不同乳基嬰幼兒配方乳粉的理化性質(zhì)和表面組成

李 萌，尹乾隆，高文浩，王筱迪，滕翔宇,2，劉 寧,2,*

（1.東北農(nóng)業(yè)大學(xué)食品學(xué)院，乳品科學(xué)教育部重點實驗室，黑龍江 哈爾濱 150030；2.哈爾濱騰凝科技有限公司，黑龍江 哈爾濱 150030）

嬰兒配方乳粉被定義為一種可以模擬母乳[1]，并可以完全或部分替代母乳的嬰兒食品[2]。一般來說，嬰幼兒配方乳粉主要通過平衡宏量營養(yǎng)素（蛋白質(zhì)、脂肪和碳水化合物）和微量營養(yǎng)素（維生素和礦物質(zhì)）制備。嬰幼兒配方乳粉的成分因嬰兒及幼兒生長發(fā)育階段而異[3]，第1階段產(chǎn)品適用于0～6 月齡的嬰兒，第2階段產(chǎn)品適用于6～12 月齡的兒童，第3階段產(chǎn)品適用于1 周歲以上的兒童。不同階段嬰幼兒配方乳粉成分的組成往往會影響其配方在加工、貯存和運輸過程中的物理及化學(xué)穩(wěn)定性。

制備嬰幼兒配方乳粉時，通常先將乳液與原料和配料混合均勻，再經(jīng)均質(zhì)、剪切、濃縮、噴霧干燥制成。乳液的形成和穩(wěn)定通常由蛋白質(zhì)作為主要乳化劑實現(xiàn)，特別是油包水型乳液[4]。蛋白質(zhì)對粉末的物理性質(zhì)具有決定作用。在嬰幼兒配方乳粉制備過程中，均質(zhì)過程中脂肪球受湍流、空化和氣泡影響[5]，會被破壞形成新的脂肪球，并被酪蛋白和乳清蛋白重新吸附達(dá)到穩(wěn)定狀態(tài)；蒸發(fā)濃縮過程中，空洞引起的大量水蒸氣蒸發(fā)是造成脂肪球破裂的最可能原因[6]；而噴霧干燥階段的高溫使?jié)饪s物中的水分被迅速蒸發(fā)，干物質(zhì)聚集形成粉末顆粒。與蛋白質(zhì)和乳糖相比，脂肪由于液滴較大，輸送速率慢，造成了脂肪在粉末表面比例較高[7]。乳糖作為粉末表面的另一主要成分，在一般狀態(tài)下呈非晶態(tài)玻璃狀，但易受周圍環(huán)境影響。在低于玻璃化轉(zhuǎn)變溫度（glass transition temperature，Tg）時，乳糖分子的流動性非常穩(wěn)定，不會發(fā)生明顯變化[8]。在高于Tg的條件下，乳糖分子的流動性隨著基質(zhì)黏度的降低而增加，導(dǎo)致其重新配置成高度有序的晶體結(jié)構(gòu)，新形成的乳糖結(jié)晶會破壞脂肪球使其產(chǎn)生更多的游離脂肪[9]。當(dāng)配方乳粉中脂肪豐富時，蛋白質(zhì)橋接脂肪球狀簇形成[10]，并一定程度影響粉末的復(fù)合溶解度。

近年來，羊乳嬰幼兒配方乳粉越來越受歡迎，并呈現(xiàn)一定規(guī)模。羊乳與牛乳相比，乳清蛋白含量較高，酪蛋白含量較低，且酪蛋白中β-酪蛋白含量較高，羊乳脂肪酸構(gòu)成中短鏈脂肪酸含量較高，這些特點表明羊乳較牛乳更宜作為母乳替代品，更有利于嬰幼兒消化、吸收和促進(jìn)嬰幼兒生長發(fā)育[11-12]。然而，對羊乳嬰幼兒配方乳粉理化性質(zhì)及表面成分的研究卻很少，主要集中于牛乳嬰幼兒配方乳粉蛋白質(zhì)和碳水化合物等理化性質(zhì)的報道。因此，本實驗對羊乳嬰幼兒配方乳粉的理化性質(zhì)及表面成分進(jìn)行研究，并與牛乳嬰幼兒配方乳粉進(jìn)行比較分析，以期為羊乳嬰幼兒配方乳粉的加工和生產(chǎn)提供理論支持。

