乳粉具有较好的风味、色泽、冲调性和溶解性，为目前应用最广泛的一种干燥方式[5]。本文中样品干燥方式为喷雾干燥。
生牛乳中的蛋白质属于热敏性成分，而乳粉生产过程是热加工处理过程，尤其是高温杀菌和喷雾干燥两个主要过程。喷雾干燥时进风温度为165～ 210 ℃，排风温度68～88 ℃，由于乳粉在干燥塔内停留时间极短，只要控制好排风温度[6]，此过程基本不会造成蛋白变性。高温杀菌一般温度为75～85 ℃，时间为16～30 s，在生产过程中需严格控制此过程，避免过热和时间过长造成蛋白变性，在保证杀菌效果的同时，尽量缩短物料高温杀菌的时间。
过度的热处理会引起蛋白质变性。在热处理强度不是非常高的情况下，变性的乳清蛋白在牛乳中并不发生沉淀，且在乳粉复原时也不会发生沉淀。但变性的酪蛋白凝聚后在乳粉的溶解过程中不能形成稳定的悬浮液，而是形成了沉淀，进而降低了乳粉的溶解度。乳粉中蛋白质变性引起的不溶性主要来源于酪蛋白，主要是由加工过程中热处理引起的，加热温度越高，时间越长，蛋白质变性越严重。
本文对婴儿乳粉蛋白质及其不溶度指数的关系进行了分析，结果表明，在同样的工艺条件下，不溶度指数随蛋白质含量的增加而增大，且不溶度指数和蛋白质之间呈现出0.01水平的显著性，说明不溶度指数和蛋白质之间有着显著的正相关关系。这可能是因为在同样的工艺条件下，蛋白变性的比例相同，那么蛋白含量较高的奶粉，其变性的绝对数量增加，不溶度指数随之也增加。
