改善特医乳基无乳糖婴儿配方粉配方热稳定性的研究

杨 凯，张天博，陈 鹏，李朝旭

河北三元食品有限公司，河北石家庄 050000

0 引言

许多婴幼儿甚至成年人饮用牛乳后常会发生消化不良，严重者会有腹泻、呕吐、腹痛和腹胀等症状，这可能是乳糖不耐受的表现。乳糖不耐受常指由于小肠黏膜乳糖酶缺乏，导致乳糖消化吸收障碍而引起腹胀、腹泻、腹痛等一系列临床症状。当乳糖酶缺乏只引起乳糖吸收障碍而无临床症状时，称为乳糖吸收不良[1，2]。因此，肠胃发育尚未完全、原发或继发乳糖不耐受的婴幼儿宜服用无乳糖或低乳糖配方食品。

特医乳基无乳糖婴儿配方粉以乳蛋白为主要原料，加入适量植物油、玉米糖浆、维生素和矿物质加工制成，不含乳糖。在湿法生产配方粉过程中，需采用热处理工艺，包括预热、巴氏杀菌、浓缩杀菌、喷雾干燥等。特医乳基无乳糖婴儿配方粉中含有的多种营养成分在热处理过程中可能发生相互作用，影响产品的热稳定性。为确保生产正常进行并得到合格产品，需确保料液在生产过程具有良好的热稳定性。

本研究通过实验室小试，研究不同蛋白组成和柠檬酸钠对产品热稳定性的影响，在此基础上，通过中试进一步验证配方的热稳定性。

1 试验材料和方法

1.1 主要原料

分离乳清蛋白（Whey Protein Isolate, WPI，美国安格普有限公司）、牛乳浓缩蛋白（Milk Protein Concentrate, MPC，新西兰恒天然集团）、固体玉米糖浆（保龄宝生物股份有限公司）、混合植物油（益海嘉里食品营销有限公司）、复合维生素（帝斯曼维生素（上海）有限公司）、复合矿物质（帝斯曼维生素（上海）有限公司）、车间用纯净水。

1.2 试验仪器和设备

电子天平T1000（美国双杰（兄弟）集团有限公司）；高速电动搅拌机RW20DZM.n（德国IKA集团）；恒温水浴锅（余姚市东方电工仪器厂）；均质机APV1000[APV（中国）有限公司]。

中试在河北三元食品有限公司蒸发量为200 kg/h的中试生产线上进行。

1.3 热稳定性测试和判定方法

称取配方中对应数量的样品，用250 mL的70 ℃水溶解，水浴加热到85～100 ℃，保持15～60 s，观察是否产生絮片和沉淀。采用阴阳判定法，阴性为无小白点，阳性为有小白点[3]。

1.4 试验流程

本研究中测试蛋白热稳定性的试验流程如图1所示。

图1 热稳定性研究试验流程图

2 试验结果

考虑到《食品安全国家标准 特殊医学用途婴儿配方食品通则 GB 25596—2010》中没有关于乳清蛋白占总蛋白比例的规定[4]，本试验通过分别添加分离乳清蛋白和分离乳清蛋白+牛奶浓缩蛋白，设计全乳清蛋白配方（WPI组）、乳清蛋白占总蛋白60%的配方（WPI+MPC组）。通过实验室小试，分别测试配方中的蛋白组成和柠檬酸钠对热稳定性的影响。