1 材料與方法

1.1 材料與試劑

羊乳和牛乳嬰幼兒乳粉均購自哈爾濱當(dāng)?shù)爻?，為相同廠址的同一品牌乳粉，貯藏時間（檢測時間-生產(chǎn)時間）均小于1 個月，包裝標(biāo)示主要成分見表1。1段、2段和3段羊乳和牛乳嬰幼兒乳粉分別記作G1、G2、G3和C1、C2、C3。

表1 嬰幼兒配方奶粉的主要成分Table 1 Major ingredients of infant formula

十二烷基硫酸鈉聚丙烯酰胺凝膠電泳（sodium dodecyl sulfate-polyacrylamide gel electropheresis，SDSPAGE）凝膠配制試劑盒 上海碧云天生物技術(shù)有限公司；水楊酸甲酯 美國Nu-Chek-Prep公司；甲醇（色譜純） 美國Fisher Scientific公司；氯仿、硫酸、正己烷均為色譜純。

1.2 儀器與設(shè)備

BSA124S-CW分析天平 德國Sartorius公司；HX204水分分析儀 瑞士Mettler Toledo公司；AquaLab 4TE水分活度計 美國AquaLab公司；Thermo Plus EVO TG-DTA差示掃描量熱（differential scanning calorimetry，DSC）儀 日本Nippon Neoku公司；SmartLab SEX射線衍射儀 日本Rigaku公司；恒溫磁力攪拌器 上海梅穎浦儀器儀表制造有限公司；YS3010色度分光光度計深圳市三輝創(chuàng)電子有限公司；Nexsa X射線光電子能譜（X-ray photoelectron spectroscopy，XPS）儀美國Thermo Fisher Scientific公司；7000D三重四極桿氣相色譜-質(zhì)譜聯(lián)用（gas chromatography-mass spectrometry，GC-MS）儀 美國Agilent公司；S-3400N掃描電子顯微鏡 日本Hitachi公司；全自動多功能X射線衍射儀（X-ray diffractomer，XRD） 日本Shimadzu公司。

1.3 方法

1.3.1 水分質(zhì)量分?jǐn)?shù)和水分活度測定

稱量2.0～2.5 g樣品，放入鋁托盤中，采用由水分分析儀測定樣品水分質(zhì)量分?jǐn)?shù)。使用水分活度計測定水分活度（aw）。

1.3.2 玻璃化轉(zhuǎn)變溫度的測定

采用DSC儀測定嬰幼兒配方乳粉Tg。將5～15 mg粉末樣品裝入樣品盤，密封在坩堝中，以空坩堝作為對照，高純氮氣為載氣（50 mL/h）。參照Kelly等[13]的方法進(jìn)行加熱和冷卻，0 ℃平衡，以5 ℃/min從0 ℃加熱到100 ℃，然后以10 ℃/min冷卻到0 ℃，再以5 ℃/min升溫至到120 ℃，在最后的加熱步驟中測定Tg。

1.3.3 乳糖結(jié)晶度的測定

使用XRD儀在Cu Kα輻射下測定樣品乳糖結(jié)晶度。將1～2 g粉末樣品裝入樣品容器中，然后以0.02°為步長，從6°掃描至90°，測定結(jié)晶部分的衍射強(qiáng)度。采用DIFFRAC.Eva軟件（4.2版）分析衍射強(qiáng)度譜。

1.3.4 溶解度的測定

在室溫下，將5 g嬰幼兒配方乳粉粉末溶解于95 mL水中，用磁力攪拌器（500 r/min）攪拌1 h。將溶液靜置15 min，然后將其轉(zhuǎn)移到預(yù)先稱質(zhì)量的離心管中，1 000 r/min離心5 min，以分離不溶性物質(zhì)。去除奶油層后，氮氣連續(xù)進(jìn)入離心管，去除殘留水分，直至離心管質(zhì)量不變。溶解度按式（1）計算。

