[科普中国]-蛋白质含量标准化

蛋白质含量的标准化简介

蛋白质的标准化问题是近年来国际乳品界一直在探讨和谋求法规化的热点论题。国际乳业联合会(IDF)早在1991年在日本召开的年会上就对这个论题设立专门机构。因乳品行业对脂肪标准化已进行几个时代，考虑蛋白质标准化已成为不可回避的问题。近年来随着加工技术尤其是膜技术作为单元操作的发展，蛋白质标准化技术问题已不再是瓶颈，但就这个问题与之相关的提议和脂肪标准化相比远不相同。专家们认识到，蛋白质标准化不仅仅具有技术价值，它在营养、法规、消费者利益、经济学等诸方面都很有意义。为此，IDF于1994年的蛋白质标准化学术研讨会上成立了一个新的专门研究这一课题的专家组D47一乳中蛋白质含量的标准化。这次研讨会还总结了蛋白质标准化论题的研究工作情况，主要内容如下：①目前只有保藏乳，如加糖炼乳和乳粉的蛋白质标准化是法规准许的；②液体乳和稀奶油的蛋白质标准化还需进行进一步的研究；③保藏乳的蛋白质标准化法规也应把乳考虑进去；④必要时，IDF将在下一次法典委员会上建议对“乳和乳制品原则法典”第1、2款进行修改，准许对乳和乳制品进行蛋白质标准化。

在意识到技术可行的同时，对蛋白质标准化首先由新西兰和丹麦两个国家倡导和驱动。它们在国际上进行着大量的奶粉贸易，而且它们国家的奶粉中蛋白质含量又显著高过全球平均水平，它们看到在国际市场与那些低蛋白质含量的奶粉都以同样每吨价位在出售，难怪它们要为公平竞争而争取。另一个相关原因是乳脂肪和蛋白质相对价值的变化，传统上牛乳脂肪占有相当超过一半的牛乳价值，但最近在国际市场价格上，该平衡已剧烈地转变，牛乳蛋白质部分已占有70%的价值，随着牛乳蛋白质经济重要性的增加，蛋白质标准化已是一项势在必行的工作。目前乳和乳制品的蛋白质标准化，除非有不同的描述，产品尚无法定承认。

蛋白质标准化区别于脂肪标准化脂肪标准化已应用多年，工艺上也相对简单。从实践出发，牛乳脂肪具有相似的、均匀的组成，其具有相对较低的密度，非常容易与脱脂牛乳分开，经离心分离之后，所去除的脂肪与原来存在于牛乳中的脂肪基本上具有相同的组成。但对牛乳蛋白而言却不是这种情况，在本质上它不是均一的，它由本质上差异显著的酪蛋白、乳清蛋白和非蛋白氮化物所构成；经过超滤处理，低分子质量蛋白质部分将优先通过膜失去，去除掉的蛋白质与牛乳中原有的蛋白质不再具有相同的组成，据计算这种影响可以改变牛乳中天然的酪蛋白、乳清蛋白比例达7%～8%。

蛋白质比例这种变化改变了天然牛乳蛋白质的组成，在法规制定时必须对其加以考虑，一个基本要求是乳中酪蛋白、乳清蛋白比例应保持不变。这是一个非常重要的要求，当蛋白质标准化首次被考虑时，就担心通过加入乳清类原料进行蛋白质标准化，这样蛋白质水平将降低，导致不被接受的质量问题。为避免这种情况，在国际范围内已制定了一个关于蛋白质标准化的原则：酪蛋白：乳清蛋白的比例保持不变。

另一个相关的问题是，到目前尚没有一个可行的测试方法来检测在加热处理过牛乳中实际酪蛋白和乳清蛋白的比例。国际上已关注蛋白质标准化重要性的同时，IDF十分迫切地被要求开发测定二者比例的方法，目前尚无结论。另一个在蛋白质标准化和脂肪标准化之间的差异是：非脂乳固体的组成，特别是蛋白质，在脱脂乳中略高于全脂乳，例如蛋白质含量3.0%的全脂乳，当离心处理得到脱脂乳时蛋白质含量可达3.12%。这不仅混淆任何法规标准，同时也提高法规制定的困难性，因牛乳有时以脂肪含量不同的系列形式出售。如果当地法规同意时，牛乳蛋白质标准化将包括改变蛋白质浓度高达10%，如今是考虑用适当工艺来达到这一目的1。

