牛初乳粉的原料选择

牛初乳粉的原料选择

牛初乳是奶牛出生后一周内的皮脂腺蛋白。由于其丰富的免疫球蛋白（ig）和其他功能因素，它已成为下一代的功能食品仓库。母牛分娩后ld内初乳中主要功能性组分Ig含量为50～80mg/ml,且其中主要为IgG,所以IgG已成为国际公认衡量初乳和初乳粉的主要质量指标。初乳中IgG也是一种热敏成分,当受热温度超过60℃易变性失活。因此,以牛初乳为原料进行初乳粉及其他初乳制品生产主要围绕如何保持制品中较高IgG含量和活性展开。目前,国内初乳粉主要生产工艺为:原料收购→离心去脂→杀菌、干燥或干燥、杀菌。现依据此工艺对初乳粉生产进行初步探讨。1关于初乳的收购标准据测定,初乳中IgG含量随母牛分娩后时间延长而下降,且48h内下降迅速,72h以后下降缓慢,并逐步与常乳接近(表1)。作为功能性食品的原料,以选用母牛分娩后72h内的混合初乳为好。原料质量是初乳粉质量的第一制约因素。对收购的3d内混合初乳原料分析表明,蛋白质5.0%～8.5%、IgG10～25mg/ml、脂肪3.8%～8.0%、非脂乳固体10%～14%、酸度30～700T。而且混合初乳中IgG与蛋白质、非脂乳固体等有较好的线型关系。可以据此制定初乳的收购标准,控制原料质量。据初步推导,初乳中IgG与蛋白质、非脂乳固体关系如下式:Y=5.76X1-19.092γ=0.9720Y=3.7212X2-27.2525γ=0.9213式中:Y—初乳中IgG含量(mg/ml);X1—初乳中蛋白质含量(%)(索恩氏滴定法测定);X2—初乳中非脂乳固体含量(%)初乳收购中还须注意的是:收购的初乳应及时降温至≤6℃,在2～4℃下贮存,以防酸败;盛装初乳的桶、壶等器具应提前清洗干净,用蒸气或沸水杀菌后使用;尽可能减少初乳收购、贮运环节的微生物污染,以利于控制杀菌前初乳中细菌总数和酸度。2母乳分离2.1脱轨目(1)去除腥味,并防止脂肪氧化产生不良风味;(2)提高初乳的流动性,利于加工;(3)提高蛋白质相对含量,增强热稳定性。2.2预热、高速离心、冷凝、去除率的优化一种是以奶油分离机为主的连续式操作,但目前一般国产奶油分离机操作时,运行实际转速较低,有的只能达到1200～1500r/min(如DRL200型乳脂分离机,上海饮料机械厂),且初乳需预热至30～40℃,否则脂肪分离不充分,残留率高,同时易堵塞分离盘。此外,初乳在预热时,不可避免地使原料中细菌总数和酸度上升,不利于杀菌工艺的进行。另一种是以低温高速离心机为主的间歇式操作。目前国内大型低温离心机(如FL—06DP低温冷冻离心机,上海医用分析仪器厂)的处理能力为6kg/批次,效率较低。但该机运行转速可达3000～3500r/min,前3d混合初乳经3000r/min,15～20min的离心后,脂肪残留低于0.2%,脂肪去除率可达95%以上,分离效果好。且该机运行时,温度可控制在0～10℃,可有效防止初乳中细菌总数和酸度增加。3辐照杀菌igg脱脂初乳的杀菌与原料卫生状况有密切关系,杀菌方式及强度对成品的卫生质量、IgG活性及感观、风味,都有很大影响。因此,杀菌是初乳制品生产中关键环节。辐照杀菌的优点是:杀菌完全,IgG活性损失小,方便、易控制。缺点是辐照过程中使脱脂初乳中残留脂肪氧化产生月毫味,维生素类物质损失严重。低温热杀菌的常用工艺条件为63℃,30min或70℃,15s,优点是可防止脂肪氧化,缺点是IgG活性损失较大,由于原料卫生状况和性质差异,使杀菌效果和强度较难掌握。3.1初乳细菌总数测定样品脱脂初乳,含蛋白质8.55%、IgG31.3mg/ml、脂肪0.1%、固形物15.5%、酸度64.860T、细菌总数5.1×105个/ml。