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婴儿配方液态奶的营养研究和市场分析

2022-12-14杨菲菲徐诗睿胡雅倩

中国乳业 2022年11期
关键词:液态奶巴氏铁蛋白

杨菲菲,徐诗睿,胡雅倩,龄 南

南京卫岗乳业有限公司,江苏南京 211100

0 引言

在新冠肺炎疫情(简称“疫情”)和当前经济压力的双重影响下,大多数双职工家庭正在降低对于纯母乳喂养的正向意愿。但二胎、三胎政策的放开和国民平均消费水平的上升意味着中国婴幼儿配方食品市场潜力巨大[1]。

目前中国婴儿配方食品市场占比以婴儿配方奶粉(简称“婴配粉”)为主,婴儿配方液态奶的普及率并不高,市面上的产品屈指可数,多依靠国外进口,例如圣元布瑞弗尼、美赞臣美国版、妈咪爱等。婴儿配方液态奶作为一种新型即食液体婴儿奶,是指在水、牛乳、复配植物油、乳糖、脱盐乳清粉的基础上,添加适量的维生素、矿物质和其他有益活性成分,经灭菌处理后再进行无菌灌装的配方食品[2]。

婴配粉和婴儿配方液态奶在设计过程中都以母乳成分为标准进行调整,试图减少与母乳的差异[3],包括添加乳铁蛋白、唾液酸和益生元等[4],但在免疫活性物质方面还没有做到完全模拟母乳,因此如何有效留存免疫球蛋白的生物活性是需要寻求的最大技术突破点。大多数生物活性物质对热敏感,巴氏杀菌是目前最广泛使用的保留活性物质活性的灭菌方法[5]。有研究表明,巴氏杀菌婴儿配方液态奶的氨基酸组成与母乳氨基酸组成相关系数接近且较高,而超高温灭菌可导致婴儿配方液态奶及添加的免疫活性物质失活及部分蛋白质变性[6]。因此,采用巴氏杀菌技术灭菌的婴儿配方液态奶,是产品研发上的一种新突破,并可以进一步向低过敏性和低蛋白巴氏杀菌婴儿配方液态奶过渡[7]。

1 婴儿配方液态乳的成分

1.1 蛋白质

根据国标《GB 10765—2010食品安全国家标准婴儿配方食品》规定,蛋白质的指标范围在1.88~2.93 g/100 kcal,且婴儿配方食品中乳清蛋白含量应≥60%。但牛乳中酪蛋白占牛乳总蛋白的80%,乳清蛋白只占比18%~20%,主要包括α-乳白蛋白(占乳清蛋白的20%~25%)、β-乳球蛋白(占乳清蛋白的50%~55%)、牛血清白蛋白、乳铁蛋白、骨桥蛋白、免疫球蛋白等。因此,为了模拟人乳中各蛋白质的比例添加了浓缩乳清蛋白粉[8]。

1.1.1 β-乳球蛋白

β-乳球蛋白是一种脂质运载蛋白,对脂溶性维生素、脂肪酸及多酚类生物活性物质都具有极高的亲和性,能够防止这些生物活性物质的氧化降解,提高其在机体内的转运效率,并促进这些物质的吸收。β-乳球蛋白是氨基酸的重要来源,同时也是一些生物活性肽,如β-乳球蛋白源血管紧张素转换酶(ACE)抑制肽、降血压肽、抗菌肽的重要来源。此外,有研究表明,β-乳球蛋白可能在新生儿的免疫调节和被动免疫中发挥作用[7]。目前β-乳球蛋白在婴幼儿配方食品中的含量一般是3~4 g/L,但β-乳球蛋白是牛乳中的蛋白,并不存在于母乳中,因此致敏风险较高,为此,乳品企业也开发出低蛋白的婴儿配方食品,但为了保证乳清蛋白与酪蛋白的结合,尚不能将其完全去除。

1.1.2 α-乳白蛋白

α-乳白蛋白含有丰富的必需氨基酸,是母乳中的主要蛋白质,大约占总含量的25%。目前婴配粉与母乳中总乳清与酪蛋白的比例非常相似,但低蛋白的婴儿配方液态奶中α-乳白蛋白的浓度相对较低,导致母乳和婴儿配方液态奶中的蛋白质谱不同,氨基酸谱也不同。为了满足婴儿对所有必需氨基酸的需求,婴儿配方液态奶中的蛋白质浓度必须高于母乳中的浓度。由于α-乳白蛋白富含色氨酸,在保证蛋白质浓度的前提下相对提高色氨酸浓度的配方奶可为新生儿提供与母乳等同的血浆色氨酸浓度,同时也能避免过量的氮负荷[9]。

