不同工艺对配方奶粉中营养素稳定性的影响研究

时间：2024-07-28

文/孙健王青云宫春颖

（黑龙江省完达山乳业股份有限公司）

营养素是指通过食物获得，经过人体消化、吸收和代谢，维持人体生命活动的物质[1]。通常情况下将营养素分为宏量营养素和微量营养素两大类。微量营养素又主要分为维生素和矿物质，它们是维持机体正常生理功能所必需的重要物质，对促进生长发育和新陈代谢起着重要作用[2]。根据各国的防治经验，平衡膳食、食物强化、应用营养素补充剂是改善人群微量营养素缺乏的3 种主要措施[3]。近年来，中国奶粉行业发展迅速，市场竞争已经进入白热化。目前市场销售的各类配方奶粉，无论是进口品牌还是国产品牌，产品质量良莠不齐。面对日益增长的市场需求，如何保证产品质量稳定将是所有生产企业需要面临的问题。

配方奶粉中微量营养素的稳定性受生产工艺影响较大，不同生产工艺对配方奶粉中微量营养素的稳定性会产生不同影响。按照生产工艺划分，目前常用的配方奶粉生产工艺主要有干法工艺、湿法工艺以及干湿复合工艺。干法工艺生产过程中，由于微量营养素的添加量极少，直接投料时难以混合均匀，且极易造成摄入过量或不足的情况[4]。湿法工艺生产过程中，由于光、热、氧气以及离子间的相互作用等因素影响，微量营养素会发生不同程度的降解[5]，营养素的损失情况高于干法工艺，且由于能耗原因导致生产成本也高于干法工艺[6]。因此，在配方奶粉生产过程中，如何选择适宜的生产工艺以确保微量营养素既不会发生过度降解损失，又能混合均匀，对于生产企业具有重要的研究意义。

1 材料与方法

1.1 主要原辅料

微量营养素强化剂（北京金康普食品科技有限公司）；全脂乳粉（北安完达山乳品有限公司）；乳清蛋白粉（德国米莱公司）；脱盐乳清粉（法国红鸟公司）。

1.2 主要仪器设备

电子天平，气相色谱仪，高效液相色谱仪，荧光分光光度计，原子吸收分光光度计，恒温干燥箱，恒温培养箱。

1.3 过程及方法

1.3.1 过程

分别对干法工艺和湿法工艺生产过程中各微量营养素的稳定性进行验证。具体过程为首先设定相同的微量营养素初始理论值，然后采取五点取样的方式取样，分别检测不同生产工艺生产的配方奶粉中微量营养素含量，计算不同生产工艺条件下微量营养素的加工损失率和混合均匀度。

1.3.2 方法

按照《食品安全国家标准婴儿配方食品》和《食品安全国家标准较大婴儿和幼儿配方食品》中规定的微量营养素检验方法进行检测，每个样品做2 个平行样以验证检测数据精确性。同时，采用单因素方差分析方法，设定显著性水平为p＜0.05。

1.3.3 计算方法

不同生产工艺条件下各微量营养素的损失率和均匀度计算公式如下：

图1 干法工艺条件下微量营养素的损失率

2 结果与分析

2.1 干法工艺条件下微量营养素稳定性分析

干法工艺主要工艺流程为：原辅料及包装材料验收→轨道紫外杀菌→配料（三维预混）→混合（绞笼干混）→包装及金属探测。

干法工艺生产过程中主要关键控制点为预混和干混两部分。预混部分在三维预混罐中完成，时间控制为5 min，干混部分在真空绞笼混料机中完成，时间控制在10 min。整个生产加工过程没有任何受热处理和水溶工序，因此可以保证微量营养素的含量不会发生明显热损失和离子交换降解。但由于原辅料的流动性和组织状态存有差异，易造成微量营养素混合不均匀，因此，微量营养素的混合均匀度是否得到有效控制，是验证干法工艺条件下微量营养素稳定性的重要指标。

2.1.1 干法工艺条件下微量营养素的损失率

采取五点取样法采集试验样品并进行检测，与初始理论值对比，验证微量营养素在干法工艺条件下的损失率，结果如图1所示。结果表明，采用干法工艺进行配方奶粉生产加工，微量营养素的含量未发生明显变化。此外，在实验过程中维生素B2、叶酸、泛酸、生物素以及铜5 种营养素发生负损失，可能是由于样品检测值存在偏差，且其偏差率未超过5.0%，符合国家标准检测方法规定的偏差范围。

2.1.2 干法工艺条件下微量营养素的混合均匀度

采取五点取样法采集试验样品并进行检测，同时以营养素初始理论值为参照，验证微量营养素在干法工艺条件下的混合程度，结果如图2所示。结果表明，采用干法工艺进行配方粉生产加工，在采取相同扩倍方式和数量级的基础上，大部分微量营养素具有良好的分散性，混合均匀度＞95.0%；混合均匀性较差的营养素是维生素B12、叶酸以及硒，混合均匀度均＜90.0%。如仍考虑采用干法工艺进行生产加工，则应重新调整上述3 种微量营养素的扩倍数量级或者采取更长的预混时间及改变预混方式，以保证其混合均匀度达到95.0%以上，从而保证产品质量均一稳定。

2.2 湿法工艺条件下营养素稳定性分析

湿法工艺主要工艺流程为：原辅料验收→离心净乳→巴氏杀菌→降温贮存→真空混合配料→高压均质→杀菌浓缩→喷雾干燥→流化床凉粉→包装。

湿法工艺生产过程中主要关键控制点为溶解配料、杀菌浓缩和喷雾干燥3 部分。在生产加工前期，采用真空混料器进行循环往复交叉溶解配料，可以最大程度地提高微量营养素的溶解性和混合均匀性。由于配料溶解时间较长，且加工后期经过95 ℃高温瞬时杀菌浓缩和喷雾干燥等热处理工序，易造成微量营养素的热损失，因此，湿法工艺生产过程中应重点关注微量营养素的损失情况。

2.2.1 湿法工艺条件下微量营养素的损失率

图2 干法工艺条件下微量营养素的混合程度

图3 湿法工艺各微量营养素损失率

图4 湿法工艺各微量营养素混合程度

采取五点取样法采集试验样品并进行检测，与初始理论值对比，验证微量营养素在湿法工艺条件下的损失率，结果如图3所示。结果表明，采用湿法工艺进行配方粉生产加工，除泛酸和生物素外，其它维生素类营养素均发生不同程度的损失，其中，维生素C的损失率最高，约为34.8%；脂溶性维生素损失率高于水溶性维生素（维生素C除外），且损失率较高，约为20.0%，说明此类营养素不适宜采用湿法工艺添加或不适宜直接用水进行溶解添加；除铁和锌的损失率超过10.0%外，其余矿物质营养素均具有较好的稳定性，矿物质类营养素发生损失的主要原因是溶解后离子间相互作用或溶解效果不佳导致物理性过滤损失，因此在湿法工艺生产过程中必须将矿物质类营养素单独溶解，同时注意控制水溶时间和温度。

2.2.2 湿法工艺条件下微量营养素的混合均匀度

采取五点取样法采集试验样品并进行检测，同时以营养素初始理论值为参照，验证微量营养素在湿法工艺条件下的混合程度，结果如图4所示。结果表明，采用湿法工艺进行配方粉生产加工，微量营养素可获得良好的分散溶解性，其混合均匀度均＞95.0%。如不考虑微量营养素的含量损失和产品添加成本，湿法工艺是较为适宜的配方奶粉生产加工工艺。