工藝和保質期對液態配方奶微量營養素損失率的影響

劉麗，陸淳，劉龍女，解曉彤，楊瑞，李興

（1.石家莊君樂寶乳業有限公司，石家莊050200；2.青島利邦達海洋科技有限公司，山東青島266000）

0 引言

微量營養素包括維生素和礦物質，液態奶中維生素和礦物質不穩定，極易受到光照、氧、溫度的影響。目前國內的研究主要集中在配方奶粉中維生素和礦物質的來源、種類、添加量以及保質期內穩定性的影響，在液態奶中的研究極少。

液態奶中各營養素的穩定性主要受前期生產加工工藝和后期樣品貯存條件以及包裝形式等因素的影響。由于生產工藝的不同，液態奶在生產加工過程中可能會經過配料、殺菌等多道受熱工序，從而使營養素受到不同程度的破壞而導致受熱損失。此外，料液pH值的改變、存放時間的延長、溫度的升高、各種微量營養素之間的相互作用等均會導致最終產品中的各營養素含量發生不同程度的變化。在后期貯存過程中，液態奶中各營養素的穩定性還受到包裝材質、貯存環境的溫度和濕度、樣品中的氧氣殘留量以及光照等諸多因素的威脅，從而使各營養素發生不同程度的衰減損失。本文研究了生產工藝（配料和殺菌）和保質期內微量營養素的損失情況，對于產品設計、生產加工以及后期貯存將有實際的指導意義。

1 材料與方法

1.1 材料及儀器

1.1.1 材料

生牛乳，石家莊君樂寶乳業樂源牧業；復合維生素包（維生素A、維生素D、維生素B1、維生素B2、維生素B6、維生素B12、維生素C、煙酰胺、葉酸、泛酸、膽堿、葉黃素、牛磺酸），帝斯曼維生素上海有限公司；復合礦物質包（鈣、鐵、鋅、硒），帝斯曼維生素上海有限公司；功能原料：低聚半乳糖（保齡寶生物股份有限公司）、低聚果糖（保齡寶生物股份有限公司）、磷脂酰絲氨酸（花臣集團）、N-乙酰神經氨酸（嘉必優生物技術股份有限公司）；穩定劑，嘉吉公司。

1.1.2 儀器

氣相色譜儀，美國安捷倫公司；高效液相色譜儀，美國waters；原子吸收分光光度計，賽默飛等。

1.2 試驗方法

1.2.1 工藝設計

第一步配料：將部分生牛乳升溫（52～58℃），加入穩定劑、復合礦物質和功能原料，化料15 min，降溫后得到料液1。

第二步配料：用部分生牛乳（≤15℃）化復合維生素，化料5 min，降溫后得到料液2。

混料：將料液1和2與剩余生牛乳混合，得到半成品。

殺菌：半成品均質后，經過137℃，4 s殺菌，得到成品。

1.2.2 檢測方法

配料工序營養素損失的檢測：根據復合維生素和復合礦物質原料中各營養素的實際檢測結果，加上牛奶本底中各營養素的檢測結果，計算半成品中的理論數值，定為目標設定值，對半成品取樣進行測定分析，取3次檢測結果的平均值，通過與目標設定值對比，得出各營養素的損失率。

殺菌工序營養素損失的檢測：對殺菌灌裝后的成品進行取樣測定，取3次檢測平均值，與半成品數據對比，得出各營養素的損失率。

保質期營養素損失的檢測：采用無菌磚的包裝形式，保質期6個月常溫放置后，對產品進行取樣測定，取3次檢測平均值，與剛下線數據對比，得出各營養素在保質期內的損失率。

2 結果與分析

2.1 配料工序各營養素的損失率

由于穩定劑（膠體和乳化劑）溶解需要一定溫度，很多維生素分子有不飽和碳原子或雙鍵結構，是極易氧化的有機化合物，光、熱、氧、酸、堿等都能引起維生素的損失[1]，礦物質對熱相對穩定，但礦物質和維生素之間的相互反應會造成營養素損失及產品風味的變化。因此，在配料工序，采用兩步配料法，穩定劑和礦物質在高溫（52～58℃）溶解，維生素在低溫（≤15℃）溶解，然后再混合。配料工序各營養素損失率見表1。

表1 配料工序各營養素損失率

結果顯示，采用以上配料工序對微量營養素的影響比較小，其中損失率稍高的是維生素C和維生素B2，分別為11%、12%。有3個營養素的損失率出現了負值，可能是由于國標檢測方法的精密度問題。