1.1.3 骨桥蛋白

骨桥蛋白(OPN)是一种多功能乳清蛋白,具有许多健康益处[10]。母乳中的OPN含量138 mg/L,而牛乳中的含量为18 mg/L[11]。低温长时杀菌比高温短时杀菌,OPN显示出更高的保留率(约90%)。更高温度和更长时间的处理会导致OPN变性,因此,超高温灭菌方式(135~140℃,3~5s)不适合OPN添加的婴幼儿配方食品[12],而采用巴氏杀菌处理的婴幼儿液态奶可以最大限度的保留该蛋白。

1.1.4 乳铁蛋白

乳铁蛋白是一种存在于母乳及其他哺乳动物乳中的功能蛋白。牛奶中的乳铁蛋白含量(0.1~0.4 mg/mL)低于人乳(1~3 mg/mL)[13]。欧洲食品安全局也宣布人乳铁蛋白为一种新型食品成分,并提出乳铁蛋白在婴儿配方液态奶中的浓度可高达100 mg/100 g[14]。在70.8 ℃、42 s和71 ℃、57 s的巴氏杀菌条件下,乳铁蛋白的保留率分别为94.6%和91.9%,并仍能保持铁结合能力和储存稳定性,这证实了巴氏杀菌技术在添加乳铁蛋白的婴儿配方液态奶中应用的可能[15]。

1.2 碳水化合物

乳中大部分的碳水化合物是乳糖。牛乳中乳糖的含量在3.6%~5.5%之间。

1.2.1 低聚半乳糖

乳糖可以分解为一分子的葡萄糖和一分子的半乳糖。低聚半乳糖仅微量出现在牛乳中,母乳中含量较多。它不能被人体消化酶所消化,具有很好的双歧杆菌增殖活性,调节肠道菌群,同时可以促进植物乳杆菌和双歧杆菌生成更多的胞外多糖,并可在大肠内被双歧杆菌发酵产生有机酸,进而促进钙质吸收和防止骨质减少[16]。低聚半乳糖在婴儿配方食品中的单独添加量应≤6450 mg/100 g。

1.2.2 低聚果糖

果聚糖由一组非均质聚合物组成,是由葡萄糖残基终止的果糖单元线性链。其糖苷连接和聚合程度不同,链的长度可以从2~200 个残基不等。3~5 个残基的短链低聚果糖是天然存在的,可以从菊苣等植物中提取。和低聚半乳糖一样,低聚果糖到达结肠后可能会选择性地刺激双歧杆菌的生长。在婴儿配方液态奶中添加短链低聚果糖也会产生双歧效应[17],会刺激非致病性肠道微生物群落的生长,从而增加排泄物体积和沉积的频率[18],减少有害菌在肠道内的粘附和增殖。同时,低聚果糖本身也不含卡路里、不会导致龋齿,具有重要的生理功能,例如改善矿物质吸收和降低血清胆固醇、三酰基甘油和磷脂水平。

1.3 脂类

根据国标《GB 10765—2010 食品安全国家标准婴儿配方食品》,婴儿配方食品中脂肪的指标范围在4.39~5.86 g/100 kcal。在生命的初始阶段,婴儿摄入足够量的营养对于正常的生长、认知和运动发育是必不可少的。在婴儿出生后的头几个月,脂质提供了总摄入热量的40%~60%[19]。母乳含有200 种脂肪酸,除了能量供应之外,母乳也含有高浓度的不饱和脂肪[20],如亚油酸、α-亚麻酸、花生四烯酸和二十二碳六烯酸(DHA)等,可以帮助婴儿神经系统的发育[21]。但婴儿的DHA等经常会摄入不足,需要从鱼肝油中额外获取[22]。目前婴儿配方液态奶中脂肪酸的提供以植物油为主,玉米油、椰子油和菜籽油的饱和脂肪酸含量差别较大,最高的是椰子油,最低的是菜籽油。这几种脂类不容易与钙产生皂化反应,不影响钙的吸收并可以减少便秘的几率。

1.4 维生素和矿物质

乳中的矿物质中,最重要的有钙、钠、钾和镁等。这些矿物质元素含量虽少,却对婴儿身体发育和成长必不可少。维生素A、维生素D和维生素E作为脂溶性维生素,维生素B和维生素C作为水溶性维生素,在功效上各不相同。以美赞臣美国版Enfagrow3段配方液态奶为例,矿物质元素的添加顺序由多到少依次为钙、磷、氯、镁、铁、锌。维生素的添加顺序由多到少为维生素C、维生素B、维生素A、维生素D、维生素E。

