零添加高鈣奶的研發(fā)

董人富

摘 要：本文以法律法規(guī)為基礎(chǔ)，通過(guò)穩(wěn)定性分析和風(fēng)味品嘗實(shí)驗(yàn)，篩選出了比輕質(zhì)碳酸鈣和乳礦物鹽更適合高鈣奶的鈣源——牛奶蛋白粉；確定了以牛奶蛋白粉為鈣源，不添加穩(wěn)定劑高鈣奶的最適超高溫瞬時(shí)滅菌條件為溫度136 ℃、保持時(shí)間3 s，為行業(yè)開辟零添加高鈣牛奶新品類奠定基礎(chǔ)。

關(guān)鍵詞：零添加；高鈣奶；牛奶蛋白粉

Research and Development of No Additive High-Calcium Milk

DONG Renfu

（Nanping Food and Drug Enforcement Branch， Nanping 354200， China）

Abstract： Based on laws and regulations， the study screens out milk protein powder which is more suitable for high-calcium milk than light calcium carbonate and milk mineral salt， through stability analysis and taste experiments. And the optimum ulrta-high temperature instaneous sterilization conditions of no additive high-calcium milk which uses milk protein powder as calcium source are confirmed（temperature 136 ℃， holding time 3 s）.The study lays a foundation for the development of a new category of no additive high-calcium milk in the industry.

Keywords： no additive; high-calcium milk; milk protein powder

鈣是人體中的重要礦物質(zhì)之一，占人體重的1.5%～2.0%，當(dāng)人體中鈣攝入量不足時(shí)會(huì)導(dǎo)致各種疾病，嚴(yán)重影響身體健康[1]。乳制品是人體攝入鈣質(zhì)的重要食物來(lái)源，每100 g普通牛奶中含鈣元素100 mg左右。與普通牛奶相比，經(jīng)鈣強(qiáng)化后的高鈣牛奶，不但保留了人體所需的全部營(yíng)養(yǎng)，還提供了更多的利于人體的鈣質(zhì)[2]。本文以輕質(zhì)碳酸鈣、乳礦物鹽和牛奶蛋白粉等鈣源為研究對(duì)象，篩選優(yōu)質(zhì)鈣源，探究產(chǎn)品超高溫瞬時(shí)滅菌條件，并對(duì)產(chǎn)品進(jìn)行長(zhǎng)期穩(wěn)定性考察，旨在為高鈣牛奶零添加品類的研制提供參考。

1 材料與方法

1.1 材料與試劑

輕質(zhì)碳酸鈣，建德市興隆鈣粉有限公司（以下簡(jiǎn)稱建德興隆）；乳礦物鹽、牛奶蛋白粉，丹麥阿拉食品原料有限公司（以下簡(jiǎn)稱丹麥阿拉）。

硝酸（HNO₃），優(yōu)級(jí)純；氬氣（Ar）：氬氣≥99.995%或液氬；氦氣（He）：氦氣≥99.995%；金元素（Au）溶液，濃度為1 000 mg·L^-1；淀粉酶，酶活力≥1.5 U·mg^-1；氨水，質(zhì)量分?jǐn)?shù)約25%；乙醇，體積分?jǐn)?shù)至少為95%；半胱氨酸鹽酸鹽、標(biāo)準(zhǔn)鈣儲(chǔ)備液、葡萄糖胰蛋白陳瓊脂、甲醇、濃鹽酸、三氟乙酸、乙酸銨、糠氨酸、硫酸銅、硫酸鉀、硫酸、硼酸、甲基紅指示劑、溴甲酚綠指示劑、亞甲基藍(lán)指示劑、氫氧化鈉、無(wú)水乙醚、石油醚、剛果紅、鹽酸和碘。

1.2 儀器與設(shè)備

電感耦合等離子體質(zhì)譜儀（ICP-MS）、分析天平、微波消解儀（配聚四氟乙烯消解內(nèi)罐）、恒溫干燥箱、控溫電熱板、超聲水浴箱、培養(yǎng)箱、恒溫水浴鍋、無(wú)菌培養(yǎng)皿、高效液相色譜儀、凱氏定氮儀、離心機(jī)、電子天平、定氮蒸餾裝置、電熱鼓風(fēng)干燥箱、干燥器、抽脂瓶、磁力攪拌器和pH計(jì)。