2.2 殺菌工序各營養素的損失率

殺菌工序對營養素損失的影響主要是溫度、時間、氧氣和營養素相互作用，因此在殺菌前對半成品進行脫氣處理，減少產品中氧氣含量。本研究采用的是間接式超高溫瞬時殺菌技術，是目前市場上滅菌乳和調制乳產品最常使用的一種殺菌方式，有設備條件的公司推薦采用直接式超高溫瞬時殺菌，在保證商業無菌的同時，能有效降低產品升溫和降溫時間，減輕熱損失[2]。殺菌工序各營養素損失率見表2。

表2 殺菌工序各營養素損失率

結果顯示，殺菌工序對微量營養素的影響很大，其中維生素的損失率普遍高于礦物質。維生素中損失率最高的是維生素C，達到34%，其次是維生素A、維生素D、維生素B2、維生素B6、葉酸，損失率分別達到24%、25%、20%、17%、14%；礦物質中損失率較高的是鐵，達到14%。

2.3 保質期內各營養素的損失率

2.3.1 產品微量營養素添加種類優化

為保證終產品的風味和體系穩定性，對可能影響到的維生素和礦物質進行優化。首先，B族維生素是影響產品風味的主要原因，主要是維生素B1、維生素B2、維生素B6和維生素B12，采用培訓型感官評價員進行口味測試的方法，最終確定維生素B2是影響風味的主要因素，因此進行了去除。其次，維生素C非常的不穩定，極易被氧化，含量受生產工藝影響極大，為降低生產風險進行了去除。最后，由于本產品為中性產品，添加酸性成分極易造成牛奶變性，影響產品穩定性，因此對各營養素的pH值進行了測定（溶解于水配置一定比例1∶40），去除了pH值最低的酒石酸氫膽堿（pH值3.46）。最終的復合維生素包括：維生素A、維生素D、維生素B1、維生素B6、維生素B12、煙酸、葉酸、泛酸、葉黃素、牛磺酸；復合礦物質包括：鈣、鐵、鋅；還有牛奶中本身含有的維生素K、磷、鉀、鎂，總計17種微量營養素，對這些營養素進行保質期內損失率的檢測。

2.3.2 保質期內各營養素的損失率

一般來說，包裝材料的隔氧性和避光性是影響產品中微量營養素穩定性的主要因素[3-4]。本研究采用無菌磚的包裝形式，對光和氧的阻隔性較強。保質期內各營養素損失率見表3。

表3 保質期內各營養素損失率

結果顯示，產品常溫貯存6個月后，維生素的損失率多在10%～20%之間，其中維生素A、維生素D和葉酸的損失率較高，分別為18%、15%和19%。保質期儲存溫度、樣品中氧殘留量、微量元素的存在都會對維生素的損失率產生影響。Chavez-Servin等[5]分別對液態奶和奶粉在不同貯存溫度下維生素A的穩定性進行了研究，結果表明，在其他條件相同的情況下隨著貯存溫度的升高，維生素A的損失率有所增大，并且貯存時間對維生素A的降解有顯著影響。維生素A的降解還和樣品中氧殘留量有關[6]，當氧氣的初始濃度不同，其反應表現不同，初始濃度越低，誘導階段越長。維生素A和維生素D屬于脂溶性維生素，過量攝入不能排出對機體會有副作用，因此，研究其在生產和貯存過程中的變化對于初始添加量的設計非常重要。水溶性維生素葉酸在保質期內的損失率高達19%，食品中葉酸的生物利用率平均約50%或更少，在配方設計時，應考慮到葉酸的損失率和生物利用率。由于維生素C的熱不穩定性，在殺菌工序的損失率很高（34%），因此并未在最終產品中添加，關于維生素C在保質期內的損失率需進一步的研究。與維生素不同的是，礦物質在保質期內的含量比較穩定，基本沒有衰減，損失率均小于檢測偏差。

3 結論

根據以上檢測數據，液態奶生產過程中，微量營養素的損失主要是在殺菌工序，受到溫度、氧殘留量和營養素相互作用的影響，總體來說，維生素的損失率要高于礦物質。保質期貯存過程中，由于采用了對光和氧阻隔性較好的無菌磚的包裝，大部分的微量營養素比較穩定，損失率較高的是維生素A、維生素D和葉酸，在產品配方設計時，需要著重考慮。本研究的檢測數據，為營養素強化量設計，控制產品質量提供了重要的參考依據。