（食品科学专业论文）应用酶法水解牛乳蛋白研制婴儿配方乳.pdf

摘要 摘要 母乳是婴儿的天然理想食品。除母乳外，牛乳似乎成为婴儿首选的代乳品。牛乳虽 然营养丰富，但和母乳相比，在蛋白质组成上存在很大差异，容易导致婴儿产生消化不 良，部分婴儿会产生过敏反应。现在的婴儿配方乳粉大多通过添加脱盐乳清粉调整牛乳 中酪蛋白与乳清蛋白的比例，但是，牛乳蛋白质的组成并未改变。本实验通过对牛乳蛋 白质的水解，分别解决酪蛋白的消化性问题、酪蛋白和d 一乳球蛋白的过敏性问题。在 此基础上，生产易于婴儿消化吸收、低过敏性的液态婴儿配方乳。 对市售十种品牌婴儿配方乳粉的市场调查情况发现：婴儿配方乳粉中的蛋白质含量 均与产品标注基本符合，并且在l l 1 4 l o o g 范围内，符合g b l 0 7 6 6 1 9 9 7 标准。但是 测定的十种婴儿配方乳粉中乳清蛋白含量在3 3 5 3 之间，均低于6 0 ，没有达到 c a b l 0 7 6 6 1 9 9 7 标准要求。十种品牌婴儿配方乳粉中的氨基酸组成及含量与母乳基本一 致。但是，c v s 含量明显低于母乳，m e t 含量较母乳稍高，c y s 与m e t 的总量与母乳接 近。， f 本实验以水解度、状态、颜色、苦味程度为指标，从胰蛋白酶、a l c a l a s e 、n e u t r a s e 、 ak t 3 9 s 中性蛋白酶、木瓜蛋白酶中选择最佳水解用酶。实验结果显示：胰蛋白酶水 解牛乳蛋白的能力强，水解液的感官评定最好。因此选择胰蛋白酶为水解用酶。 采用单因素的试验设计方法，以水解度为指标，优化胰蛋白酶水解牛乳蛋白的最适 温度、最适酶用量、最适水解时间。其最优水解条件为：温度为4 0 ：酶用量为 1 2 0 0 1 4 0 0 u g 蛋白质；水解时间为4 0 - - , 5 0 m m 。水解度达到4 。 牛乳蛋白质的胰蛋白酶水解液具有苦味。加热可以明显降低苦味，但不能完全去除。 选用b - 环状糊精作为包埋剂，确定其添加量为o 8 0 时，水解液无苦味。 生产工艺采用水解改性后的牛乳、乳糖、精练植物油、b 环状猢精为主要原料，同 时添加d h a 、a a 、核苷酸、牛磺酸、l 肉碱，混合后进行均质、杀菌、罐装而成。确 定均质压力为2 0 m p a ( 一级1 5m p a 、二级5m p a ) 。 优化设计的配方中：蛋白质含量为16 5 ；脂肪含量为34 6 ，其中不饱和脂肪酸 与饱和脂肪酸之比为1 4 9 9 ，脂肪提供总热量的4 6 2 4 ，亚油酸含量为0 9 3 9 1 0 0 m l ： 碳水化合物含量为74 9 1 0 0 m l ，其中乳糖为9 05 。 婴儿配方乳的氨基酸分析表明：除c y s 含量较低外，其余各种氨基酸均高于或稍 高于人乳中的含量。必需氨基酸模式与人乳模式接近，易于婴儿吸收利用。 婴儿配方乳的感官评定和微生物学检测结果显示：本产品具有牛乳的纯香味和轻微 的植物油香味、乳白色、质地均一、无凝块、无沉淀；微生物学检测合格。y ， 关键词；婴儿配方乳；牛乳；蛋白酶；水解 d e v e l o p m e n t o fi n f a n tf o r m u l am i l kw i t h h y d r o l y z i n g c o wm i l k b ye x o g e n o u se n z y m e a b s t r a c t h u m a nm i l ki st h en a t u r a li d e a lf o o df o ri n f a n t si ns p e c i a lc a s e c o wm i l ks e e m st ob e t h eh a s ta l t e r n a t i v ef o o df o ri n f a n t sb e c a u s ei ti sa f f l u e n ti nn u t r i e n tt h e r ea r es o m ei m p o r t a n t d i 岱暑n m c e so fp r o t e i nc o n s t r u c t i o nb e t w e e nh u m a nm i l ka n dc o wm i l kc o wm i l kp r o t e i ni s n o te a s a yd i g e s t e da n da b s o r b e dp a r to fi n f a n t sa r es e n s i t i v et oi t ，n l ep r o p o r t i o no fc a s e m a n dw h e yi nt h ec u r r y i ti n f a n tf o r m u ai s a d j u s t e dt h r o u g ha d d i n gal a r g eo fd e s a l t e dw h e y p o w d e r b u tt h ei n d i g e s 曲l ea n di r r i t a b l ee o n s t i t