1.3 實(shí)驗(yàn)方法

1.3.1 高鈣原料篩選試驗(yàn)方案

（1）工藝流程。原料乳驗(yàn)收→配料→預(yù)熱→均質(zhì)→殺菌→冷卻→灌裝。具體操作步驟如下。①原料乳驗(yàn)收。對(duì)原料乳進(jìn)行酸度、細(xì)菌數(shù)測(cè)定、感官檢驗(yàn)、抗生素檢測(cè)。②配料。取生牛乳850 g，水浴加熱至50 ℃，加入經(jīng)45～50 ℃水合30 min的高鈣原料，使用剪切機(jī)進(jìn)行剪切混合5 min，剪切速度為2 000 r·min^-1，用生牛乳將混合液定量至1 000 g。③預(yù)熱。水浴加熱至65 ℃。④均質(zhì)。采用二級(jí)均質(zhì)機(jī)進(jìn)行均質(zhì)，二級(jí)均質(zhì)壓力為5 MPa，一級(jí)均質(zhì)壓力為20 MPa。⑤殺菌。水浴加熱至95 ℃，保溫5 min進(jìn)行殺菌。⑥冷卻。使用冰水水浴冷卻20 min。⑦灌裝。無(wú)菌灌裝。

（2）樣品穩(wěn)定性觀察方法。取冷卻未灌裝的高鈣奶產(chǎn)品，放置在2～6 ℃冰箱中冷藏，每天肉眼觀察冷藏樣品沉淀產(chǎn)生的情況，并記錄沉淀產(chǎn)生的初始時(shí)間。通過(guò)沉淀產(chǎn)生的時(shí)間確認(rèn)樣品穩(wěn)定性的優(yōu)劣。

（3）樣品感官品嘗測(cè)試試驗(yàn)方法。組織10名感官品鑒員對(duì)生產(chǎn)樣品進(jìn)行評(píng)價(jià)，評(píng)價(jià)標(biāo)準(zhǔn)如表1。通過(guò)感官評(píng)價(jià)結(jié)果，確認(rèn)樣品口味的優(yōu)劣。

1.3.2 超高溫瞬時(shí)滅菌試驗(yàn)方案

（1）滅菌方法。使用超高溫殺菌設(shè)備對(duì)高鈣奶樣品進(jìn)行殺菌，實(shí)驗(yàn)條件如表2所示。

（2）理化指標(biāo)測(cè)定。取經(jīng)超高溫瞬時(shí)滅菌后的樣品，以如下方法測(cè)定樣品滅菌后鈣、耐熱芽孢、糠氨酸含量，并通過(guò)樣品滅菌后鈣、耐熱芽孢、糠氨酸含量變化情況，確認(rèn)超高溫瞬時(shí)滅菌最適的溫度和時(shí)間。①鈣檢測(cè)參考《食品安全國(guó)家標(biāo)準(zhǔn) 食品中鈣的測(cè)定》（GB 5009.92—2016）中的電感耦合等離子體質(zhì)譜法（第四法）。②耐熱芽孢檢測(cè)參考《乳與乳制品中嗜冷菌、需氧芽孢及嗜熱需氧芽孢數(shù)的測(cè)定》（NY/T1331—2007）。③糠氨酸檢測(cè)參考《巴氏殺菌乳和UHT滅菌乳中復(fù)原乳的鑒定》（NY/T 939—2016）。

1.3.3 高鈣奶產(chǎn)品長(zhǎng)期穩(wěn)定性試驗(yàn)方案

按前步驟（1.3.2）確認(rèn)的最適滅菌溫度和時(shí)間，對(duì)高鈣奶樣品進(jìn)行滅菌，無(wú)菌灌裝后，常溫保存樣品，并在0個(gè)月、3個(gè)月、5個(gè)月、7個(gè)月、9個(gè)月的時(shí)間節(jié)點(diǎn)，按照如下方法對(duì)樣品pH值、蛋白質(zhì)、脂肪和鈣含量進(jìn)行測(cè)定，并以高鈣奶樣品的pH值、蛋白質(zhì)、脂肪和鈣含量隨時(shí)間變化穩(wěn)定與否，確認(rèn)滅菌高鈣奶的長(zhǎng)期穩(wěn)定性。①蛋白質(zhì)檢測(cè)參考《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）。②脂肪檢測(cè)參考《食品安全國(guó)家標(biāo)準(zhǔn) 食品中脂肪的測(cè)定》GB 5009.6—2016（第三法）。③pH值檢測(cè)方法。取100 mL樣品，用磁力攪拌器混合均勻，插入pH計(jì)，待數(shù)值穩(wěn)定后記錄pH值。

2 結(jié)果與分析

2.1 高鈣原料的篩選

2.1.1 信息檢索情況

按照《食品安全國(guó)家標(biāo)準(zhǔn) 食品添加劑使用標(biāo)準(zhǔn)》（GB 2760—2014）[3]、《衛(wèi)生部關(guān)于批準(zhǔn)茶葉籽油等7種物品為新資源食品的公告（2009第18號(hào)）》[4]《食品安全國(guó)家標(biāo)準(zhǔn) 乳粉》（GB 19644—2010）等法律法規(guī)的要求，碳酸鈣、乳礦物鹽和牛奶蛋白粉均可作為高鈣奶的原料（表3）。碳酸鈣的鈣含量最高，價(jià)格便宜，也是目前市面上高鈣調(diào)制乳中最常用的高鈣原料，但是，它屬于食品添加劑，需要用到穩(wěn)定體系；乳礦物鹽的鈣含量較高，來(lái)源于乳清，是通過(guò)膜分離技術(shù)將牛乳中天然存在的鈣及礦物質(zhì)鹽經(jīng)濃縮得到，屬于新食品原料[5]；牛奶蛋白粉的鈣含量較低，但牛奶蛋白粉中的鈣主要來(lái)源于牛奶中的酪蛋白結(jié)合的鈣離子，這種形式的鈣更有利于人體吸收與利用[6]。

