奶粉品質分級標準和加工技術研究

文/顧佳升

（上海奶業行業協會）

1970年以前，全球奶粉加工工藝技術的研究曾高度聚焦于“復原的方便性（instant，國內習慣稱其為速溶性）”。然而當難題臨近突破之際，有些學者關注到了奶粉工藝的另一個問題：為什么在不同的工藝下獲得的奶粉，經沖調之后的復原乳，盡管它們的脂肪和蛋白等含量基本相仿，但是在色、香、味和質地、組織狀態等各項感官指標上相去甚遠？這一問題很快就成了一個新的熱點。進一步的研究發現，感官評定的結果與奶粉里的乳清蛋白變性程度呈現高度相關性。由此產生了奶粉加工技術的一次重大升級轉型，至今方興未艾。

然而我國奶業沒能及時跟進奶粉工藝的重要技術進步，因為那時正在準備接受“再制奶的援助”和隨后熱衷于液態奶UHT技術和設備的引進，根本沒有可能理解和接受“熱傷害牛奶（heating damage of milk）”的概念。因此至今，盡管在液態奶領域內情況開始有所改變[1]，但對干燥奶制品的認識依然處在茫然之中。這個情況值得引起高度重視。

1 乳清蛋白氮指數（WPNI）檢測方法標準

美國干乳制品研究所（American Dry Milk Institute，Inc.）綜合了當時的研究結果，尤其在歐美早期形成的測定“熱處理系數”（指：pH值為4.8時，不溶性氮元素的百分數）的基礎上，于1968年率先提出了一個新的檢驗方法標準《脫脂奶粉中未變性的乳清蛋白氮指數的測定（Determination of Undenaturated Whey Protein Nitrogen in Non-fat Dry Milk[WPNI]）》（指：溶解在飽和食鹽溶液中的、尚未變性部分的乳清蛋白所含的氮元素數量，以每克奶粉或液態奶中的毫克數作單位），以統一規范判斷脫脂奶粉中乳清蛋白變性程度的測試操作。這個檢驗方法標準得到了大多數學者的認可和接受，促使全球在“控制熱傷害程度”的奶粉加工適用技術的開發方向上，在此后的幾十年間有了長足的進步。

隨后，美國干乳制品研究所綜合了世界各地，特別是歐洲的高等院校和研究機構以及設備專業廠商科研和實踐的基礎上，于1971年依據WPNI的大量測試數據，又率先提出了《奶粉的分級標準（Standards for Grades of Dry Milks）》，第一次明確將脫脂奶粉按照WPNI分為三個等級，如表1所示。

2 噴霧干燥脫脂奶粉前期熱處理指南

美國干乳制品研究所在深入分析研究了各種干乳制品的加工全工藝過程后，包括S-26乳基嬰兒配方食品提出的“乳清蛋白不小于60%”的科學要求，指出全乳或部分乳汁（例如奶酪加工的副產物乳清、奶油加工的副產物酪乳等）在成粉的過程中主要存在三個集中接受熱負荷的重要階段，即熱殺菌、熱濃縮和熱干燥。然而由于在熱濃縮和熱干燥兩個階段，物料都處在部分真空的狀態下，因而物料的溫度并非處在最高點，因此影響WPNI的關鍵熱負荷階段是熱殺菌，關鍵控制參數是熱處理強度的高、中、低（殺菌溫度和保持時間的不同組合），這才是控制“熱傷害奶”活性物質的要害。據此頒布了《脫脂奶粉前期熱處理指南》[2]，如圖1所示。

表1 1971年美國干乳制品研究所提出的脫脂奶粉分級標準

表2 噴霧干燥脫脂奶粉的分級

進入20世紀90年代后，脫脂奶粉的分級標準有了進一步的發展。根據熱處理強度的高低，分為8 級之多，如表2所示[3]。

國際標準化組織（ISO）、CAC、IDF和歐盟等國際組織相繼跟進，在各自的范圍內單獨或聯合發布了一系列相關的文件和標準。例如ISO和IDF在2002年聯合發布了《奶粉熱處理強度的評定——高壓液相法》，填補了“超低熱奶粉”分析檢驗方法的空白。

在奶粉分級標準和相應檢測方法的研究迅速深入發展的推動下，殺菌、濃縮以及干燥工藝的研究和技術進步也緊隨不舍。熱殺菌強度的研究首當其沖，目前已經看到直接法加熱將逐步取代傳統間接法的趨勢，非熱殺菌技術得到了更多的關注。反滲透（RO）和冷凍脫水等非熱濃縮設備的開發也成了新的熱點。干燥設備和技術也緊跟著如何提高WPNI目標的實現，而有了長足的進步。至于近年來出現的從奶汁中開發各種生物活性成分（如乳鐵蛋白、糖巨肽）功能性乳制品的新任務，極大地促進了物理性分離和提純裝備和技術的發展，如微濾、超濾、電滲析、納濾等。