1.3.5 色度的測定

采用色度計測定樣品的亮度（L*）值和黃度（b*）值。測定前，儀器采用標(biāo)準(zhǔn)參考板（L*＝96.90、a*＝0.21、b*＝1.93）進(jìn)行校準(zhǔn)。

1.3.6 蛋白、脂肪、碳水化合物和灰分質(zhì)量分?jǐn)?shù)的測定

采用凱氏定氮法測定乳粉中的蛋白質(zhì)量分?jǐn)?shù)。脂肪質(zhì)量分?jǐn)?shù)采用國際標(biāo)準(zhǔn)ISO 488—2008《牛奶 脂肪含量的測定 Gerber乳脂計》測定。按照Masum等[14]的馬弗爐高溫燃燒法測定粉體灰分質(zhì)量分?jǐn)?shù)。碳水化合物質(zhì)量分?jǐn)?shù)通過100%減去蛋白質(zhì)和脂肪質(zhì)量分?jǐn)?shù)計算得到[15]。

1.3.7 蛋白質(zhì)組成分析

采用SDS-PAGE對不同乳基嬰幼兒配方乳粉中蛋白質(zhì)進(jìn)行鑒定。在還原條件下，用4%～15%的預(yù)制聚丙烯酰胺凝膠進(jìn)行電泳。將12 μL 3 mg/mL樣品溶液與12 μL溴苯酚藍(lán)混合，在100 ℃下加熱5 min，冷卻至環(huán)境溫度（25 ℃）待測。將加熱后的10 μL樣品溶液和5 μL Marker分別加載到預(yù)制凝膠上。SDS-PAGE條件：12%分離膠、5%濃縮膠，濃縮凝膠和分離凝膠分別在80 V和120 V恒壓電泳1 h。電泳完成后用考馬斯亮藍(lán)R-250染料溶液在恒溫振動篩（40 r/min）上染色2 h。隨后，定時更換去污液以去除污漬。用凝膠成像系統(tǒng)分析電泳條帶。

1.3.8 X射線光電子能譜測量表面成分

由于乳粉粉末表面幾乎被恒定成分（蛋白質(zhì)、乳糖和脂肪）所覆蓋，這3 種主要物質(zhì)由碳、氮和氧組成，因此利用XPS分析樣品表面碳、氮和氧的相對組成。采用熱K-alpha源，粉末樣品用雙面膠帶固定在硅廢料上，以確定粉末表面（～10 nm）的相對原子組成[16]。在檢測時，環(huán)境溫度25 ℃、相對濕度40%，操作程序按Gaiani等[17]的方法，以1 eV和50 ms停留時間為單位進(jìn)行掃描。利用式（2）～（4）分別計算表面蛋白、乳糖和脂肪的相對含量[17]。

式中：IC、IO、IN分別為樣品中測得的碳、氧和氮的相對含量/%；αP、α’L、α”F分別為樣品中的蛋白、乳糖和脂肪的相對含量/%；ICp、ICL、ICF分別為標(biāo)準(zhǔn)品（酪蛋白、無水乳脂和一水乳糖）中蛋白、乳糖和脂肪的碳元素相對含量/%；IOp、IOL、IOF分別為標(biāo)準(zhǔn)品（酪蛋白、無水乳脂和一水乳糖）中蛋白、乳糖和脂肪的氧元素相對含量/%；INp、INL、INF分別為標(biāo)準(zhǔn)品（酪蛋白、無水乳脂和一水乳糖）中蛋白、乳糖和脂肪的氮元素相對含量/%。

