嬰兒配方乳粉蛋白質(zhì)與不溶度指數(shù)的相關(guān)性研究

王湘竹，馬克清

（1.臨夏州燎原乳業(yè)有限公司，甘肅臨夏 731800；2.燎原乳業(yè)股份有限公司，甘肅合作 747000）

嬰兒配方食品分為乳基和豆基兩大類(lèi)，其中乳基嬰兒配方食品指以乳類(lèi)及乳蛋白制品為主要蛋白來(lái)源，加入適量的維生素、礦物質(zhì)和(或)其他原料，僅用物理方法生產(chǎn)加工制成的供0～6月齡嬰兒食用的產(chǎn)品，其形態(tài)分為液態(tài)、固態(tài)兩種，嬰兒配方乳粉為固態(tài)中的一種。嬰兒配方乳粉是關(guān)系億萬(wàn)家庭幸福和國(guó)家民族未來(lái)的特殊食品，因此全面提升嬰兒配方乳粉的品質(zhì)具有非常重要的意義。

不溶度指數(shù)是將乳粉復(fù)原并離心后所得沉淀物體積的毫升數(shù)，反映乳粉的溶解情況[1]。不溶度指數(shù)越高，說(shuō)明奶粉中不溶于水的物質(zhì)越多，企業(yè)在生產(chǎn)時(shí)除各項(xiàng)指標(biāo)符合國(guó)標(biāo)外，也需關(guān)注不溶度指數(shù)的表現(xiàn)。在配方注冊(cè)制嚴(yán)格要求下，任何細(xì)節(jié)的提升都可以為億萬(wàn)家庭帶來(lái)更好的產(chǎn)品體驗(yàn)，也為企業(yè)質(zhì)量表現(xiàn)加分。基于此，本文對(duì)蛋白質(zhì)含量與不溶度指數(shù)相關(guān)性進(jìn)行分析和研究，以期提升產(chǎn)品質(zhì)量表現(xiàn)，并為后期研究乳粉溶解性提供一定的技術(shù)支撐。

1 材料與方法

1.1 材料

燎原嬰兒配方乳粉，共60個(gè)樣品。

1.2 儀器與設(shè)備

配方乳粉生產(chǎn)線：配料系統(tǒng)、降膜式蒸發(fā)器、立式上排風(fēng)干燥塔和全自動(dòng)包裝線；BSA224S電子天平（0.1 mg），賽多利斯；TG16-WS型高速離心機(jī)，長(zhǎng)沙維爾康；離心管（50 mL），厚壁、硬質(zhì)；消化爐（DT-220）；凱氏定氮儀。

1.3 試驗(yàn)方法

1.3.1 蛋白質(zhì)測(cè)定

按《食品安全國(guó)家標(biāo)準(zhǔn) 食品中蛋白質(zhì)的測(cè)定》（GB 5009.5—2016）第一法測(cè)定。

1.3.2 溶解度測(cè)定和不溶度指數(shù)的計(jì)算

（1）溶解度測(cè)定。按《食品安全國(guó)家標(biāo)準(zhǔn) 嬰幼兒食品和乳品溶解性的測(cè)定》（GB 5413.29—2010）第二法測(cè)定。

（2）不溶度指數(shù)的計(jì)算。樣品不溶度指數(shù)（mL）計(jì)算公式如下：

1.3.3 試驗(yàn)方案

本試驗(yàn)是在生產(chǎn)過(guò)程中隨機(jī)抽取60個(gè)樣品進(jìn)行蛋白質(zhì)和溶解度測(cè)定，并根據(jù)公式（1）計(jì)算不溶度指數(shù)。將蛋白質(zhì)測(cè)定值按從低到高的順序排列，繪制組合圖。其中，橫坐標(biāo)為樣品序列號(hào)，左側(cè)縱坐標(biāo)為蛋白質(zhì)測(cè)定值，其數(shù)值以柱狀表示；右側(cè)縱坐標(biāo)為相應(yīng)不溶度指數(shù)計(jì)算值，其數(shù)值以折線表示。通過(guò)圖表中數(shù)據(jù)變化趨勢(shì)觀察和分析其相關(guān)性。同時(shí)采用SPSS軟件進(jìn)行相關(guān)性分析。利用相關(guān)分析研究蛋白質(zhì)和不溶度指數(shù)之間的相關(guān)關(guān)系，使用Spearman相關(guān)系數(shù)表示相關(guān)關(guān)系的強(qiáng)弱情況。通過(guò)數(shù)據(jù)分析軟件分析蛋白質(zhì)與不溶度指數(shù)是否存在影響關(guān)系。

