嬰兒配方粉滲透壓及原料對配方粉滲透壓的影響

李媛媛，潘健存，盧志興，蔣士龍

（黑龍江飛鶴乳業(yè)有限公司技術(shù)研發(fā)中心，北京100016）

嬰兒配方粉滲透壓及原料對配方粉滲透壓的影響

李媛媛，潘健存，盧志興，蔣士龍

（黑龍江飛鶴乳業(yè)有限公司技術(shù)研發(fā)中心，北京100016）

探究市售嬰兒配方粉溶液滲透壓值，并對各原料對配方粉溶液滲透壓的影響進行研究。利用冰點滲透壓儀對12款市售嬰兒配方粉溶液的滲透壓值進行測定，并對膳食纖維、乳糖等碳水化合物及濃縮乳清蛋白80（WPC80）等蛋白原料對溶液滲透壓值的影響進行研究。結(jié)果表明，相同濃度的嬰兒配方粉溶液的滲透壓差異較大；與蛋白質(zhì)相比，乳糖對嬰兒配方粉溶液的滲透壓值影響大，二者差異顯著；相同濃度下，低聚半乳糖對溶液的滲透壓值的影響顯著大于其他可用于嬰兒配方粉的膳食纖維。水解蛋白對溶液滲透壓的影響顯著高于非水解蛋白。本研究為嬰兒配方粉設(shè)計提供參考，在設(shè)計配方時應(yīng)注意不同原料對配方粉滲透壓的影響。

嬰兒配方粉；滲透壓；水解蛋白質(zhì)；乳糖

0 引 言

滲透壓是指溶液中的電解質(zhì)及非電解質(zhì)類溶質(zhì)粒子對水的吸引力，其通常用毫滲透摩爾濃度表示（mmol/L，mOsm/L，也可為mOsm/kg·H2O）[1]。滲透壓在乳品行業(yè)特別是嬰兒配方食品有重要的意義。

母乳是嬰兒的最佳食品[2]。但人們對母乳的滲透壓的關(guān)注較少[3]。母乳的毫滲透摩爾濃度為290 mmol/L[4]。不能進行純母乳喂養(yǎng)的嬰兒，需要喂食嬰兒配方粉。配方粉的滲透壓關(guān)系到嬰兒對食物營養(yǎng)的吸收利用。由于配方粉的配料多，各原料對其滲透壓的影響差異大。其中，鈉、鉀鹽及碳水化合物對滲透壓影響較大，其他原料由于用量較少或不溶于水，影響相對較小[5]。蛋白原料雖然對滲透壓影響較小，但隨著市場上添加水解蛋白的配方粉種類的增多，蛋白質(zhì)及水解蛋白對滲透壓的影響也受到關(guān)注。本文對市售12款嬰兒配方粉溶液的滲透壓及常用原料對配方粉滲透壓的影響進行研究。

1 實驗

1.1 材料

1.1.1 試劑及原料

全脂牛奶，12款市售1段嬰兒配方粉，濃縮乳清蛋白粉（WPC 80），水解乳清蛋白，脫鹽乳清粉（D90），乳糖，低聚果糖，低聚半乳糖，聚葡萄糖，多聚果糖，保齡寶，麥芽糊精，其他試劑均為分析純。

1.1.2 儀器

JJ2000B恒溫水浴鍋，旋渦混合器，OM815滲透壓儀，PL402-L電子天平，ML104/102電子天平。

1.2 方法

1.2.1 市售配方粉溶液滲透壓的測定

選擇市場銷量較好的12款不同品牌的1段嬰兒配方奶粉，分別稱取14.2 g奶粉溶解于100 mL去離子水中，充分溶解并混合均勻，測定各配方奶液的滲透壓。為了研究各品牌配方粉的滲透壓與其成分組成的關(guān)系，對12個樣品的蛋白質(zhì)含量及鈉、鉀、氯和磷的含量進行檢測，檢測方法參照國標(biāo)[6-8]。

1.2.2 原料濃度與溶液滲透壓的關(guān)系

各原料分別按10，20，30，40，50 g/L的質(zhì)量與溶劑體積比的質(zhì)量濃度溶解，溶劑分別為去離子水、全脂牛乳及配方粉溶液。待原料充分溶解并混合均勻，測定各溶液滲透壓值。

1.2.3 不同蛋白原料滲透壓的測定

為研究水解蛋白與非水解蛋白原料對配方粉滲透壓的影響，以去離子水或配方粉溶液為溶劑，分別添加WPC 80、水解蛋白1、水解蛋白2及D 90，以100 mL溶劑含1 g原料蛋白質(zhì)的濃度配制溶液，充分溶解并混合均勻，測定各溶液滲透壓值。