u t i o ma t es t i l la c t i v eh y d r o l y z i n gt h ec o w m i l k p r o t e i nb yp r o t e a s ec a ni m p r o v e i t sd i g e s r i b i l i t yo f c a s e i na n dt h ei r r i t a b i h t yo f c a s e i na n d b 山c 卿d o b l d 面1 k h y d r o l y s a t e w a s u s e d f o r r a w m a t e r i a l t op r o d u c e t h e i n f a n t f o r m u l a m i l k t h em a r k e tr e s e a r c ho f t e ni n f a n tf o r m u l ap o w d e r sh a db e e nm a d et h e p r o t e i nc o n t e n t s o fa l li n f a n tf o r m u l ap o w d e r sa r ea c c o r d e dw i t ht h e i rl a b e l t h e ya r eb e t w e e n1 1 a n d1 4 r e a c hg b l 0 7 6 6 一1 9 9 7t h ew h e yc o n t e n t sa r ef r o m3 3 t o3 5 i e s st h a n6 0 f a rf r o m g b l 0 7 6 6 1 9 9 7t h e i ra l n m oa c i dc o m p o n e n ta n dc o n t e n ta r en e a r l ye q u a lt oh u m a nm i l k o n l yc y si se v i d e n t l yl e s st h a nh u m a nm i l k m e ti sal i t t l em o r e n ”g r o s s e so fc y sa n dm e t a r ea p p r o a c ht oh u m a nm i l k t a k i n gt h eb y d r o l y s i sd e g r e e ，s t a t e ，c o l o ra n db i t t e re x t a n ta sa s s e s s n l gi n d e x e s ，t h e e x p e r i m e n th a d s c r e e n e d h y d r o l y s i se n z y m e f r o m t r y p s i n , a l c a l a s e 、n e u t r a s e 、asl3 9 8a n d p a p a i n t r y p s i nw a sb ec h o s e n t h et a r g e t 日l z y m eb e c a u s ei th a st h es t r o n g e s ta b i l i t yt o h y d r o l y z ec o w m i l k p r o t e i na n dg i v ei t sh y d r o l y s a t et h eb e s ts e n s o r ys c o r e m o p t i m u mh y d r o l y s i st e m p e r a t u r e ，e n z y m ed o s a g e a n d b y d r o l y s i s t i m ew o r e d e t e r m i n e d b ys i n g l e f a c t o r d e s i g n n ”h y d r o l y s i s d e g r e e o f c o w m i l k p r o t e i n c o u l dr e a c h 讹 o n t h e c o n d i t i o n s o f t e m p e r a t u r eo f 4 0 c ，e r l z y n l e d o s a g e o f l 2 0 0 - - 1 4 0 0 u g p r o t e i n a n d t i m eo f 4 0 - - - 5 0m i n u t e s t h ec o wm i l kh y d r o l y s a t eb yt r y p s i nt a s t e db i t t e r t h eb i t t e r n e s so fh y d r o l y s a t ew a s o b v i o u s l yr e d u c e d b y h e a t i n g ，b u t n o tc o m p l