1.3.9 表面游離脂肪提取及脂肪酸測定

按照Tham等[18]的方法并略作修改，提取表面游離脂肪。將3 g嬰幼兒配方乳粉放置于裝有濾紙（Whatman 4）的玻璃漏斗中，用5 mL正己烷沿濾紙邊緣滴加洗滌，洗滌5 次，間隔15 s。收集約25 mL的濾液于玻璃培養(yǎng)皿中，并放置在通風(fēng)柜中蒸發(fā)有機(jī)溶劑，將玻璃培養(yǎng)皿在60 ℃烤箱中烘干，直至質(zhì)量穩(wěn)定。玻璃培養(yǎng)皿質(zhì)量增加量與樣品質(zhì)量之比為嬰幼兒配方乳粉表面游離脂肪酸的質(zhì)量分?jǐn)?shù)。

采用GB 5009.168—2016《食品安全國家標(biāo)準(zhǔn) 食品中脂肪酸的測定》中改進(jìn)的乙酰氯-甲醇法分析樣品表面和總脂肪酸組成。表面脂肪酸按上述方法提取，然后用乙酰氯-甲醇進(jìn)行甲基化。檢測總脂肪酸時，嬰幼兒配方乳粉直接進(jìn)行甲基化。將甲酯化樣品與一定量的水楊酸甲酯混合，作為GC-MS的內(nèi)標(biāo)。注射體積為1 μL，分流比為1∶30。樣品采用配備火焰離子化檢測器的GC-MS儀和DB-5MS極性柱（30 m×0.25 mm，0.25 μm）進(jìn)行檢測。GC-MS條件：初始溫度50 ℃，以10 ℃/min升至220 ℃，維持20 min；載氣為氦氣，流速1.1 mL/min；入口溫度280 ℃，離子源溫度230 ℃；電子電離源，電子能量70 eV。

1.3.10 掃描電子顯微鏡觀察粉末表面微觀形貌

參考Huang Shan等[19]的方法用配備鎢絲的場發(fā)射掃描電子顯微鏡分析粉末的表面形貌。粉末樣品通過將粉末安裝在碳黏接片上制備，在18 mA下濺射鍍金60 s，在30 kV加速電壓下檢測，獲得不同放大倍數(shù)的圖像，觀察粉末表面形貌。

1.4 數(shù)據(jù)處理與分析

所有實驗均做3 次重復(fù)，所得結(jié)果以平均值±標(biāo)準(zhǔn)差表示，使用SPSS 26.0軟件進(jìn)行統(tǒng)計分析，采用Student’sttest進(jìn)行顯著性分析，P＜0.05為顯著差異。用Origin Pro 2019b 9.6.5.169軟件作圖。

2 結(jié)果與分析

2.1 不同乳基嬰幼兒配方乳粉的理化性質(zhì)

2.1.1 不同乳基嬰幼兒配方乳粉的水分質(zhì)量分?jǐn)?shù)和aw

水分質(zhì)量分?jǐn)?shù)和aw是影響嬰幼兒配方粉穩(wěn)定的關(guān)鍵因素。如圖1A所示，兩種乳基嬰幼兒配方乳粉的水分質(zhì)量分?jǐn)?shù)差異顯著（P＜0.05），羊乳嬰幼兒配方乳粉整體水分質(zhì)量分?jǐn)?shù)較低，說明羊乳基比牛乳基對降低配方乳粉中水分質(zhì)量分?jǐn)?shù)更為有利。如圖1B所示，兩種乳基嬰幼兒配方乳粉的aw與水分質(zhì)量分?jǐn)?shù)呈相同的變化趨勢，即水分質(zhì)量分?jǐn)?shù)越高，aw越高。具有較高水分質(zhì)量分?jǐn)?shù)和aw的嬰幼兒配方乳粉更易出現(xiàn)無定形乳糖吸濕產(chǎn)生結(jié)塊的現(xiàn)象，導(dǎo)致粉末氧化變質(zhì)速率加快，促進(jìn)美拉德反應(yīng)[20]，與Cheng Hong等[21]的研究結(jié)果一致。

圖1 不同乳基嬰幼兒配方乳粉的水分質(zhì)量分?jǐn)?shù)（A）和aw（B）Fig.1 Water content (A) and water activity (B) of infant formula