2.1.2 穩(wěn)定性方面

由表4可知，以輕質(zhì)碳酸鈣和乳礦物鹽為高鈣原料的樣品放置第5天出現(xiàn)沉淀，以牛奶蛋白粉為高鈣原料的樣品放置第30天觀察到出現(xiàn)沉淀，說(shuō)明在不添加任何穩(wěn)定劑的情況下，牛奶蛋白粉作為高鈣原料，其產(chǎn)品的穩(wěn)定性更優(yōu)。加入牛奶蛋白粉的高鈣奶無(wú)需穩(wěn)定劑的原因可能是牛奶蛋白粉中的蛋白主要以酪蛋白為主，酪蛋白中絲氨酸的磷酸殘基與鈣離子穩(wěn)定結(jié)合[4]，溶于牛乳后，形成酪蛋白酸鈣-磷酸鈣復(fù)合膠束，具有良好的穩(wěn)定性[7]。同時(shí)，牛奶蛋白作為蛋白質(zhì)的一種，本身具蛋白質(zhì)的功能特性，如乳化性、增稠性等，從而提高產(chǎn)品的穩(wěn)定性[8]。

2.1.3 風(fēng)味品嘗方面

由表4可知，以輕質(zhì)碳酸鈣為高鈣原料的樣品奶香一般，有粉澀感；以乳礦物鹽為高鈣原料的樣品奶香濃郁，有粉澀感；以牛奶蛋白粉為高鈣原料的樣品奶香濃郁，口感順滑。因此，在不添加任何穩(wěn)定劑的情況下，以3種高鈣原料為產(chǎn)品的風(fēng)味品嘗結(jié)果為牛奶蛋白粉＞乳礦物鹽＞輕質(zhì)碳酸鈣。

2.2 超高溫瞬時(shí)滅菌條件的確定

由表5可知，超高溫滅菌溫度136～138 ℃和保持時(shí)間3～5 s，對(duì)樣品中的鈣含量和耐熱芽孢數(shù)量沒(méi)有顯著性影響，而耐熱芽孢殘留菌引起的變質(zhì)是影響超高溫瞬時(shí)滅菌奶制品質(zhì)量的主要因素之一[9]。所以在滅菌溫度136～138 ℃和保持時(shí)間3～5 s，提高溫度和時(shí)間對(duì)提高產(chǎn)品質(zhì)量沒(méi)有顯著作用。隨著殺菌溫度的提高和保持時(shí)間的延長(zhǎng)，糠氨酸含量也相應(yīng)提高，而糠氨酸是美拉德反應(yīng)的重要產(chǎn)物，其可以間接反映牛奶熱處理過(guò)程中賴氨酸營(yíng)養(yǎng)成分的損失程度[10]。這表明樣品在超高溫滅菌溫度136 ℃和保持時(shí)間3 s的條件下，營(yíng)養(yǎng)成分保留最佳。綜上，超高溫滅菌溫度136 ℃和保持時(shí)間3 s是最佳的超高溫瞬時(shí)滅菌條件。

2.3 高鈣奶產(chǎn)品的長(zhǎng)期穩(wěn)定性考察

由表6可知，高鈣奶產(chǎn)品在超高溫滅菌溫度136 ℃和保持時(shí)間3 s滅菌后，1～9個(gè)月的時(shí)間內(nèi)，pH值、蛋白質(zhì)、脂肪和鈣含量等理化指標(biāo)均比較穩(wěn)定，變化不大，反映了該高鈣奶產(chǎn)品在較長(zhǎng)時(shí)期（1～9月）內(nèi)的穩(wěn)定性較好，也說(shuō)明了該零添加高鈣奶產(chǎn)品可能會(huì)具有較長(zhǎng)的貨架期。

3 結(jié)論

本文篩選出了比輕質(zhì)碳酸鈣和乳礦物鹽更適合高鈣奶的鈣源——牛奶蛋白粉，確定了以牛奶蛋白粉為鈣源，不添加穩(wěn)定劑高鈣奶的最適超高溫瞬時(shí)滅菌條件為溫度136 ℃、保持時(shí)間3 s，為開辟零添加高鈣牛奶新品類奠定了基礎(chǔ)。

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