e t e l y e l i m i n a t e d o8 o f b - c y e l e d e x t r i n w a s u s e d a st h es e r e e n m ga g e n tt oe f f e c t i v e l ye m b e d b i t t e r n e s s 1 1 1 ei n f a n tf o r m u l am i l kw a sp r o d u c e db ym i x i n gt h em o d i f i e dc o wm i l k ，l a c t o s e ， v e g e t 曲l e 础a n d l j = c y c l n d e x t t i n , f o r t i f i e dw i t hd 队a a ，n u c l e o t i d e ，t a u r i n ea n dl - c a m i t i n e t h em i x t u r ew a s h o m o g e m z e d u n d e rt h e p r e s so f 2 0 m p a a n dc a l m e d i nt h e o p t i m u mf o r m u l a ：t h e r ea r e1 6 5 o fp r o t e i n , 34 6 o ff a ta n d74 o f e a r b o b y d r a t e1 1 p r o p o r t i o no fu n s a t u r a t e df a t t ya c i da n ds a t u r a t e df a t t ya c i di s1 4 9 9 4 62 4 o f q u a n t i t yo fh e a tw a sp r o v i d e db yf a ta n d9 05 o fc a r b o h y d r a t ew a sp r o v i d e db y 摘要 皇e e i i i i 目自e ! ! 目皇| 目目e 日自! | e e e ! e e 目! 曼 l a c t o s en l el i n o l o i ca c i dc o n t e n tw 鹊09 - l o o m l 1 1 1 ea m i n oa c i da n a l y s i so f i n f a n tf o r m u l am i l kh a db c c no p e r a t e d i na d d i t i o nt oc y s t h e c o n t o n to f o t h c ra m i n o 撕d sa l oh i g h 口o ral i t t l eb i 曲e rt h a nt h a to f h u m a nm i l k a m i n oa c i d m o d e lw a s n e a r l y = q u a _ it ot h a to f h u m a n m i l k s oi tw e a s i i yd i g e s t e df o ri n f a n t s t h es e n s o r yv a l u eo fi n f a n tf o r m u l am i l ks h o w e dt h a ti th a dt h ep u r ea r o m ao fc a wm d k a n dh g h tv e g e t a b l eo i ls m e l l ，i v o r y - w h i t e , e q u a lt e x t u r e , w i t h o u td o ta n dd e p o s i t i o r ln e m i c r o b i o l o g i c a lm u a n i n a t i o n w a su pt og r a d e p o s t g r a d u a t e ：c h e n h u i m a j o r ：f o o ds c i e n c e s u p e r w o r ：p r o fh u eg u i c h c n g k e yw o r d s ：b d a n tf o r m u l am i l k , c o wm 皿p r o t o a s e , h y d r o l y s i s m 1 前言 儿童是未来和希望，婴儿的出生，对国家是增添了新生力量，对每一个家庭则是带 来了欢乐与幸福。从婴儿出生直到成长，身体素质很大程度取决于食物营养，婴幼儿阶 段的食物营养尤为重要。 母乳中含有生命需要的能量物质、抗菌强壮物质、生理调节物质、维生索和微量元 索( m a v g i t ，1 9 9 7 ) 。因此，母乳具有其它任何乳品不可比拟的优点，应提倡母乳喂养。 然而由于健康状况，工作需要和其它原因，许多母亲不能或不愿用母乳喂养婴儿。近四 十年来，各国的母乳喂养率普遍下降，据文献报道：城市中完全人工喂养和母乳与其它 乳制品混合喂养的婴儿仅占2 0 左右。 