2.1.2 不同乳基嬰幼兒配方乳粉的玻璃化轉(zhuǎn)變溫度

Tg是無定形乳糖由“亞穩(wěn)定”玻璃化狀態(tài)向橡膠化狀態(tài)轉(zhuǎn)變的溫度，是乳粉結(jié)塊的重要指標(biāo)。DSC曲線在80 ℃左右開始出現(xiàn)下降時由儀器對下降曲線作切線，切點溫度即為Tg。由圖2A可知，羊乳嬰幼兒配方粉各階段Tg均顯著高于牛乳樣品（P＜0.05），且羊乳和牛乳配方乳粉均為1段Tg高于2段和3段。羊乳嬰幼兒配方乳粉Tg整體高于牛乳嬰幼兒配方乳粉可能與aw相關(guān)，aw越低，Tg越高，這與Tham等[22]的研究結(jié)果一致。此外，先前的研究也報道了部分結(jié)晶的乳清粉中乳糖的結(jié)晶被延遲[23]，這是由于蛋白質(zhì)的存在，這些蛋白質(zhì)在分子水平上影響乳糖-乳糖相互作用，進(jìn)而影響玻璃化轉(zhuǎn)變，所以Tg在樣品間表現(xiàn)出的差異也可能是因為蛋白組成不同。而兩組樣品均表現(xiàn)為1段較2段和3段Tg高的原因可能歸結(jié)為麥芽糊精的存在，在相同條件下含有麥芽糊精的嬰幼兒配方乳粉Tg會高于不含麥芽糊精的嬰幼兒配方乳粉[24]。以往研究認(rèn)為Tg對粉末的穩(wěn)定性有顯著影響[25]。Tg越低，粉末的分子流動性越大，黏度越低，有利于乳糖的結(jié)晶。隨著乳糖結(jié)晶的形成，粉末容易變質(zhì)，美拉德反應(yīng)加劇，表面游離脂肪增加，出現(xiàn)粉末團(tuán)聚。Tg越高，乳糖結(jié)晶發(fā)生越晚，乳粉穩(wěn)定性越好。由于羊乳嬰幼兒配方乳粉的Tg較高，乳糖結(jié)晶的發(fā)生較牛乳乳粉延遲，從而使羊乳嬰幼兒配方乳粉在貯存過程中較牛乳嬰幼兒配方乳粉更穩(wěn)定。

圖2 不同乳基嬰幼兒配方乳粉的DSC曲線（A）和Tg（B）Fig.2 DSC curve (A) and Tg (B) of infant formula powders made from different milks

2.1.3 不同乳基嬰幼兒配方乳粉的乳糖結(jié)晶度和溶解度

研究發(fā)現(xiàn)，α-乳糖一水合物和無水α∶β乳糖晶體（物質(zhì)的量比5∶3）結(jié)晶峰的特征峰分別在19.1°和20.1°處[22,26]，用峰值高度量化乳糖的結(jié)晶度。本研究中所有配方粉中均沒有檢測到顯著的結(jié)晶峰。如圖3A顯示，所有粉末的結(jié)晶度均無顯著差異（P＞0.05），表明嬰幼兒配方乳粉粉末中乳糖均以無定形狀態(tài)存在，沒有明顯的結(jié)晶，說明不同來源的乳基對配方乳粉的乳糖結(jié)晶度沒有影響。如圖3B所示，嬰幼兒配方乳粉的溶解度在92%～95%范圍內(nèi)，兩種乳基嬰幼兒配方乳粉均表現(xiàn)出1段配方乳粉溶解度顯著大于2段和3段配方乳粉（P＜0.05），2段和3段間無顯著差異（P＞0.05）。產(chǎn)生這種現(xiàn)象的原因可能是1段配方乳粉中含有麥芽糊精，2段和3段配方乳粉的成分和乳糖結(jié)晶度相似導(dǎo)致其溶解度差異不顯著[27]。