60Co新疆农科院钴源室。操作将15kg样品完全冰冻(减少辐照时脂肪氧化)于塑料壶中,置距钴源50cm处辐照,剂量8.4kGy。表2据测定,初乳原料刚挤出时细菌总数为102～103个/ml(机械挤奶),103～104个/ml(手工挤奶),经冷链贮运、低温脱脂后,干燥前的初乳细菌总数为104～106个/ml,干燥后初乳粉细菌总数为104～107个/ml。经辐照实验表明,在6～8kGy辐照剂量下,不论细菌总数为104～107个/ml原料初乳或是初乳粉,辐照后细菌总数均可降至103个/ml,且其它卫生指标也能符合有关标准。3.2初乳杀菌前后igg活性变化在生产初乳酸度范围35～750T的条件下,选择低酸度和高酸度样品A和B进行热杀菌效果对比试验。样品A含蛋白质7.27%、IgG17.6mg/ml、脂肪0.2%、固形物14.25%、酸度36.360T、比重1.068、细菌总数4.9×106个/ml。样品B含蛋白质8.55%、IgG31.3mg/ml、脂肪0.1%、固形物15.50%、酸度64.860T、细菌总数1.37×105个/ml。操作将样品A、B分别盛装于试管中于电热水浴恒温箱中按下列条件杀菌,并立即测定杀菌后IgG含量和细菌总数,记录结果。表3(1)A3和B3结果表明,初乳受热温度达到70℃,其粘度迅速增加,高酸度初乳开始有微小蛋白颗粒形成。并且IgG活性损失也迅速上升。因此70℃左右应是初乳杀菌敏感温度范围。(2)由A和B杀菌后IgG损失率分析,初乳酸度是杀菌时影响IgG活性的重要因素。(3)从A样品杀菌后细菌总数可看出,各杀菌工艺效果相差不大,都能达到杀菌目的。(4)63℃,30min工艺对初乳杀菌效果最佳;杀菌时保持初乳较低酸度,能有效减少IgG活性损失。以上是实验室条件下所得结果,为了解初乳生产时低温杀菌实际效果,选用低酸度混合初乳,通过列管式巴氏杀菌器进行63℃/30min杀菌操作,结果如下。样品C杀菌前酸度300T,蛋白质5.68%,IgG9.8mg/ml,脂肪0.1%,固形物9.57%,细菌总数1.43×107个/ml,温度4℃。经杀菌升温2min,(列管杀菌机出料口表温72～85℃)出料初乳测温为64℃,保温40min后,测细菌总数8.4×103个/ml。IgG8.8mg/ml。IgG活性损失率=(9.8-8.8)/9.8×100%=10.2%。结果表明:初乳生产采用低温热杀菌工艺,对原料卫生状况、酸度、设备及工艺要求等都比较严格。因此一些小规模生产企业初乳杀菌工艺多采用简便易行的辐照工艺。4低温喷雾干燥生产工艺脱脂初乳干燥的目的是为了去除水分,使IgG活性成分大大浓缩,同时便于加工、贮存和食用。冷冻干燥工艺优点IgG活性损失率低,工艺操作简单,设备成熟。其缺点是能耗大、成本高、生产能力小、效率低,属间歇生产方式。根据我们生产经验,每1kg初乳冻干粉耗电量约60kwh。冷冻干燥设备生产能力约为1kg初乳粉/m2·批次,20～30h/批次。低温喷雾干燥工艺优点是可实现连续式生产,生产能力大、效率高、成本低,并能在喷雾干燥的瞬间脱去初乳中的腥味,改善产品的风味和口感。其缺点是:IgG活性损失较冻干工艺高,并且对干燥工艺及设备性能要求很高。4.1冻干粉水分及igg含量检测冻干工艺脱脂初乳装仓→预冻至-40℃→将捕水器降温至-60℃→开启真空泵,将系统真空抽至10Pa→开启加热,使物料得到一定升华潜热,并保持系统真空在20～30Pa→直至冻干,系统真空达到5Pa,保持一定时间,使物料彻底冻干后出仓。