除母乳外，牛乳似乎成为婴儿首选的代乳品( 李雁等，1 9 9 2 ) 。牛乳虽然营养丰富， 但它和母乳相比在蛋白质组成上，存在很大差别，容易导致婴儿产生消化不良、过敏反 应。现在的婴儿配方乳粉大多通过添加脱盐乳清粉模拟母乳的蛋白质组成，但不能完全 解决这一问题。随着酶技术的发展，蛋白质水解研究已日趋成熟。使得利用蛋白酶将牛 乳蛋白质水解成小分子肽，并在此基础上添加各种营养成分，生产易消化、低过敏性婴 儿配方乳成为可能。 1 1 婴儿配方食品国外发展历史 1 8 、1 9 世纪，没有母乳的婴儿是用米糊、麦糊和牛乳来进行喂养的，而以这些食 物喂养的婴儿死亡率极高。曾有统计数据表明，当时条件下，由于传染病而死亡的周岁 以下婴儿中，绝大部分是人工喂养的婴儿，为此人们试图寻找一种可代替母乳的食品， 以降低人工喂养婴儿的死亡率。 1 9 世纪末期，由于生物学和医学的进步，为母乳代用品的发展提供了基础。人们 发现经巴氏杀菌处理的牛奶，用于婴儿喂养比较好。1 8 6 7 年，德国人j u s m s 、b n l i c b i n g 发明了第一个商业婴儿配方。并获得了专利权。它是把小麦粉、麦芽粉和少许用于降低 酸度的碳酸钾加入到牛乳中煮沸而成。在1 9 世纪的后2 5 年内，产生了许多类似的配方。 与此同时，1 8 5 6 年发明了牛乳的真空浓缩方法，生产出了炼乳，这种产品的酪蛋白凝 块少，易于保存，价格便宜，也广泛用于婴儿的人工喂养。 1 9 世纪末，h v u b e t 和黜l b n 盯创立了婴儿喂养的热量测定法，即根据婴儿的热能需 要来进行喂养，这种方法奠定了研究婴儿新陈代谢的基础。据此，1 9 1 5 年，美国人 8 t 髓妇喀盯和他的同事们发明了第一个以乳为基础的婴儿配方。这个配方是把经均 质的植物油、动物脂肪添加到脱脂乳中，使其脂肪含量接近于母乳，其成分为：脂肪4 6 ；碳水化合物6 5 ；蛋白质o 9 专家们将此配方称为合成的奶s m a ，即s v n 蛾i cm i l k a d 印t c d 。1 9 1 9 年，g e 删舶b c i g 盯使用这种配方奶成功地喂养了3 0 0 名婴儿。目前世界 上的婴儿配方食品大多由此演变而来，而且主要是以牛乳为基础的。 随着对牛乳成分、母乳成分和婴儿营养认识的提高，欧洲和美国对婴儿配方的研 究和进展在不断扩大。1 9 6 1 年美国惠氏研究出了第一个以乳清蛋白为主的婴儿配方s 东北农业大学工学硕士学位论文 2 6 ，由此至7 0 年代末，世界上采用婴儿配方食品喂养婴儿是很普遍的。虽然后来由于 提倡母乳喂养，使用配方食品喂养婴儿的比例相对减少，但是由于身体状况、疾病以及 职业的原因，仍有许多孩子得不到母乳喂养，还有那些具有某些疾病婴儿的特殊需要， 对婴儿配方食品的研究仍在不断地深入、不断地改进，产生了各类不同的婴儿配方。 1 2 婴儿配方食品国内发展历史 我国对婴幼儿配方食品的研究却起步很晚。1 9 5 4 年l o 月中国医学科学院卫生研究 所( 中国预防医学科学院营养与食品卫生研究所前身) 提出了我国第一个以大豆为基础 的婴儿配方，取名“5 4 1 0 ”。配方以大豆蛋白为蛋白质的主要来源，原料为大豆粉、蛋 黄粉、大米粉、植物油和蔗糖，使用该配方喂养的1 0 0 名婴儿的生长发育均在正常范围 内。在此之后，上海食品工业研究所也提出过类似的婴儿配方。在此配方基础上加以改 进的配方食品有：上海儿童食品厂生产的宝宝乐、广西容县生产的“婴宝”、广东今臼 集团生产的“第一步”。其中，“第一步”主要的改进是用分离大豆蛋白代替黄豆粉， 又添加牛磺酸等营养素。 1 9 7 9 年，黑龙江省乳品工业研究所提出了我国第一个以牛乳为基础的婴儿配方， 取名为“婴儿配方乳粉i ”，其主要原料为牛乳、豆浆、蔗糖和饴糖。这个配方后来在 全国很多企业中生产。 1 9 8 5 年，黑龙江省乳品工业研究所和内蒙古轻工业研究所在配方i 的基础上，研 制出以乳为基础的“婴儿配方乳粉”。主要是用乳清粉调整蛋白质的组成，使乳清蛋 白与酪蛋白的比例为6 0 ：4 0 ，同时提高乳糖的含量，使乳糖占总糖的9 0 ，又添加植 物油以增加不饱和脂肪酸，再添加维生素与矿物质，使其接近人乳的成分，定名为“婴 儿配方乳粉”。这两个名称沿用至今，不过在营养强化方面不断改进。由配方开始， 我国在这方面的研究才真正地开展起来，逐渐出现了从婴) l n 幼儿等一系列的配方产 品，到1 9 9 7 年，全国年产量达6 万吨左右。 1 9 9 5 年底，国家“八五”攻关项目“酶法改性酪蛋白及婴儿配方奶粉的研究”由 北京市食品工业研究所和北京大学共同完成并通过鉴定。该项目的工艺特点是应用固定 化蛋白酶，使牛奶中的酪蛋白部分分解。成为易被消化的类乳清蛋白，通过控制蛋白质 的水解程度，类乳清蛋白与酪蛋白的比例可达6 0 ：4 0 ，从而避免依靠进口乳清粉的传 统工艺。成品检验证明，酪蛋白经水解以后，变成分子量较小的多肽，能降低牛奶蛋白 的过敏性，且容易消化吸收。 国家另一“八五”科技攻关项目“新生婴儿配方乳粉的研究”由无锡轻工大学食 品学院完成，于1 9 9 6 年7 月通过鉴定。