2 結(jié)果與分析

樣品蛋白質(zhì)和不溶度指數(shù)相關(guān)性分析結(jié)果見(jiàn)表1、圖1及表2。

表1 蛋白質(zhì)與不溶度指數(shù)結(jié)果表

由表1可知，蛋白質(zhì)最小值11.33 g/100 g，最大值13.20 g/100 g。樣品能量采用均值2100 kJ/100 g 進(jìn)行換算，得出最小值0.54 g/100 kJ，最大值 0.63 g/100 kJ。《食品安全國(guó)家標(biāo)準(zhǔn) 嬰兒配方食品》（GB 10765—2021）中對(duì)蛋白質(zhì)的要求為0.43～ 0.72 g/100 kJ，可見(jiàn)試樣均符合國(guó)標(biāo)要求。不溶度指數(shù)最小值為0.010 mL，最大值為0.196 mL，符合業(yè)內(nèi)常用標(biāo)準(zhǔn)≤0.2 mL。

由圖1可知，基本變化趨勢(shì)為不溶度指數(shù)隨蛋白質(zhì)的升高而增大。當(dāng)?shù)鞍踪|(zhì)≥12.20 g/100 g，不溶度指數(shù)出現(xiàn)了顯著的增長(zhǎng)。由表2可知，不溶度指數(shù)和蛋白質(zhì)之間的相關(guān)系數(shù)R值為0.912，并且呈現(xiàn)出0.01水平的顯著性，因而說(shuō)明不溶度指數(shù)和蛋白質(zhì)之間有著顯著的正相關(guān)關(guān)系。

圖1 蛋白質(zhì)與不溶度指數(shù)變化趨勢(shì)圖

表2 Spearman相關(guān)性分析表

3 結(jié)論與討論

生牛乳中大約含0.5%的氮，其中95%為乳蛋白質(zhì)，5%為非蛋白氮。酪蛋白是乳中蛋白質(zhì)的主要成分，約占乳中蛋白質(zhì)的80%，其由乳腺上皮細(xì)胞合成，以酪蛋白膠束的形式存在，含有大量的磷和鈣。除酪蛋白外，其余為乳清蛋白，約占乳中蛋白質(zhì)的20%[2]。乳粉的干燥是指將液體、固體或半固體原料轉(zhuǎn)化為含水量極低的乳粉，主要有滾筒干燥、冷凍干燥、噴霧干燥等[3-4]。滾筒干燥時(shí)，高溫易使蛋白質(zhì)變?yōu)橐环N不易溶解的狀態(tài)，不利于嬰兒配方乳粉的生產(chǎn)。冷凍干燥所需能耗成本較高，一般乳粉行業(yè)用得極少。而噴霧干燥后的乳粉具有較好的風(fēng)味、色澤、沖調(diào)性和溶解性，為目前應(yīng)用最廣泛的一種干燥方式[5]。本文中樣品干燥方式為噴霧干燥。

生牛乳中的蛋白質(zhì)屬于熱敏性成分，而乳粉生產(chǎn)過(guò)程是熱加工處理過(guò)程，尤其是高溫殺菌和噴霧干燥兩個(gè)主要過(guò)程。噴霧干燥時(shí)進(jìn)風(fēng)溫度為165～ 210 ℃，排風(fēng)溫度68～88 ℃，由于乳粉在干燥塔內(nèi)停留時(shí)間極短，只要控制好排風(fēng)溫度[6]，此過(guò)程基本不會(huì)造成蛋白變性。高溫殺菌一般溫度為75～85 ℃，時(shí)間為16～30 s，在生產(chǎn)過(guò)程中需嚴(yán)格控制此過(guò)程，避免過(guò)熱和時(shí)間過(guò)長(zhǎng)造成蛋白變性，在保證殺菌效果的同時(shí)，盡量縮短物料高溫殺菌的時(shí)間。

過(guò)度的熱處理會(huì)引起蛋白質(zhì)變性。在熱處理強(qiáng)度不是非常高的情況下，變性的乳清蛋白在牛乳中并不發(fā)生沉淀，且在乳粉復(fù)原時(shí)也不會(huì)發(fā)生沉淀。但變性的酪蛋白凝聚后在乳粉的溶解過(guò)程中不能形成穩(wěn)定的懸浮液，而是形成了沉淀，進(jìn)而降低了乳粉的溶解度。乳粉中蛋白質(zhì)變性引起的不溶性主要來(lái)源于酪蛋白，主要是由加工過(guò)程中熱處理引起的，加熱溫度越高，時(shí)間越長(zhǎng)，蛋白質(zhì)變性越嚴(yán)重。

本文對(duì)嬰兒乳粉蛋白質(zhì)及其不溶度指數(shù)的關(guān)系進(jìn)行了分析，結(jié)果表明，在同樣的工藝條件下，不溶度指數(shù)隨蛋白質(zhì)含量的增加而增大，且不溶度指數(shù)和蛋白質(zhì)之間呈現(xiàn)出0.01水平的顯著性，說(shuō)明不溶度指數(shù)和蛋白質(zhì)之間有著顯著的正相關(guān)關(guān)系。這可能是因?yàn)樵谕瑯拥墓に嚄l件下，蛋白變性的比例相同，那么蛋白含量較高的奶粉，其變性的絕對(duì)數(shù)量增加，不溶度指數(shù)隨之也增加。