圖3 不同乳基嬰幼兒配方乳粉的乳糖結(jié)晶度（A）和溶解度（B）Fig.3 Lactose crystallinity (A) and solubility (B) of infant formula

2.1.4 不同乳基嬰幼兒配方乳粉的色度

配方粉的顏色變化作為美拉德反應(yīng)的伴隨反應(yīng)，能夠反映美拉德反應(yīng)的進(jìn)程。如圖4A所示，除3段羊乳嬰幼兒配方乳粉外，其余樣品L*值均差異不顯著（P＞0.05）。如圖4B所示，b*值在各嬰幼兒配方乳粉中差異顯著（P＜0.05），較高的b*值表明發(fā)生美拉德反應(yīng)的可能性更大。羊乳嬰幼兒配方乳粉的b*值在各階段均顯著低于牛乳嬰幼兒配方乳粉（P＜0.05），這與aw變化趨勢一致。Cheng Hong等[21]研究證明，aw對嬰兒配方乳粉的褐變至關(guān)重要，在aw較高時，乳糖更容易吸收水分并結(jié)晶，進(jìn)一步促進(jìn)美拉德反應(yīng)，使乳粉黃色加深。

圖4 不同乳基嬰幼兒配方乳粉的色度Fig.4 Color parameters of infant formula made from different milks

2.2 不同乳基嬰幼兒配方乳粉的表面組成和總體組成

2.2.1 不同乳基嬰幼兒配方乳粉的化學(xué)組成

如表1所示，在相同階段，牛乳嬰幼兒配方乳粉蛋白質(zhì)量分?jǐn)?shù)在略高于羊乳嬰幼兒配方乳粉，兩者脂肪、碳水化合物和灰分質(zhì)量分?jǐn)?shù)無明顯差異；隨著階段的改變，2段和3段羊乳與牛乳嬰幼兒配方乳粉的蛋白質(zhì)量分?jǐn)?shù)明顯高于1段，而脂肪質(zhì)量分?jǐn)?shù)較低，碳水化合物及灰分質(zhì)量分?jǐn)?shù)未發(fā)生明顯改變。

表1 不同乳基嬰幼兒配方乳粉的組成Table 1 Composition of goat and cow milk infant formula

2.2.2 不同乳基嬰幼兒配方乳粉的蛋白質(zhì)成分特性

如圖5所示，不同乳基嬰幼兒配方乳粉中乳清蛋白組成無顯著差異，而酪蛋白組成有明顯不同，在羊乳嬰幼兒配方乳粉中發(fā)現(xiàn)了較多的β-酪蛋白。在乳液的蒸發(fā)濃縮和均質(zhì)過程中，蛋白質(zhì)優(yōu)先吸附在新形成的脂肪球表面，使乳液形成穩(wěn)定的體系，因此在制備粉末時，油相應(yīng)穩(wěn)定在粉體內(nèi)部，盡量減少向表面遷移，防止造成粉末發(fā)生嚴(yán)重的物理和化學(xué)變化。不同蛋白質(zhì)組成對吸附性能有影響，乳清蛋白主要由α-乳白蛋白和β-乳球蛋白組成[28]，α-乳清蛋白和β-乳球蛋白雖然同樣能吸附在脂肪表面，但在含有β-酪蛋白的體系中，β-酪蛋白會優(yōu)先吸附在脂肪表面形成較為穩(wěn)定的結(jié)構(gòu)[4,29-30]。研究發(fā)現(xiàn)，在均質(zhì)過程中，酪蛋白膠束比乳清蛋白更容易吸附在脂肪界面[31]。Ye Aiqian等[6]研究也發(fā)現(xiàn)，蒸發(fā)過程中脂肪小球表面的酪蛋白含量顯著增加，而乳清蛋白含量增加相對較少。蛋白質(zhì)包覆于脂肪小球表面形成顆粒，提高脂肪小球顆粒穩(wěn)定性，從而減緩后期粉末顆粒性能變差。因此，不同乳基嬰幼兒配方乳粉中酪蛋白的差異可能對乳粉的表面脂肪組成和游離脂肪含量有決定性影響。