该项目主要是利用生物技术的酶法对牛乳中蛋 白质进行改性，选择性地除去a ，酪蛋白，清除或水解除去b 一孚昧蛋白的过敏性，使牛 乳的蛋白质成分接近人乳，同时在配方上除强化维生素和矿物质外，也增加牛磺酸和其 他活性物质、溶菌酶以及免疫球蛋白，从而使配方乳粉在消化吸收、营养价值和免疫保 护功能等方面都接近母乳水平。 2 1 3 牛乳与人乳在蛋白质组成上的差异 牛乳与人乳在蛋白质组成上的差异是引起婴儿产生消化不良、过敏反应的主要原 因。人乳在不同泌乳期蛋白质含量不同，初乳期为2 9 9 1 0 0 m l ：过渡期为2l g 1 0 0 m l ； 常乳期则为1 3 9 1 0 0 m l ，人乳蛋白质含量随泌乳期的延长而下降。牛乳中蛋白质含量 为33 5 9 n 0 0 m l ，远高于人乳中蛋白质含量。 表1 1 母乳与牛乳蛋白质组成对照表 t a b l e l lt h e c o m p a r a t i v et a b l eo f p r o t e i nc o m p o n e n t sm h u m a nm i l ka n dc o wm i l k ：1 升牛乳和母乳中蛋白质与非蛋白氮的组成 由表可以看出： ( i ) 母乳中清蛋白与酪蛋白的比例为8 0 ：2 0 ，而在牛乳中则为4 0 ：6 0 ，牛乳中 大量的酪蛋白会在婴儿胃中形成较硬的凝快，引起婴儿消化吸收问题。 ( 2 ) 母乳中不含有“r 酪蛋白和b 哥l 球蛋白，而在牛乳中含量较高，这两种蛋白质 可能导致婴儿的过敏反应。 ( 3 ) 母乳中免疫球蛋白含量高，且主要是i g a ，而牛乳中免疫球蛋白含量少，主 要是i g g 。 ( 4 ) 母乳中溶菌酶和乳转铁蛋白含量远远高于牛乳中的含量( 王擎，1 9 9 7 ) 。 3 ( 5 ) 母乳中牛磺酸的含量是牛乳中的3 0 多倍。 1 4 牛乳蛋白质人乳化改性的研究 婴儿牛乳蛋白过敏症是一种暂时性预后良好的疾病，主要是通过消除食物中的致敏 原来控制症状，日常饮食可应用经过处理的牛乳即“低过敏原配方”。高温可使b 乳眯 蛋白失去抗原性，但不能破坏酪蛋白的致敏作用。目前推荐的有水解酪蛋白或乳清等配 方，或用游离氨基酸做为蛋白来源组成的要素饮食，降低或消除对牛乳蛋白的过敏性( 毕 旭明等，2 0 0 1 ) 。 牛乳蛋白过敏症作为人工喂养婴儿中常见的一种并发症，以胃肠道、呼吸道以及皮 肤症状为最常见，表现为胃肠道症状如腹泻等病例，主要是b 乳球蛋白对肠粘膜损害 所致( 苏静等，1 9 9 2 ) ，i 晦床上以挑拨实验来诊断。国外有人收集了婴儿在用牛乳喂养 时的五组研究数据，表明对牛乳蛋白质过敏的婴儿中对b 乳球蛋白、酪蛋白、a l 白蛋 白、牛血清球蛋白和牛血清白蛋白过敏的比例分别为8 2 、4 3 、4 1 、2 7 和1 8 ( 张 国农等，1 9 9 4 ) 。 由此可见，“，酪蛋白和b 哥l 球蛋白对婴儿来说，是劣质蛋白，应该尽量除去。 1 4 1 a e - 酪蛋白的改性 国内外均有人提出用凝乳酶处理酪蛋白，使，酪蛋白沉淀除去。虽然这样做的结 果可以使牛乳蛋白质的母乳化程度提高，但并未增加非蛋白氮的含量。而且分离出来的 口。酪蛋白也未得到充分利用。 国内外对酶技术水解酪蛋白生产婴儿乳粉的报道很多，我国从八五期间开始研究应 用酶技术生产婴儿配方乳粉，主要是利用固定化蛋白酶，使牛奶中的酪蛋白部分分解。 成为易被消化的类乳清蛋白，遁过控制蛋白质的水解程度，类乳清蛋白与酪蛋白的比例 可达6 0 ：4 0 ，实验证明，酪蛋白经水解以后，变成分子量较小的多肽，能减少牛奶蛋 白的过敏问题，且容易消化吸收。其水解度d h 为”1 ，但没有提到苦味问题( 张嘉 芷等，1 9 9 7 ) 。 一九九六年无锡轻工大学食品学院研制的“瓶生婴儿配方乳粉”通过鉴定，该项 目利用生物技术的酶法对牛乳蛋白质进行改性，选择性的除去n 。酪蛋白，清除或水解 除去b 乳球蛋白的过敏性，使牛乳的蛋白质成分接近母乳。但同样，分离出来的那部 分蛋白质没有得到利用。 1 4 2b 一乳球蛋白的改性 国内外主要采用加热处理、分离除去、酶水解和化学修饰等方法去除b - 乳眯蛋白 的过敏性。 对牛乳进行热处理可降低牛乳蛋白的过敏反应，但像免疫球蛋白，这类具有生物活 性的免疫因子将由于激烈的热处理而受到破坏。 由于乳清蛋白并不呈很强的结合，一般化学分级分离方法就能将各种乳清蛋白分 离，如用六偏磷酸钠、氯化钠等均可以沉淀b 吼球蛋白( k a n c k oe a l ，1 9 8 5 ；k u w a t ae t 4 前言 a l ，1 9 8 5 ；m a i l l i a r te ta l ，1 9 8 8 ) 。由于f e c l 3 无毒无害、用量少、相对容易除去，作为 常用的沉淀剂。研究表明，乳清蛋白的人乳化改性可以除去9 6 4 的b 一乳球蛋白，同时 保留8 3 的口乳白蛋白( 杨方琪等，1 9 9 4 ) 。 国外很早就将酶技术应用于生产易消化、低过敏性的婴儿乳品。主要是采用c s t m r ( 连续搅拌罐膜反应) 使蛋白质在膜反应器中水解，同时水解产生的小分子降解产物透 过超滤膜随透过液一同移出酶解系统之外，这样实现了反应和分离同时进行( 李雁群等， 2 0 0 0 ：m a n n h e i me ta l ，1 9 9 0 ) 。