為了研究水解蛋白與非水解蛋白對溶液滲透壓的影響，排除各原料間因乳糖含量不同帶來的差異，向各原料中添加乳糖使各原料乳糖的含量相同。在WPC 80、水解蛋白1、水解蛋白2中分別添加乳糖，使其乳糖含量與D 90相同，以100 mL溶劑含1g原料蛋白質(zhì)的濃度配制溶液，充分溶解并攪拌均勻后，測定各溶液的滲透壓值。

表1 嬰兒配方粉滲透壓值及影響滲透壓較大的因子的含量

2 結(jié)果與分析

2.1 市售配方粉溶液滲透壓值及其與離子含量的關(guān)系

對12款市售嬰兒配方粉溶液的滲透壓值的測定結(jié)果如表1所示，各配方粉差異較大，其中滲透壓大于310 mmol/L占樣品總數(shù)的58.33%。由表1可以看出，鈉、鉀、氯、磷質(zhì)量分數(shù)高的配方粉的滲透壓高于鈉、鉀、氯、磷質(zhì)量分數(shù)較低的配方粉。配方粉滲透壓與其蛋白質(zhì)量分數(shù)相關(guān)性較小，與鈉、鉀、氯、磷的質(zhì)量分數(shù)相關(guān)性較大。乳液中的電解質(zhì)（鈉、鉀等）濃度對乳液的滲透壓影響大。乳中的乳糖濃度都會通過Na+、Cl-的變化而發(fā)生動態(tài)變化[9]。對于嬰兒，其滲透壓受母乳或嬰兒配方奶粉中Na、K、Cl、P等離子的影響[10]，在本研究中，市售嬰兒配方粉溶液的滲透壓值與此4種離子質(zhì)量分數(shù)呈正相關(guān)關(guān)系。

2.2 不同質(zhì)量濃度原料滲透壓的變化

為研究乳糖與蛋白質(zhì)對配方粉溶液滲透壓的影響，將乳糖與濃縮乳清蛋白WPC 80分別按不同濃度溶解于配方奶中，各溶液滲透壓值如圖1所示。由圖1可以看出，隨著乳糖與WPC 80質(zhì)量濃度的增加，其溶液滲透壓值不斷增大，均呈線性正相關(guān)性，乳糖與WPC 80相關(guān)系數(shù)分別為R2=0.9983，R2=0.9869。與乳糖相比，WPC80對溶液滲透壓的影響較小，二者相同濃度溶液的滲透壓值差異顯著（P＜0.05）。

2.3 原料溶于不同溶劑對溶液滲透壓的影響

圖1 不同質(zhì)量濃度乳糖與WPC80對溶液滲透壓的影響

為研究原料溶于不同溶劑后對溶液滲透壓值的影響，將乳糖和WPC 80分別溶解于去離子水、全脂牛乳及配方粉溶液中。由圖2可見，無論溶劑為去離子水、全脂牛乳還是配方粉溶液，各溶液的滲透壓值隨著乳糖濃度的增加而增大，且與乳糖濃度呈線性相關(guān)關(guān)系。由于去離子水、全脂牛乳及配方粉溶液滲透壓不同，分別為0，294，300 mmol/L，相同質(zhì)量乳糖分別溶解在三種溶劑后溶液滲透壓值不同，彼此差異顯著（P＜0.05）。圖3顯示，隨著WPC80質(zhì)量濃度的增加，各溶液的滲透壓值也呈現(xiàn)線性增大趨勢，但WPC80溶液滲透壓值顯著低于相同質(zhì)量濃度乳糖溶液（P＜0.05）。原因是WPC80中蛋白質(zhì)含量高，蛋白質(zhì)分子量大于乳糖，因此增加相同質(zhì)量乳糖，其溶液中的分子數(shù)增加量大于相同質(zhì)量的WPC80。另外，蛋白質(zhì)在牛乳及配方奶中，易與不溶性鹽類形成膠體懸浮液，而乳糖則能夠完全溶解形成真正的溶液，因此乳糖對溶液的滲透壓的影響大于WPC80。