圖5 不同乳基嬰幼兒配方乳粉的還原型SDS-PAGE圖譜Fig.5 Reducing SDS-PAGE patterns of infant formula powders made from different milks

2.2.3 不同乳基嬰幼兒配方乳粉的表面成分分析

粉末的表面組成對顆粒的團(tuán)聚、脂肪氧化和溶解性有重要意義。如圖6所示，顆粒表面成分主要為脂肪（＞50%），其次為乳糖（＞20%）和蛋白質(zhì)（11%～18%）。乳粉顆粒表面脂肪相對含量過高通常是噴淋過程中乳脂組分遷移速率不同造成的，高分子質(zhì)量組分的擴(kuò)散系數(shù)較小，其向中心的遷移速率較慢，與其他成分相比，脂肪的分子質(zhì)量較小，遷移速率較快，因此脂肪在顆粒的表面堆積。受乳組分遷移速率的影響，其他組分在總體組成和表面組成上也存在差異，尤其是乳粉中乳糖在總體組分中的相對含量約為50%（表1），而表面組成中乳糖相對含量僅約為20%。早期研究已有關(guān)于顆粒表面成分和總體成分差異的報道[32-33]。不同乳基嬰幼兒配方乳粉的表面脂肪相對含量存在顯著差異，不同階段羊乳嬰幼兒配方乳粉的表面脂肪相對含量均顯著低于牛乳嬰幼兒配方乳粉（P＜0.05）。嬰幼兒配方乳粉表面存在大量脂肪，使粉末顆粒黏度改變，易形成團(tuán)聚[34]。表面脂肪相對含量的增加也會增加乳粉的氧化酸敗敏感性[35]。與牛乳嬰幼兒配方乳粉相比，羊乳嬰幼兒配方乳粉具有顯著較低的表面脂肪相對含量和顯著較高的表面乳糖相對含量。本實驗中各配方乳粉乳糖均處于無定形狀態(tài)，粉末表面被無定形乳糖所覆蓋會阻止內(nèi)部脂肪向外遷移，這與羊乳嬰幼兒配方乳粉較低的表面脂肪相對含量相互印證。

圖6 不同乳基嬰幼兒配方乳粉的表面成分Fig.6 Surface composition of infant formula made from different milks

2.2.4 不同乳基嬰幼兒配方乳粉的游離脂肪酸組成

由圖7可知，不同乳基嬰幼兒配方乳粉中提取的表面游離脂肪質(zhì)量分?jǐn)?shù)具有顯著差異（P＜0.05）。羊乳嬰幼兒配方乳粉的表面游離脂肪酸質(zhì)量分?jǐn)?shù)顯著低于牛乳嬰幼兒配方乳粉（P＜0.05）。而造成這種差異的原因是不同乳基嬰幼兒配方乳粉蛋白組成不同，導(dǎo)致顆粒穩(wěn)定性不同。羊乳嬰幼兒配方乳粉中β-酪蛋白含量較高，β-酪蛋白優(yōu)先吸附在脂肪球表面，使釋放到表面的脂肪量較少。

圖7 不同乳基嬰幼兒配方乳粉的表面游離脂肪酸質(zhì)量分?jǐn)?shù)Fig.7 Surface free fatty acid composition of infant formula powders made from different milks