由于小分子水解产物被及时移出，它们就无法继续参与 反应生成氨基酸，降低了水解产物的渗透压，防止婴儿腹泻的发生。在市场上刚刚销售 几年的第三代婴儿抗过敏性代乳品是肽酶酶促水解和超过滤技术应用的结果，此产品含 少量的游离氨基酸和大量的短肽，防止了苦味肽的形成，其口感易于接受，而且接近于 肠道的消化特点( 迟玉杰译，1 9 9 4 ) 。 1 9 7 4 年f o r s u m 和1 9 7 9 年m a t h u r 等分别用s e p h a d e x g - 7 5 凝胶过滤法分离b 乳眯 蛋白，使婴儿乳粉母乳化。 1 9 8 2 年a m u n d s o n 等将干酪乳清用超滤浓缩后，调p h 为46 5 盐析沉淀b 乳球蛋 白，并用电渗析法脱盐。 1 9 8 7 年saa l - m a s h i k h 采用l3 3 m g m l 聚磷酸盐在p h 为40 7 ，2 2 条件下，l h r ， 有大于8 0 0 的8 乳球蛋白被盐析除去，上清夜中保留了9 0 0 0 的i g g 活性，和大部分 乳白蛋白。然后通过4 8 h r 透析可除去7 2 的磷酸盐( m a s h h i k h e t a l ，1 9 8 7 ) 。 1 9 9 0 年e ma k i t a 和s n a k a i 采用化学修饰方法，共价结合不同水平的硬脂酸来观 察b 哥l 球蛋白的消化性和抗原性变化。体外消化实验表明，随着脂化程度的提高，消 化性降低。引导产生i g e 抗体的能力采用异源重度皮肤过敏患者进行检测，结果表明： 轻度脂化增加过敏性，中度脂化降低过敏性，高度脂化诱导产生i g e 抗体的能力几乎消 失。同时用竞争e l i s a 方法检测i g g 结合能力，表明低中度脂化可以增加i g g 的结合 能力，而高度脂化后这种能力降低( a k i t ac ta l ，1 9 9 0 ) 。 1 5 蛋白质水解的研究 1 5 1 蛋白质水解研究进展 蛋白质的水解可以利用酸、碱或酶的方式实现，其中以酶水解方式为最佳。这是由 于酶水解法在温和条件下进行，控制较为方便，并且可以避免酸、碱水解所发生的副作 用，水解物的整体氨基酸组成与原料非常相似。 蛋白质水解物最重要的选择标准是营养价值、风味、消化性和抗原性。现在常用于 水解的蛋白质是酪蛋白、乳清蛋白和大豆蛋白，另外还有明胶、小麦、马铃薯、鱼蛋白。 从经济、营养和实用的角度看，以酪蛋白和明胶作为水解原料最为适宜。 对于蛋白质水解物最重要的是氨基酸、二肽和三肽这些易于消化吸收并有特殊生 理功能的物质在总水解物中所占的比例。为了使整个水解过程达到期望的水解度，适时 的让酶失活，或者将酶与底物分离尤为重要。对于反应型的蛋白质水解液，似乎是水解 东北农业大学工学硕士学位论文 | 自日e e | 目! ! 自| 自e 日e e e s e e g e 目| 目目e 目e ! e ! 目! e e 日一i ! 曼 度越高越好，但是考虑刘高水解度的蛋白水解液可能产生的苦味和状态的不良变化，根 据水解产物的要求，适度水解比较适合。 1 5 2 蛋白质水解物的消化吸收 自然界的蛋白质大多是由数十个氨基酸以上连接形成肽，有的再与其它物质结合形 成复合形式的蛋白质。在动物体的消化过程中，通过消化道中不同的蛋白水解酶将其分 解成氨基酸。但这些蛋白质最后并非完全被水解成氨基酸，有些仍以较小分子量的肽形 式和氨基酸同时被肠道细胞吸收( g a n a p a t h ye ta l ，1 9 9 4 ) 。其中以2 “个氨基酸组成的 肽居多，可高达总氨基酸含量的8 0 ( a d i b ie ta l ，1 9 7 3 ；c h u n g e ta l ，1 9 7 9 ) 。 传统观点认为，越是小分子越容易吸收，所以认为氨基酸要比肽容易吸收。但是近 期的研究发现并非如此，反而较小分子量的肽要远比相同浓度下某些游离的氨基酸更容 易被肠道吸收( s i e m e n s m ae ta l ，1 9 9 3 ) 。对于婴儿来说，给予氨基酸与小分子量的肽 混合的饮食比给予完全氨基酸的配方饮食在肠道营养吸收上更为有利( g r i m b l ee ta l ， 1 9 8 9 ：m a t t h e w s ，1 9 9 1 ) 。这是由于完全水解后，在相同浓度下，相同氨基酸组成的肽 比完全游离氨基酸吸收速度快( w e b b ，1 9 9 3 ) ，表现为血液中氨基酸浓度增加速度快； 将部分氨基酸以肽的形式替代，可以减少游离氨基酸彼此竞争运输系统的机会，间接提 高吸收效率；减少了不必要的能量消耗，同样的能量消耗条件下，吸收一个肽分子，相 当于吸收多个氨基酸。 同容重摩是婴儿营养食品中的一个重要物理性质。高同容重摩的食品可使大量水进 入小肠引起严熏腹泻，甚至脱水和电解质平衡的紊乱。以及引起恶心呕吐、腹胀( 郭本 恒等，1 9 9 6 ) 。肽的分子量较大、通透性小，不易造成肠道和体细胞的高同容重摩 ( c a i m b l e ，1 9 9 4 ) 。 