圖2 不同質(zhì)量濃度乳糖溶液的滲透壓值

圖3 不同質(zhì)量濃度的WPC80溶液的滲透壓

2.4 不同原料對溶液滲透壓影響

配方粉成分復(fù)雜，組成原料多，對幾種可在嬰幼兒配方粉中使用的膳食纖維和碳水化合物對配方粉溶液滲透壓的影響進行研究，結(jié)果如圖4所示。由圖4可以看出，隨著各種原料質(zhì)量濃度的增加，溶液滲透壓值增大，各原料濃度與溶液滲透壓值呈線性關(guān)系。各原料引起溶液滲透壓值增大能力：乳糖＞低聚半乳糖＞低聚果糖＞聚葡萄糖＞麥芽糊精＞多聚果糖。各原料相同質(zhì)量濃度溶液的滲透壓值差異顯著（P＜0.05）。其中低聚果糖（FOS）、低聚半乳糖（GOS）、聚葡萄糖及多聚果糖是膳食纖維，可以作為營養(yǎng)強化劑，應(yīng)用在嬰兒配方粉中[11]。麥芽糊精作為食品原料可為嬰兒提供碳水化合物。GOS與FOS為低聚糖，其對溶液滲透壓的影響不同。是由于GOS受制備工藝的限制，產(chǎn)品中乳糖及半乳糖雜質(zhì)含量高[12]。而FOS純度較高，可達到95%以上[13]，這就導(dǎo)致相同質(zhì)量濃度的GOS溶液滲透壓大于FOS溶液。聚葡萄糖、麥芽糊精及多聚果糖分子量較低聚糖及乳糖大，其對溶液滲透壓的影響相對較小。

圖4 不同濃度原料滲透壓值隨質(zhì)量濃度的變化

2.5 不同蛋白原料對配方粉溶液滲透壓的影響

各原料按蛋白質(zhì)為1 g/100mL的質(zhì)量濃度向配方粉溶液中添加WPC 80、水解蛋白1、水解蛋白2和D90，測定各溶液的滲透壓值。結(jié)果見圖5，配方粉溶液的滲透壓值為300 mmol/L，添加WPC8 0、水解蛋白1、水解蛋白2及D90的溶液滲透壓值分別為304、336、327及557.33 mmol/L。水解蛋白對溶液滲透壓的影響顯著大于WPC 80（P＜0.05）。本研究中WPC 80，水解蛋白1，水解蛋白2蛋白質(zhì)質(zhì)量分數(shù)分別為及82.77%，53%和80.55%；其中WPC80及水解蛋白2的乳糖質(zhì)量分數(shù)均在3.1%左右，水解蛋白1的乳糖質(zhì)量分數(shù)為27.5%。由于乳糖對溶液滲透壓影響大于蛋白質(zhì)，乳糖質(zhì)量分數(shù)高的水解蛋白1溶液滲透壓高于WPC 80和水解蛋白2溶液。實驗所用D90的蛋白質(zhì)質(zhì)量分數(shù)僅為12%，碳水化合物質(zhì)量分數(shù)82.5%，以蛋白質(zhì)為1 g/100mL的質(zhì)量濃度添加的D90，其溶液滲透壓值遠大于其他3種原料，差異顯著（P＜0.05）。4種原料的水溶液的滲透壓的變化趨勢與配方粉溶液一致，滲透壓值分別為6，39，29及222 mmol/L。

圖5 不同原料溶液的滲透壓

為了研究水解蛋白與非水解蛋白對溶液滲透壓的影響，向各原料中添加乳糖使各原料乳糖的含量相同，溶解并測定溶液滲透壓值，結(jié)果如圖6所示。由圖6可以看出，WPC 80、水解蛋白1、水解蛋白2及D90經(jīng)平衡乳糖后溶液的滲透壓分別為563，648，645和557 mmol/L。WPC80平衡乳糖后，乳糖和蛋白質(zhì)質(zhì)量分數(shù)與D90相同，二者配方粉溶液的滲透壓值較未平衡乳糖前差異減小，但由于礦物質(zhì)質(zhì)量分數(shù)不同，依然差異顯著（P＜0.05）。平衡乳糖后的水解蛋白1與水解蛋白2對配方粉溶液的滲透壓影響相近，二者差異不顯著（P＞0.05）。實驗結(jié)果表明，在排除各原料乳糖質(zhì)量分數(shù)差異的影響后，水解蛋白與非水解蛋白對溶液滲透壓的影響差異顯著（P＜0.05）。本研究所用兩種水解蛋白的水解度均為10%左右，在水解蛋白原料中，部分蛋白質(zhì)大分子被水解成肽后，相同質(zhì)量的原料的分子數(shù)增多，其引起滲透壓的變化增大，故添加水解蛋白的溶液的滲透壓值大于非水解蛋白溶液。在試驗，四種原料平衡乳糖后的水溶液的滲透壓的變化趨勢與配方粉溶液一致，滲透壓分別為227，274，270和223 mmol/L。