總之，奶粉分級標準的出現，使得整個干燥產業的技術發展，無論是為了提高生產效率還是節能減排，全都圍繞著一個核心“如何降低熱傷害程度”而全方位地展開，至今依然方興未艾。

圖1 脫脂奶粉前期熱處理指南

表3 不同等級的脫脂奶粉復原和再制應用舉例

3 不同等級的脫脂奶粉復原和再制應用

隨著全球國際化進程而發生的一個重要事實是，在缺奶和貧奶的國家和地區，乳品加工企業也在使用不同來源的奶制品（milk product）作為制備乳制品（dairy product）的原料。奶粉等“奶制品”自然也成了另一個“奶源”。因此有必要了解國際上有關奶粉等奶制品復原使用的國際慣例，以脫脂奶粉為例說明[3]，如表3所示。

理解和執行這個慣例，目前對我國奶業具有顯著和特殊的現實意義。因為我國奶業既需要借助進口奶制品以滿足社會需求，又希望促進本土養殖業的健康發展，同時還必須保障廣大消費者的基本利益。

不難發現，作為原料的奶制品（例如奶粉）所經受的熱傷害程度，必須低于將要制備的奶制品，這是使用復原乳需要遵循的一個原則。其核心是作為原料奶粉所含的未變性乳清蛋白之含量，必須高于將制得的成品。由此才能理解，為什么以奶制品為原料制得的產品，按國際慣例必須要冠以“復合奶制品（composite milk product）”的規定，或者明確標識為“復原乳”，是因為它比以生奶為原料制得的同類產品，即“奶制品”，在活性成分的保留上，總是難免遜色一籌。在一般情況下，許多發達國家視“復合奶制品”為“非常規產品”，而加以必要限制，除非在特殊情況下另行獲得許可才允許進入市場流通[5]。不過由大洋洲主導的CAC的CODEX STAN 206依然將“復合奶制品”視作為與“奶制品”具有同等邏輯分類地位的一大類制品，以迎合進一步開放的全球貿易一體化的需要。因為這是奶粉出口國的利益之所在。

我國歷來是個奶類資源匱乏的國家，接納和運用新國際規則有利于自身的發展。經過了多年的籌劃之后，在1983～2004年接受了先后分別由聯合國糧農組織（FAO）和歐盟（EU）主持的連續五期的奶類發展無償援助項目，大規模使用以脫脂奶粉和無水黃油為原料而制備的“再制奶”，不僅緩解了我國乳品供應緊缺的局面，而且促進了我國乳品加工業和奶牛養殖業的迅速發展[6]。終于從2006年起，我國躋身為世界第三產奶大國。不過至今人均年占有量依然不高，只占30 kg左右，不足目前世界平均水平的三分之一，與發達國家的350 kg相比還不到十分之一。因此可以預期在今后相當長的一段時間里，進口各種乳制品來補充滿足市場需求的趨勢仍將持續。

應該清醒地看到，由于長期以來我國沒有對新國際規則給予足夠的關注，缺失了與國際標準接軌的“奶制品”作為乳原料如何使用的規定，既丟失了合情合理也符合國際法構筑基本技術壁壘的可能，使得進口乳制品進入中國乳品加工企業后，如入“無牛之境”一般，客觀上為全球奶牛擠兌本土奶牛的生存空間，起了推波助瀾的作用。在我國奶類資源匱乏程度得到初步緩解，而奶牛養殖業卻陷入生存困境的今天，其負面效果應當引起高度重視。

進一步來看，一旦我國低熱奶粉問世，并且以民用小包裝的形態直接進入，相當于巴氏鮮奶的消費，不再作為另一種乳原料與生鮮原料奶競爭，必將是解決我國“北奶南運”困局的重大突破。

[1] 包曉宇，陳美霞，王加啟，等. 牛乳中活性蛋白生物學功能研究進展[J]. 食品科學，2017，38（19）：315-324.

[2] Vagn Westergaard. Milk Powder Technology.In Evaporation and Spray Drying[M].Copenhagen，Denmark：Niro A/S，1994.

[3] G?sta Bylund. Dairy processing handbook[M].Lund，Sweden：Tetra Pak Processing Systems AB，1995.

[4] ISO 11814. Dried milk—assessment of heat treatment intensity：method using highperformance liquid chromatography[S].Brussels，Belgium：European Committee for Standardization (CEN)，2002.

[5] Dept of Health and Human services，Public health service.Food and Administration Grade“A”. Pasteurized Milk Ordinance[M]. US：FDA，2015.

[6] 農業部奶類項目辦公室. 奶業縱橫[M]. 北京：經濟日報出版社，2004.