1 5 3 乳蛋白质水解物的功能性质 乳蛋白质水解肽不仅具有易消化吸收的营养功能，而且还具有抗过敏性、安神、增 强免疫、促进生长等诸多生理功能( 李虹奇，1 9 9 3 ；f l a tc ta l ，1 9 9 3 ；h a r w a l k a r ，1 9 9 3 ； m a h m o u d ，1 9 9 4 ；赵利等，1 9 9 8 ) 。 最早的婴儿抗过敏食品是以乳酪蛋白为蛋白源，通过酶的处理将其水解为分子量在 1 0 0 0 以下的胩和氨基酸的混合物，其中含有7 0 的游离氨基酸和扣8 个氨基酸组成的 肽。超滤技术的应用把水解产生的短肽及时除去，防止其进一步水解为游离氨基酸。使 得产品中含有少量的氨基酸和大量的短肽。 b 酪蛋白吗啡肽是从乳酪蛋白水解产物中分离出的一种安神活性肽，具有安神麻醉 的功能。因此，牛乳蛋白水解后，高含量的b 酪蛋白吗啡肽及其衍生物会减少婴儿的 啼哭、增加他们的睡眠( 于国平，1 9 9 7 ) 。 许多具有免疫作用的活性肽已经从q ，酪蛋白和b 酪蛋白中检测出来( k a n e k o e t a l ， 1 9 8 5 ) 。b c m l o u 等( 1 9 8 7 ) 发现，牛乳中酪蛋白受胰蛋白酶作用后，可释放免疫调节肽 ( 张源淑等，1 9 9 8 ) 。新生婴儿的免疫系统活性细胞非常缺乏，使得多晶核白细胞数目 减少及其吞噬功能的下降。免疫调节肽能激活巨噬细胞的吞噬功能，使新生婴儿对细菌、 6 前言 病毒产生直接抗性，从而促进其免疫机能的发育成熟( 王进波，2 0 0 0 ：吴建平等，1 9 9 9 ) 。 由此可见，乳蛋白的酶水解提供了许多重要的生物活性肽，它们可以为新生婴儿的 成长提供某些重要的生理功效。 1 6 婴儿配方食品的种类 1 6 1 普通配方 1 6 1 1 以乳为基础的配方 这种配方在脱脂乳中添加脱盐乳清粉，使乳清蛋白和酪蛋白之比基本与母乳相同， 牛乳中酪蛋白占8 0 ，乳清蛋白占2 0 ：母乳中乳清蛋白占6 0 ，酪蛋白占4 0 ，同 时添加维生素和矿物盐。 1 6 1 2 以大豆为基础的配方 无乳的婴儿配方一般都以大豆蛋白为基础，用植物油提供脂肪，用葡萄糖浆或蔗糖 提供碳水化合物，同时添加维生素和矿物盐。美国惠氏爱儿紊n t t r s o y 就是针对牛奶蛋 白过敏婴儿生产的豆基璺儿配方乳粉。我国乳制品质量监督检验中心研制的豆蛋白婴儿 配方粉通过动物喂养试验，证明该产品的配方合理，工艺条件可行，其最终产品的营养 指标及感官、冲调、滋气味均达到国际同类产品水平( 张玉洁等，1 9 9 9 ) 。 1 6 1 3 乳、豆混合配方 蛋白质来源于牛乳和大豆，这是由于动物蛋白和植物蛋白的适当配比可以提高蛋 白质的利用率。其他调整同前两类配方。 1 6 2 特殊配方 现在对于早产的低体重婴儿、患有乳糖不耐症、牛乳过敏症、先天性代谢功能紊 乱( 苯丙酮尿症) 、容易吐奶的婴儿等特殊婴儿都有其适应的配方食品( 肖家捷，1 9 9 7 ) 。 1 6 2 1 低体重儿 出生时体重不足2 5 k g 的婴儿，其配方中需要含有较多的蛋白质和矿物质，但乳糖 要用易吸收的葡萄糖浆来代彗，含量要减少到l 肛l 尼。 1 6 2 2 乳糖不耐症 有些婴幼儿因缺乏乳糖酶，不能消化牛奶中的乳糖，以致引起腹泻，需要降低或去 除乳粉中乳糖的含量，这种产品中的乳糖一般需经酶分解或用超滤去除掉，同时补充葡 萄糖。 1 6 2 3 牛乳过敏痘 牛乳中有些蛋白质是人乳中所没有的，如b 吼球蛋白，这种成分会引起某些3 岁 7 东北农业大学工学硕士学位论文 以下的婴幼儿出现过敏性皮炎、过敏性鼻炎、哮喘等症状，原因是这种蛋白可刺激婴幼 儿的免疫系统，产生抗体。这种配方中的牛乳蛋白需经蛋白酶预先处理，使蛋白质的分 子量小于3 5 0 0 d a ，服后就不会引起过敏。 1 6 2 4 苯丙酮尿症 这种患儿不能完全代谢苯丙氨酸，从食物中摄入苯丙氨酸后，最终的代谢产物为苯 丙酮酸，一部分随尿排出，故名苯丙酮尿症，一部分存在体内会损伤大脑，最终成为白 痴。如果出生以后严格控制苯丙氨酸的摄入量，维持到7 嚣岁，可以成长为正常人。 我国这种病儿占新生儿的一万分之一，每年约有2 0 0 0 人。针对这种病儿的配方食 品中不含苯丙氨酸，价格十分昂贵。 1 6 3 婴儿营养物质的添加种类 1 6 3 1 牛磺酸 牛磺酸的化学名称是2 氨基乙磺酸，能促进婴幼儿机体发育，调节神经传导( 张 平伟等，1 9 9 7 ) ；促进神经细胞的分化成熟( 韩晓滨等，1 9 9 2 ) 。对视觉能力的完善以及 c a 的吸收有良好作用( 陆淳等，2 0 0 1 ) 。在成人体内，经过复杂的酶催化作用，能合成 牛磺酸，但婴儿体内，囡酶的活力低，不能自己合成，必须从食物中摄取。大多数动物 的乳中都有牛磺酸，而以人乳中牛磺酸含量最高。牛乳中的含量仅为人乳的1 1 0 ，所 以用牛乳粉喂养的婴幼儿，其血清中的牛磺酸明显低于母乳喂养的婴儿。如今在婴儿乳 粉中己普遍添加了牛磺酸。 1 6 3 2d h a 和从 d h a 对于婴儿脑细胞的分裂、增殖、神经传导、突触的生长和发育起着极为重要 的作用，对大脑活动、脂肪代谢、婴儿智力发育及免疫功能都有极大影响( 刘威等，2 0 0 2 ) 。 