奶粉品質(zhì)分級(jí)標(biāo)準(zhǔn)和加工技術(shù)研究

文/顧佳升

（上海奶業(yè)行業(yè)協(xié)會(huì)）

1970年以前，全球奶粉加工工藝技術(shù)的研究曾高度聚焦于“復(fù)原的方便性（instant，國(guó)內(nèi)習(xí)慣稱其為速溶性）”。然而當(dāng)難題臨近突破之際，有些學(xué)者關(guān)注到了奶粉工藝的另一個(gè)問(wèn)題：為什么在不同的工藝下獲得的奶粉，經(jīng)沖調(diào)之后的復(fù)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(zhì)地、組織狀態(tài)等各項(xiàng)感官指標(biāo)上相去甚遠(yuǎn)？這一問(wèn)題很快就成了一個(gè)新的熱點(diǎn)。進(jìn)一步的研究發(fā)現(xiàn)，感官評(píng)定的結(jié)果與奶粉里的乳清蛋白變性程度呈現(xiàn)高度相關(guān)性。由此產(chǎn)生了奶粉加工技術(shù)的一次重大升級(jí)轉(zhuǎn)型，至今方興未艾。

然而我國(guó)奶業(yè)沒(méi)能及時(shí)跟進(jìn)奶粉工藝的重要技術(shù)進(jìn)步，因?yàn)槟菚r(shí)正在準(zhǔn)備接受“再制奶的援助”和隨后熱衷于液態(tài)奶UHT技術(shù)和設(shè)備的引進(jìn)，根本沒(méi)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(tài)奶領(lǐng)域內(nèi)情況開(kāi)始有所改變[1]，但對(duì)干燥奶制品的認(rèn)識(shí)依然處在茫然之中。這個(gè)情況值得引起高度重視。

1 乳清蛋白氮指數(shù)（WPNI）檢測(cè)方法標(biāo)準(zhǔn)

美國(guó)干乳制品研究所（American Dry Milk Institute，Inc.）綜合了當(dāng)時(shí)的研究結(jié)果，尤其在歐美早期形成的測(cè)定“熱處理系數(shù)”（指：pH值為4.8時(shí)，不溶性氮元素的百分?jǐn)?shù)）的基礎(chǔ)上，于1968年率先提出了一個(gè)新的檢驗(yàn)方法標(biāo)準(zhǔn)《脫脂奶粉中未變性的乳清蛋白氮指數(shù)的測(cè)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?cái)?shù)量，以每克奶粉或液態(tài)奶中的毫克數(shù)作單位），以統(tǒng)一規(guī)范判斷脫脂奶粉中乳清蛋白變性程度的測(cè)試操作。這個(gè)檢驗(yàn)方法標(biāo)準(zhǔn)得到了大多數(shù)學(xué)者的認(rèn)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(shù)的開(kāi)發(fā)方向上，在此后的幾十年間有了長(zhǎng)足的進(jìn)步。

隨后，美國(guó)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(jī)構(gòu)以及設(shè)備專業(yè)廠商科研和實(shí)踐的基礎(chǔ)上，于1971年依據(jù)WPNI的大量測(cè)試數(shù)據(jù)，又率先提出了《奶粉的分級(jí)標(biāo)準(zhǔn)（Standards for Grades of Dry Milks）》，第一次明確將脫脂奶粉按照WPNI分為三個(gè)等級(jí)，如表1所示。

2 噴霧干燥脫脂奶粉前期熱處理指南

美國(guó)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(guò)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(xué)要求，指出全乳或部分乳汁（例如奶酪加工的副產(chǎn)物乳清、奶油加工的副產(chǎn)物酪乳等）在成粉的過(guò)程中主要存在三個(gè)集中接受熱負(fù)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(gè)階段，物料都處在部分真空的狀態(tài)下，因而物料的溫度并非處在最高點(diǎn)，因此影響WPNI的關(guān)鍵熱負(fù)荷階段是熱殺菌，關(guān)鍵控制參數(shù)是熱處理強(qiáng)度的高、中、低（殺菌溫度和保持時(shí)間的不同組合），這才是控制“熱傷害奶”活性物質(zhì)的要害。據(jù)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(guó)干乳制品研究所提出的脫脂奶粉分級(jí)標(biāo)準(zhǔn)

表2 噴霧干燥脫脂奶粉的分級(jí)

進(jìn)入20世紀(jì)90年代后，脫脂奶粉的分級(jí)標(biāo)準(zhǔn)有了進(jìn)一步的發(fā)展。根據(jù)熱處理強(qiáng)度的高低，分為8 級(jí)之多，如表2所示[3]。

國(guó)際標(biāo)準(zhǔn)化組織（ISO）、CAC、IDF和歐盟等國(guó)際組織相繼跟進(jìn)，在各自的范圍內(nèi)單獨(dú)或聯(lián)合發(fā)布了一系列相關(guān)的文件和標(biāo)準(zhǔn)。例如ISO和IDF在2002年聯(lián)合發(fā)布了《奶粉熱處理強(qiáng)度的評(píng)定——高壓液相法》，填補(bǔ)了“超低熱奶粉”分析檢驗(yàn)方法的空白。