圖6 平衡乳糖質(zhì)量分數(shù)后各原料溶液的滲透壓

3 討 論

天然乳液的滲透壓與血液一致[14]，母乳滲透壓大致分布在290-310 mmol/L的范圍內(nèi)[3]，嬰兒配方食品的滲透壓與母乳滲透壓接近最有利于嬰兒健康。本研究對12款嬰兒配方粉同濃度溶液的滲透壓值進行檢測，結(jié)果顯示12款嬰兒配方粉溶液的滲透壓值在304～320 mmol/L范圍內(nèi)，其中41.67%的嬰兒配方粉的溶液滲透壓值低于310 mmol/L。配方粉溶液的滲透壓與沖調(diào)濃度有關(guān)，配方粉溶液滲透壓值與其沖調(diào)濃度呈線性正相關(guān)關(guān)系[15]，研究表明嬰幼兒配方粉的滲透壓最高不應(yīng)超過400 mmol/L[16]，否則會增大嬰幼兒出現(xiàn)腹瀉等風(fēng)險[17-18]。

嬰兒配方粉組成復(fù)雜，其中碳水化合物對配方粉滲透壓影響最大，脂肪對滲透壓影響最小[19]。蛋白質(zhì)對配方粉溶液滲透壓的影響相對小，本研究用乳糖與蛋白原料WPC 80作對比，結(jié)果顯示無論溶劑是去離子水、牛乳還是配方粉溶液，乳糖溶液的滲透壓值均顯著大于相同質(zhì)量濃度的WPC 80溶液。這是因為溶液的滲透壓在一定溫度下，與溶質(zhì)總的顆粒質(zhì)量濃度成正比（分子和離子的總數(shù)目）[4]。蛋白質(zhì)分子較乳糖分子大，單位質(zhì)量蛋白質(zhì)顆粒數(shù)較乳糖少，同等質(zhì)量濃度乳糖溶液滲透壓值大于蛋白質(zhì)溶液。

水解蛋白質(zhì)是能夠降低嬰兒發(fā)生過敏反應(yīng)的幾率，其對配方粉溶液滲透壓的影響也受到關(guān)注。研究結(jié)果表明，在碳水化合物、礦物質(zhì)質(zhì)量分數(shù)相近的條件下，水解蛋白溶液滲透壓顯著高于蛋白質(zhì)溶液。水解蛋白是將大分子蛋白質(zhì)在酶的作用下，水解成肽和氨基酸[20-21]，隨著水解度的增大，單位質(zhì)量的水解蛋白中分子與離子總數(shù)目增大，水解蛋白對溶液滲透壓值的影響逐漸增加。本研究使用的兩種水解蛋白原料，因其水解度較接近，故其溶液的滲透壓值差異不顯著。

嬰兒配方粉配料多，成分較為復(fù)雜，影響其滲透壓的因素較多。原料的質(zhì)量、沖調(diào)濃度等因素均會影響嬰兒配方的滲透壓。一般認為嬰兒配方奶粉的滲透壓與母乳接近時，最有利于嬰幼兒的健康成長。在設(shè)計配方階段，在保證嬰兒營養(yǎng)全面的同時，應(yīng)將嬰兒配方粉的滲透壓是否與母乳相近作為衡量配方設(shè)計科學(xué)性的標(biāo)準(zhǔn)。與乳糖相比，膳食纖維和水解蛋白等原料，雖然對溶液滲透壓的影響較小，但隨著其越來越多的被使用在嬰幼兒配方粉中，仍需要引起乳品研發(fā)人員的注意。

137-139.

[2]中國營養(yǎng)學(xué)會婦幼分會.中國孕期、哺乳期婦女和0-6歲兒童膳食指南[M].北京；人民衛(wèi)生出版社，2008:4-6.

[3]王雙佳，韋利仁，李永進.乳母膳食營養(yǎng)素這入量與母乳滲透壓的關(guān)系的研究[J].中國食物與營養(yǎng),2012,18(7):74-78.

[4]梁子鈞,戴稼禾.體液滲透壓測定在醫(yī)學(xué)中的應(yīng)用[M].北京:人民衛(wèi)生出版社,1988:489-493.

[5]戴智勇,李蕾,袁曉，等.各種滲透壓比較及在嬰兒配方奶粉中的應(yīng)用[J].中國乳業(yè),2015,126(6):64-67.

[6]GB 5009.5-2010,食品安全國家標(biāo)準(zhǔn)食品中蛋白質(zhì)的測定[S].北京?:中國標(biāo)準(zhǔn)出版社,2010.