另外。d h a 在视网膜磷脂中占4 0 - 5 0 0 0 ，对提高婴儿的视敏度，促进视力发育发挥重 要作用( j o r g e n s e n ，1 9 9 6 ：m a k r i d e s ，1 9 9 3 ) 。a a 是构成大脑和视网膜的最主要的多不 饱和脂肪酸之( 韩宏裕等，1 9 9 9 ) ，在脑和神经组织中，从含量占多不饱和脂肪酸 的4 0 - 5 0 ，在神经末梢甚至高达7 0 。作为重要的结构脂类成分，从主要存在于细 胞膜的磷脂中，对维持细胞膜的完整、调节膜的通透性、流动性起着重要的作用( 袁成 凌等，2 0 0 0 ) 。根据文献报道( 李涛等，2 0 0 2 ) ，o “个月的婴儿乳指标中d h a 标定在 2 64 2 9 m g 1 0 0 m ；a a 标定在2 5 - 3 9 m g 1 0 0 m l 。日本的婴儿乳粉中每1 0 0 9 含d h a 7 0 r a g ，哈尔滨森永奶粉每1 0 0 9 含3 0 m g 。 1 6 3 3 乳铁传递蛋白 乳铁传递蛋白的分子量约为8 0 0 0 0 d a ，每个分子上结台两个铁分子，是具有抗菌作 用的糖蛋白( 龚广予，2 0 0 1 ) 。哺乳动物的乳中都含有，以人乳的含量最高。每毫升人 乳中的含量：初乳为4 - 1 0 r a g ，常乳为05 - 2l m g 。这种乳铁传递蛋白能抑制大肠杆菌、 g 前言 绿脓杆菌、沙门氏菌、李斯特菌等，但对肠道中的有益双歧菌却无影响。乳铁传递蛋白 经酸性的胃蛋白酶水解以后，其抑菌能力比原来增强4 0 0 倍。 1 6 34 双歧杆菌 双歧杆菌是人体肠道内典型的有益菌，发现于1 8 9 9 年，经国内外近1 0 0 年的研究， 确证对人体有保健作用，其主要功能是可抑制肠道内的有害菌，并促进钙、铁的吸收等， 对治疗d , j l 腹泻有效。 在8 0 年代，海拉尔乳品厂就有双歧乳粉问世，双歧菌数每克不低于l o o 万。因为 双歧菌需厌氧培养又不耐高温，制成乳粉后还要求有一定保存期，难度大，不易推广， 所以国内外趋向添加双歧菌增殖因子。双歧增殖因子主要是低聚糖类，经人体摄入以后， 能促进肠道内原有双歧菌的繁殖。例如，日本森永乳业株式会社在乳粉中添加异构化糖， 用量为o5 。 16 35 核苷酸 核苷酸是乳中一种数量很少的有机酸，它由胞苷- 磷酸、尿苷磷酸、鸟苷磷酸等 组成，是d n a 和r n a 的前体。它的作用具体反映在：对免疫系统的促进作用，提高 人体对细菌、真菌感染的抵抗力，增强细胞免疫能力等。另外，维持胃肠道的正常功能 ( 邬小兵等，2 0 0 0 ) 。美国惠氏公司生产的s - 2 6 配方中的c m p 、u m p 、a m p 、g m p 和i m p 的含量分别为1 6 5 、5 0 、4 0 、2 0 、2 0 m e d l ( 刘冬生，1 9 9 5 ) 。 1 6 36l - 肉碱 婴儿出生后，必须依靠体内储藏的脂肪来补充能量，而用体内的长链脂肪酸作为 能源时，婴儿就需要足够的脂肪运载工具，即肉碱( 周建鸿，1 9 9 4 ) 。它是使脂肪代谢 的关键物质。肉碱还能帮助婴儿制造酮类( 张海燕等，1 9 9 7 ) ，提供能量以帮助婴儿脑 神经系统的发育。肉碱也帮助脂肪在体内分解，以提供婴儿总体能量的需求。研究表明， 左旋肉碱对脂溶性维生素及c a 、p 的吸收也有一定作用( 周友亚等，2 0 0 1 ) 。但是，婴 儿体内台成肉碱的速度和能力，不能满足正常代谢的需要。文献报道，2 周岁以内是婴 儿补充肉碱的最佳时间，目前世界已有2 2 个国家和地区在婴儿乳粉中加入左旋肉碱。 我国食品添加剂卫生标准中于1 9 9 8 年增补左旋肉碱为新增加的添加剂品种( g b 2 7 6 0 1 9 9 8 ) 最大使用量3 0 0 - 4 0 0 m 如奶粉，日前璺j l - l 粉的添加量为55 - 2 0 m g 1 0 0 9 。 1 7 液态婴儿乳 1 7 1 液态婴儿乳的生产现状 液态婴儿乳是供婴儿食用的液态乳制品。1 9 7 3 年，芬兰维利奥公司在全球率先推 出了液态婴儿乳，并获得了根大的成功。十五年后，世界上第二家公司也开始生产同类 产品目前，世界上很多国家有液态婴儿乳生产和销售，比如美国、芬兰等，但由于国 情不同，液态婴儿乳起步不同，不同国家的市场占有率也是不尽相同。世界上液态婴儿 9 东北农业大学工学硕士学位论文 乳市场占有率最高的国家是芬兰，其液态婴儿乳市场大约占整个婴儿食品市场的 8 0 - - 9 0 。而在我国，液态婴儿乳对一般消费者而言还是一个新的名词。 液态婴儿乳是以水、牛奶、脱盐乳清粉、植物油主要原料，添加适量韵维生素、 矿物质或其它微量有益成分，经超高温( 唧) 灭菌处理后，无菌包装而成。产品中 不需要添加任何防腐荆，保质期可达六个月以上。 喂食婴儿时，可以直接喂食，也可以先将产品直接放入温水中温一下，或者将产 品倒入奶瓶后再置入微波炉中稍温后，再进行喂食。 1 7 2 液态婴儿乳的优点 婴儿乳粉是目前国内婴儿食品市场的主力军，其主要营养成份与母乳比较接近， 液态婴儿乳中同样含有接近母乳的营养成分，但与婴儿乳粉相比，液态要儿乳还具有以 下几个优点：