在奶粉分級(jí)標(biāo)準(zhǔn)和相應(yīng)檢測(cè)方法的研究迅速深入發(fā)展的推動(dòng)下，殺菌、濃縮以及干燥工藝的研究和技術(shù)進(jìn)步也緊隨不舍。熱殺菌強(qiáng)度的研究首當(dāng)其沖，目前已經(jīng)看到直接法加熱將逐步取代傳統(tǒng)間接法的趨勢(shì)，非熱殺菌技術(shù)得到了更多的關(guān)注。反滲透（RO）和冷凍脫水等非熱濃縮設(shè)備的開(kāi)發(fā)也成了新的熱點(diǎn)。干燥設(shè)備和技術(shù)也緊跟著如何提高WPNI目標(biāo)的實(shí)現(xiàn)，而有了長(zhǎng)足的進(jìn)步。至于近年來(lái)出現(xiàn)的從奶汁中開(kāi)發(fā)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(wù)，極大地促進(jìn)了物理性分離和提純裝備和技術(shù)的發(fā)展，如微濾、超濾、電滲析、納濾等。

總之，奶粉分級(jí)標(biāo)準(zhǔn)的出現(xiàn)，使得整個(gè)干燥產(chǎn)業(yè)的技術(shù)發(fā)展，無(wú)論是為了提高生產(chǎn)效率還是節(jié)能減排，全都圍繞著一個(gè)核心“如何降低熱傷害程度”而全方位地展開(kāi)，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(jí)的脫脂奶粉復(fù)原和再制應(yīng)用舉例

3 不同等級(jí)的脫脂奶粉復(fù)原和再制應(yīng)用

隨著全球國(guó)際化進(jìn)程而發(fā)生的一個(gè)重要事實(shí)是，在缺奶和貧奶的國(guó)家和地區(qū)，乳品加工企業(yè)也在使用不同來(lái)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(gè)“奶源”。因此有必要了解國(guó)際上有關(guān)奶粉等奶制品復(fù)原使用的國(guó)際慣例，以脫脂奶粉為例說(shuō)明[3]，如表3所示。

理解和執(zhí)行這個(gè)慣例，目前對(duì)我國(guó)奶業(yè)具有顯著和特殊的現(xiàn)實(shí)意義。因?yàn)槲覈?guó)奶業(yè)既需要借助進(jìn)口奶制品以滿足社會(huì)需求，又希望促進(jìn)本土養(yǎng)殖業(yè)的健康發(fā)展，同時(shí)還必須保障廣大消費(fèi)者的基本利益。

不難發(fā)現(xiàn)，作為原料的奶制品（例如奶粉）所經(jīng)受的熱傷害程度，必須低于將要制備的奶制品，這是使用復(fù)原乳需要遵循的一個(gè)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(chǎn)品，按國(guó)際慣例必須要冠以“復(fù)合奶制品（composite milk product）”的規(guī)定，或者明確標(biāo)識(shí)為“復(fù)原乳”，是因?yàn)樗纫陨虨樵现频玫耐惍a(chǎn)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(fā)達(dá)國(guó)家視“復(fù)合奶制品”為“非常規(guī)產(chǎn)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(jìn)入市場(chǎng)流通[5]。不過(guò)由大洋洲主導(dǎo)的CAC的CODEX STAN 206依然將“復(fù)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(jìn)一步開(kāi)放的全球貿(mào)易一體化的需要。因?yàn)檫@是奶粉出口國(guó)的利益之所在。

我國(guó)歷來(lái)是個(gè)奶類資源匱乏的國(guó)家，接納和運(yùn)用新國(guó)際規(guī)則有利于自身的發(fā)展。經(jīng)過(guò)了多年的籌劃之后，在1983～2004年接受了先后分別由聯(lián)合國(guó)糧農(nóng)組織（FAO）和歐盟（EU）主持的連續(xù)五期的奶類發(fā)展無(wú)償援助項(xiàng)目，大規(guī)模使用以脫脂奶粉和無(wú)水黃油為原料而制備的“再制奶”，不僅緩解了我國(guó)乳品供應(yīng)緊缺的局面，而且促進(jìn)了我國(guó)乳品加工業(yè)和奶牛養(yǎng)殖業(yè)的迅速發(fā)展[6]。終于從2006年起，我國(guó)躋身為世界第三產(chǎn)奶大國(guó)。不過(guò)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(fā)達(dá)國(guó)家的350 kg相比還不到十分之一。因此可以預(yù)期在今后相當(dāng)長(zhǎng)的一段時(shí)間里，進(jìn)口各種乳制品來(lái)補(bǔ)充滿足市場(chǎng)需求的趨勢(shì)仍將持續(xù)。

應(yīng)該清醒地看到，由于長(zhǎng)期以來(lái)我國(guó)沒(méi)有對(duì)新國(guó)際規(guī)則給予足夠的關(guān)注，缺失了與國(guó)際標(biāo)準(zhǔn)接軌的“奶制品”作為乳原料如何使用的規(guī)定，既丟失了合情合理也符合國(guó)際法構(gòu)筑基本技術(shù)壁壘的可能，使得進(jìn)口乳制品進(jìn)入中國(guó)乳品加工企業(yè)后，如入“無(wú)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(guó)奶類資源匱乏程度得到初步緩解，而奶牛養(yǎng)殖業(yè)卻陷入生存困境的今天，其負(fù)面效果應(yīng)當(dāng)引起高度重視。

進(jìn)一步來(lái)看，一旦我國(guó)低熱奶粉問(wèn)世，并且以民用小包裝的形態(tài)直接進(jìn)入，相當(dāng)于巴氏鮮奶的消費(fèi)，不再作為另一種乳原料與生鮮原料奶競(jìng)爭(zhēng)，必將是解決我國(guó)“北奶南運(yùn)”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(xué)功能研究進(jìn)展[J]. 食品科學(xué)，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(nóng)業(yè)部奶類項(xiàng)目辦公室. 奶業(yè)縱橫[M]. 北京：經(jīng)濟(jì)日?qǐng)?bào)出版社，2004.