2.1 配方中蛋白组成对热稳定性和冲调的影响

首先，通过实验室验试，研究了配方中的蛋白组成对产品热稳定性的影响。本试验采用的配方如表1所示。

表1 小试中使用配方的主要组成

2.1.1 WPI组试验结果

样品溶液热处理条件为85 ℃、15 s时，未出现小白点，即未发生蛋白变性；样品溶液热处理条件为90 ℃、15 s时，蛋白严重变性，如图2（a）（b）所示。

图2 不同热处理条件下WPI 组的蛋白变性情况

2.1.2 WPI+MPC组试验结果

样品溶液热处理条件为90 ℃、15 s时，未发现蛋白变性现象；样品溶液热处理条件为95 ℃、15 s时，也未发现蛋白变性现象，如图3（a）（b）所示。

图3 不同热处理条件下WPI+MPC 组的蛋白变性情况

对比WPI组、WPI+MPC组，可发现WPI组蛋白的热稳定性尚可，WPI+MPC组蛋白的热稳定性好于WPI组。

2.2 柠檬酸钠对产品热稳定性的影响

以配方中的柠檬酸钠替代具有相应钠含量的氯化钠，通过小试研究柠檬酸钠对蛋白热稳定性的影响。本试验采用配方如表2所示。

表2 柠檬酸钠实验室小试中使用配方的主要组成

2.2.1 在90 ℃、15 s条件下柠檬酸钠对蛋白变性的影响

样品溶液热处理条件为90 ℃、15 s时，两个试验组均未发现蛋白变性，如图4（a）（b）所示。

图4 氯化钠组和柠檬酸钠组在90 ℃、15 s 条件下的蛋白变性情况

2.2.2 在95 ℃、15 s条件下柠檬酸钠对蛋白变性的影响

样品溶液热处理条件为95 ℃、1 min 时，氯化钠组发现蛋白变性现象，柠檬酸钠组未发现蛋白变性现象，如图5（a）（b）所示。

图5 氯化钠组和柠檬酸钠组在95 ℃、1 min 条件下的蛋白变性情况

2.2.3 在100 ℃、15 s条件下柠檬酸钠对蛋白变性的影响

样品溶液热处理条件为100 ℃、15 s时，氯化钠组出现若干个蛋白变性白点，柠檬酸钠组则未发现蛋白变性现象，如图6（a）（b）所示。

图6 氯化钠组和柠檬酸钠组在100 ℃、15 s 条件下的蛋白变性情况

2.3 通过中试验证配方的热稳定性

通过车间中试测试优化后配方的热稳定性，中试采用的配方如表3所示。

表3 第2 次车间中试配方的主要组成

中试进行顺利，冲调试验结果良好，如表4所示。

表4 中试样品冲调试验检测结果

3 讨论

乳蛋白是乳中主要的营养物质之一，其中乳清蛋白占牛乳蛋白质总量的18%～20%，乳清蛋白具有易吸收的特点，但较易受温度影响，加热时易出现热变性现象。而酪蛋白占总乳蛋白的76%～86%，具有较好的热稳定性，因此灭菌时的热处理不会对其产生很大影响。总体来看，原料乳能承受通常的热处理条件[5]。

乳清蛋白粉是从牛奶中提取的可溶性蛋白成分的复合物，包括浓度80%的浓缩乳清蛋白或浓度90%的分离乳清蛋白。与浓缩乳清蛋白相比，分离乳清蛋白具备纯度高、蛋白结构保留完整、乳糖含量低、吸收消化快、利用率高的多重优点。分离乳清蛋白含有高浓度的必需氨基酸（45～55 g/100 g），是支链氨基酸，尤其是亮氨酸（达14 g/100 g）最丰富的来源。亮氨酸是肌肉蛋白合成转录起始通路中的关键调节因子。相比酪蛋白和大豆蛋白等蛋白产品，乳清蛋白含有约高4 倍的胱氨酸。肝脏中胱氨酸的分解代谢是全身蛋白质代谢和肌肉重量改变的关键调节因子[6]。

牛奶浓缩蛋白（Milk Protein Concentrate,MPC）由生乳脱脂后，经超滤浓缩，再喷雾干燥制得。牛奶浓缩蛋白是完全蛋白质，包含酪蛋白和乳清蛋白，且二者之间的比例与在牛奶中的比例相同或相似，为8∶2左右。与脱脂奶粉和全脂奶粉相比，牛奶浓缩蛋白的蛋白质含量高，乳糖含量低，因此可为终产品提供高营养及特定感官和功能特性，目前已被广泛应用于各类食品[7]。

以上研究中比较了不同温度下W P I 组和WPI+MPC组配方的热稳定性，可以看出，85 ℃15 s条件下WPI组已经发生蛋白变性，温度升高到9 0 ℃15 s后蛋白严重变性。而WPI+MPC组在90 ℃15 s和95 ℃15 s条件下均未发现蛋白变性现象。由此可以得出WPI+MPC组比WPI组具有更好的热稳定性，这说明在配方中添加牛奶浓缩蛋白，提高产品中的酪蛋白含量，有助于改善产品的热稳定性。

此外，还通过实验研究了柠檬酸钠对产品热稳定性的影响，90 ℃ 15 s时氯化钠组和柠檬酸钠组均未发生蛋白变性现象；95 ℃1 min和100 ℃ 15 s时氯化钠组出现蛋白变性，柠檬酸钠组则未出现蛋白变性；从而可以判定，柠檬酸钠增强了蛋白的热稳定性。这与于鹏[8]等的研究结果一致。

最后，利用添加乳清蛋白和牛奶浓缩蛋白以及柠檬酸钠优化后的配方（乳清蛋白和酪蛋白的比例为6∶4）进行车间中试，进一步验证了小试研究所得出的结论。结果中试进行顺利，生产过程未发生蛋白变性现象，产品冲调良好。

4 结论

本研究通过在配方中添加牛奶浓缩蛋白和柠檬酸钠，改善配方的热稳定性。在中试过程优化工艺参数控制，确保中试正常进行。通过以上配方和工艺研究，提高配方的热稳定性，开发出与车间工艺相适应的特医乳基无乳糖婴儿配方粉。