样品D蛋白质8.55%、IgG27.3mg/ml、脂肪0.2%、固形物14.7%、酸度75.20T。样品E蛋白质7.41%、IgG19.5mg/ml、脂肪0.1%、固形物13.36%、酸度570T。操作将样品D、E按上述冻干工艺冻干,测定冻干粉水分及IgG含量。结果D样品冻干粉水分1.61%、IgG175.8mg/g。E样品冻干粉水分3.2%、IgG136.7mg/g。D冻干粉理论IgG含量=(100-1.61)/14.7×27.3=182.7mg/g,冻干IgG损失率=(182.7-175.8)/182.7×100%=3.8%;E冻干粉理论IgG含量=(100-3.2)/13.36×19.5=141.3mg/g,冻干IgG损失率=(141.3-136.7)/141.3×100%=3.3%。4.2喷粉水分、igg含量低温喷雾干燥设备丹麦尼鲁公司(NiroPteLtd)实验样机,上海粮科所提供。喷雾干燥工艺进风口温度170℃,出风口温度75℃,出粉温度<60℃,采用流化床降温。样品FIgG9.8mg/ml、酸度350T、蛋白质5.33%、脂肪0.05%、固形物9.57%;样品G:IgG7.8mg/ml、酸度330T、蛋白质5.4%、脂肪0.05%、固形物9.53%。操作将样品F和G按上述喷雾干燥工艺直接喷粉,并测定出粉水分和IgG含量。结果F样品粉:水分2.60%、IgG92.78mg/g;G样品粉:水分2.59%、IgG73.24mg/g。F样品粉理论IgG=(100-2.60)/9.57×9.8=99.74mg/g,喷粉IgG损失率=(99.74-92.78)/99.74×100%=7.0%;G样品粉理论IgG=(100-2.59)/9.53×7.8=79.73mg/g,喷粉IgG损失率=(79.73-73.24)/79.73×100%=8.1%。两者均无初乳的腥味,口感良好,由于未经浓缩直接喷粉,故粉粒细小,冲调性较差;通过低温真空浓缩或造粒等工艺可以解决。5辐照杀菌,初乳成功率高,igg不高,对食品的安全性保证(1)奶牛分娩后头乳(即第1次挤出的初乳)IgG含量最高,但头乳产量低,平均仅7kg,作为功能性食品的基料,难以进行规模化生产。医学临床实验证明,初乳粉用作食疗保健,成年人每日剂量0.4～0.8g(含IgG32～64mg),儿童每日剂量0.2～0.4g(含IgG16～32mg),即可产生良好的效果。据估算,荷斯坦奶牛分娩后72h内的混合初乳IgG加权平均值为12～15mg/ml,120h内的混合初乳IgG加权平均值为7～10mg/ml,按此含量,只要工艺先进,就能够加工出80～100mg/g或50～70mg/gIgG的初乳粉。因此,只要在产品开发和剂型上加以改进,采用120h以内的混合初乳作为功能性食品原料是可行的。(2)1980年联合国粮农组织,国际原子能机构、世界卫生组织(FAO/IVEA/WHO)就根据毒理学、营养学和微生物学研究资料及辐照化学分析结果得出结论并发表公报指出:“任何食品当其总体平均吸收剂量不超过10kGy时,没有毒理学危害,不再要求做毒理学实验,同时在营养学和生物学上也是安全的”。这一结论也得到了世界食品法典委员会(CAC)的认可。经修订的CAC和ICCFI(FAO、IAEA、和WHO联合建立的国际食品辐照咨询小组)相关标准,已明确取消了10kGy剂量限值的条件。目前,在我国《辐照食品卫生管理办法》中仍规定了辐照食品吸收剂量的上限值为10kGy。就辐照杀菌而言,初乳及其制品在8kGy左右就可完全满足杀菌的要求,且杀菌后的产品经毒理学及临床实验,均无任何毒副作用。因此,初乳的辐照杀菌