使用GC-MS分析牛乳與羊乳嬰幼兒配方乳粉總脂肪酸和表面游離脂肪酸組成，如表2所示，與總脂肪酸組成相比，表面游離脂肪酸中飽和脂肪酸（月桂酸（C12:0）、肉豆蔻酸（C14:0）、棕櫚酸（C16:0）和硬脂酸（C18:0））相對含量較高；在總脂肪酸中不飽和脂肪酸含量較高，特別是油酸（C18:1）和亞油酸（C18:2）[35]，這一現(xiàn)象可能與顆粒表面蛋白的相互作用有關(guān)[36]，此外，由于脂肪酸之間形成了共晶相，也可能與共晶相中的分子相互作用有關(guān)[37]。與羊乳嬰幼兒配方乳粉相比，牛乳嬰幼兒配方乳粉表面游離脂肪酸中含有較多的不飽和脂肪酸，特別是油酸（C18:1）；不飽和脂肪酸的存在使配方乳粉粉末更易被氧化，導(dǎo)致在貯存過程中產(chǎn)生異味[38]，且不飽和脂肪酸熔化溫度較低，易與脂肪酸鏈橋接產(chǎn)生結(jié)塊[39]。該結(jié)果說明羊乳嬰幼兒配方乳粉較牛乳嬰幼兒配方乳粉穩(wěn)定性更好。

表2 不同乳基嬰幼兒配方乳粉的總脂肪酸和表面游離脂肪酸組成及相對含量Table 2 Fatty acid composition of total fat and surface free fat in goat and cow milk infant formula%

2.2.5 不同乳基嬰幼兒配方乳粉表面微觀形貌

如圖8所示，羊乳嬰幼兒配方乳粉中，與2段和3段樣品相比，1段樣品顆粒更團(tuán)聚。而牛乳嬰幼兒配方乳粉1段和3段樣品較2段樣品中顆粒更團(tuán)聚。牛乳嬰幼兒配方乳粉的顆?？傮w較羊乳嬰幼兒配方乳粉更團(tuán)聚、更致密。這可能是由于牛乳嬰幼兒配方乳粉具有較低的Tg和較高的表面游離脂肪質(zhì)量分?jǐn)?shù)。羊乳和牛乳嬰幼兒配方乳粉不同階段樣品顆粒的表面微觀形貌沒有明顯差異，但牛乳嬰幼兒配方乳粉粉體顆粒表面的粗糙度明顯高于羊乳嬰幼兒配方乳粉。上述結(jié)果表明，羊乳嬰幼兒配方乳粉低Tg和高表面脂肪質(zhì)量分?jǐn)?shù)有利于粉末團(tuán)聚，而表面粗糙度較高是由于乳糖晶體的存在[40]。

圖8 不同乳基嬰幼兒配方乳粉的表面微觀形貌Fig.8 SEM images of goat and cow milk infant formula

3 結(jié) 論

羊乳嬰幼兒配方乳粉與牛乳嬰幼兒配方乳粉相比，水分質(zhì)量分?jǐn)?shù)和aw、b*值較低，Tg較高，說明與牛乳嬰幼兒配方乳粉相比，羊乳嬰幼兒配方乳粉理化性質(zhì)較好。本研究中所有嬰幼兒配方乳粉的乳糖結(jié)晶度相似且極低，表明乳基的不同對乳糖結(jié)晶度無影響。通過SDSPAGE分析發(fā)現(xiàn)，羊乳配方乳粉中β-酪蛋白含量較高，酪蛋白的含量差異影響了乳粉粉末表面成分的組成；XPS結(jié)果證實，羊乳嬰幼兒配方乳粉具有較高的表面蛋白質(zhì)相對含量以及較低的脂肪相對含量，表面游離脂肪酸質(zhì)量分?jǐn)?shù)也證實了這一趨勢。通過GC-MS進(jìn)一步分析表面游離脂肪酸和總脂肪酸組成，發(fā)現(xiàn)嬰幼兒配方乳粉中均表現(xiàn)出表面游離脂肪酸飽和總脂肪酸相對含量較高，以油酸（C18:1）為代表的不飽和脂肪酸相對含量較低。通過SEM觀察發(fā)現(xiàn)，與羊乳嬰幼兒配方乳粉相比，牛乳嬰幼兒配方乳粉由于表面脂肪含量較高，其粉末顆粒更團(tuán)聚、更致密。這些發(fā)現(xiàn)將為開發(fā)基于羊乳的嬰幼兒配方乳粉提供較好的理論指導(dǎo)，有助于生產(chǎn)更穩(wěn)定的羊乳配方乳粉。