潜在工艺就如同离心分离机是脂肪标准化的关键工艺一样，超滤是牛乳蛋白质标准化的关键工艺。用超滤处理，将牛乳分成两部分，简单称为组成浓部分和组成稀部分，就同离心分离成稀奶油和脱脂乳一样，最终的产品需要适当比例混合这两部分来达到需要组成浓度。脂肪标准化产生的多余脂肪用做它用，同样蛋白质标准化导致的蛋白富集截留液用做它用。饮用型牛乳蛋白质标准化将产生一个新的乳制品流，称之为超滤截留液或牛乳蛋白浓缩液(WPC)，该产品的组成将取决于所用超滤工艺的浓缩程度，例如浓缩因子为2，截留蛋白浓度为6.5%，而当浓度因子为4.5时，将导致截留蛋白质浓度达14%。

饮用型牛乳蛋白质标准化引发的一个关键问题是担心过剩截留液的利用。许多研究已证明该产品有相当广泛的应用前景，如在硬质和半硬质于酪、酸奶、甜食、冷饮、烘焙食品中可以应用；成功应用蛋白质标准化还有一个关键成本有效性问题，能在现成的产品线中应用截留浓缩液而不是作为商品推向市场将大有好处，经济性更合理，具有较高的经济回报。在牛乳蛋白质标准化法规到来之时，很可能每个厂都自己购买和运行超滤设备，因此，合乎逻辑的推测会有商品的超滤截留液和滤过液出售，到时只需考虑对这些原料提出要求标准和详细说明即可。具体标准化方式如下：

(1)蛋白质含量向上标准化

改变乳中蛋白质含量最常用的技术是膜过滤技术。

超滤：选用合适的膜可以把蛋白质与水、乳糖、盐和其它微量成分分开，但这项技术虽然提高了蛋白质含量，也改变了非脂乳固体中蛋白质的比例，也改变了原有非脂乳固体的组成。

反渗透：只让水通过，在浓缩了蛋白的同时，也浓缩了非脂乳固体，但非脂乳固体的组成没有改变。

微滤：使用微滤过滤膜技术时，乳清蛋白随渗析液失掉，乳中酪蛋白含量得以提高，此技术改变了原料乳中酪蛋白与乳清蛋白的比例，已与原料乳完全不同。

另一种提高蛋白质的方法是在乳中加入乳蛋白质，如干酪素、乳清蛋白或全乳蛋白质，从技术角度讲，这种方法最经济可行，但它面临口感、标签和消费者态度等许多问题。

(2)蛋白质向下标准化

通常在高蛋白质含量乳中加入超滤渗析液来减少乳中蛋白质的含量，这是目前世界上正使用的方法，也是唯一的方法。乳渗析液含有乳中所有的水溶性成分，对于乳中含有的含氮化合物，只有分子能通过超滤膜的极少非蛋白氮区分物质存在于渗析液中，因此用渗析液稀释高蛋白含量的乳不会改变原有乳中非蛋白质的成分。乳品工业中有大量现成的乳清渗析液，同乳渗析液不同的是它的非蛋白氮含量高，因为凝乳过程中分解的酪蛋白大分子肽在乳清超滤后也许会保留在滤液中，如果用乳清渗析液来稀释高蛋白含量的乳，最终产品中非蛋白氮区分物就会增加，且一些脂肪水解产物和水解后带来的气味会破坏最终的感官指标。

(3)乳粉蛋白向上标准化

为了提高蛋白质与非脂干物质的比例，现在常采用下列几种方法：加入乳蛋白质浓缩物或用超滤技术除去渗析液；加入天然高蛋白质含量的乳粉；加入酪蛋白和乳清蛋白比例适合的蛋白质浓缩物。

超滤虽然提高了乳中的蛋白质含量，却使最终产品中的非脂乳固体的产出量降低了，这是因为乳糖和盐在渗析液中，除去了渗析液也就除去了它们，从而造成了非脂乳固体的产出量的降低。一般来说，使脱脂乳中蛋白质含量每提高0.2%，或使脱脂奶粉中蛋白质含量每提高2%，则得到经标准化的最终产品所需乳的用量约提高7%～10%2。