[7]GB 5413.21-2010,食品安全國家標(biāo)準(zhǔn)嬰幼兒食品和乳品中鈣、鐵、鋅、鈉、鉀、鎂、銅和錳的測定[S].北京:中國標(biāo)準(zhǔn)出版社,2010.

[8]GB 5413.22-2010,食品安全國家標(biāo)準(zhǔn)嬰幼兒食品和乳品中磷的測定[S].北京:中國標(biāo)準(zhǔn)出版社,2010.

[9]張和平，張列兵.現(xiàn)代乳品工業(yè)手冊[M].北京:中國輕工業(yè)出版社,2005:211.

[10]李濤.高滲透壓嬰兒配方奶粉對嬰兒健康的影響及降低滲透壓的措施[C].第三屆中國乳業(yè)科技大會論文集,北京,2006.

[11]GB 14880-2012,食品安全國家標(biāo)準(zhǔn)食品營養(yǎng)強化劑使用標(biāo)準(zhǔn)[S].北京:中國標(biāo)準(zhǔn)出版社，2013.

[12]賈少婷，邢慧敏，桂仕林，等.低聚半乳糖研究進展[J].農(nóng)產(chǎn)品加工,2010,5(10):71-73.

[13]時曉麗，低聚果糖的生產(chǎn)工藝及應(yīng)用[J].養(yǎng)殖與飼料，2010,5(11):45-48.

[14]SRINIVASAN D,KIRK L P,OWEN R F,等.食品化學(xué)[M].4版.北京:中國輕工業(yè)出版社,2013:831.

[15]STEELE J R,MESKELL R J,FOY J,et al.Determning the osmolali?ty of over-concentrated and supplement infant formulas[J].Journal of Human Nutrition and Dietetics，2012,19(4):32-37.

[16]PEREIRA-da-SILVE L,PITTA-GROS DIAS M,VIRELLA D,et al.Osmolality of preterm formulas supplemented with nonprotein energy supplements[J].Eurpoean Journal of Clinical Nutrition.2008(62):274-287.

[17]SBAFIQULA S,DILIP M,NUR HA.Reduced osmolarity oral rehy?dration solution for persistent diarrhea in infants:A randomized con?trolled clinical trial.The Journal of Pediatrics.2001:87-92.

[18]杜志敏，孟濤，林智.高滲透壓母乳與等滲透壓母乳喂養(yǎng)嬰兒尿液mAlb、RBP的比較[J].實用醫(yī)學(xué)雜志,2006,1(2):211-212.

[19]PEREIRA-da-SILVE L,PITTA-GROS DIAS M,VIRELLA D,et al.Osmolality of elemental and semi-elemental formulas supple?mented with nonprotein energy supplements[J].J.Hum,Nutr.Diet,21,584-590.

[20]向莉.水解蛋白嬰兒配方研究進展[J].臨床兒科雜志，2009,8(27):794-797.

[21]于傳瑞，杜開書，吳菲.不同條件對胰蛋白酶水解酪蛋白水解度的影響[J].河南科技學(xué)院學(xué)報,2013,12(6):6-8.

[1]李金瀚.滲透壓測定的臨床意義[J].陜西醫(yī)學(xué)雜志,1990:5(3):

Study on the osmotic pressure of infant formula powder and effect of material on osmolality of formula powder

LI Yuanyuan,PAN Jiancun,LU Zhixing,JIANG Shilong

（Heilongjiang Feihe International Inc.,Beijing 100016,China）

The present study detected the osmolality of formula powder solutions,and the effect of material on osmotic pressure of solution.Osmolality was measured by the freezing point depression method.Twelve powdered infant formulas with concentration of 14.2g/100mL was analyzed.In addition,the effect of materials such as fiber,lactose and WPC80 on the osmolality of solution was measured in the present study.There was a significant difference of the osmolality among the twelve infant formula powder solutions.Compared with the protein,lac?tose could significant increase the osmotic pressure of solution.Galactose had the significantly greater effect on the osmolality of the infant for?mula solution than other three kinds of fiber.The effect of hydrolyzed protein on the osmolality of solution was significantly higher than that of non-hydrolyzed protein.The effect of the ingredient on the osmotic pressure should be noticed during the formulation design stage.Our study has reference value for design of formula powder.

infant formula;osmolality;hydrolyzed protein;lactose

TS252.51

A

1001-2230（2017）08-0014-04

2016-12-20

李媛媛（1990-），女，碩士，研究方向為乳品營養(yǎng)與研發(fā)。

蔣士龍