表1 人乳和牛乳的营养成分对比

1.5 其他

常规强化配方,是指虽然国标中不是必需成分,但大多数婴配粉都会添加的营养物质,包括:胆碱、肌醇、牛磺酸、左旋肉碱、核苷酸和膳食纤维。而特殊强化配方是指只有部分婴配粉才添加的营养强化物质,包括:乳铁蛋白、1,3-二油酸2-棕榈酸甘油三酯(OPO)、叶黄素、β-胡萝卜素、人乳寡糖(HMO)等。这些物质在越来越多的文献中被证明对婴儿发育具有重要作用[24]。以HMO为例,其是结构多样的糖,在人乳中含量丰富,但并不存在于传统的婴配粉中。由于HMO对婴儿的有益作用,近年来对HMO的兴趣逐渐增加。人乳中的人乳寡糖含量为5~20 g/L[25]。目前已经证实了两种人乳寡糖:2′-岩藻糖基乳糖和乳糖-N-新四糖可以作为安全且耐受性好的添加剂加到婴配粉中[26]。2016年,美国雅培心美力HMO1段全球首次推出含有2′-岩藻糖基乳糖的婴儿配方液态奶,后续,爱他美等品牌也陆续推出含有HMO的婴儿配方液态奶产品。

2 巴氏杀菌婴儿配方液态奶的营养优势

母乳被认为是新生儿营养的终极和完整来源,含有许多生物活性化合物、细胞和激素等,对免疫系统、胃肠道的发育具有重要意义,还有助于缓解晚期代谢疾病,包括糖尿病和肥胖症[27]。婴儿配方液态奶的研发过程也是以母乳为黄金标准。传统的婴儿配方液态奶使用的是UHT工艺,即在135 ℃以上持续2~5 s[28],不但极易发生美拉德反应[29],还容易导致乳清蛋白聚集和乳糖异构化为乳果糖,降低牛奶蛋白的溶解度,损害维生素并扰乱矿物质平衡[30],影响产品品质。

而与婴配粉和市售采用UHT工艺的婴儿配方液态乳相比,采用71~72 ℃处理15 s的巴氏杀菌技术的液体配方液态奶可以最大程度的保留婴儿配方液态奶中的热敏性活性成分。如果条件允许,通过施加压力辅助热巴氏灭菌的工艺(在57.1 ℃下施加15 s的600 Mpa的高压,在加压后达到72.3 ℃)可以有效降低对β-乳球蛋白的保留率,从而降低婴儿配方液态奶的致敏率[31]。巴氏杀菌婴儿配方液态奶具有干净方便的特质,在降低婴儿早期细菌感染风险的前提下,可以提供更合理的生长模式,比如减少婴儿超重的概率[32]。

3 婴儿配方液态奶的生产现状和发展趋势

3.1 低过敏和低蛋白配方乳

β-乳球蛋白是导致婴儿过敏的主要原因,通过提高α-乳白蛋白与β-乳球蛋白的比值将是开发低致敏性、低蛋白质含量IMF的一种切实可行的方法[33]。在51.7℃,600 MPa的高压处理5 min时,α-乳白蛋白与β-乳球蛋白的比例最高(77∶23),而在巴氏杀菌中,15 s和30 s时,两者的比例仅为24∶76和23∶77。这样的配方将确保必需氨基酸的必要平衡,因为α-乳白蛋白和β-乳球蛋白中分别有123 个和162 个氨基酸残基[7]。

婴儿配方液态奶的标准蛋白质含量仍然是一个有争议的问题,因为配方奶生产的目的是模仿人乳。人乳含有9~11g /L的蛋白,而传统婴儿配方液态奶提供15g /L的蛋白[34]。由于儿童肥胖问题,对低蛋白婴儿配方液态奶的需求迅速增长。此外,过量的蛋白质还会对未成熟的代谢器官造成不必要的应激[35]。合理的做法是通过提高α-乳白蛋白与β-乳球蛋白的比例来修改配方的蛋白质谱,使其更接近人乳,从而得到一个总蛋白质含量较低,但保持必要氨基酸平衡的配方[34]。

3.2 婴儿配方液态奶产品的潜在市场分析

婴儿配方液态奶在中国国内消费者市场空白,仍处于发展阶段,所以未来发展空间巨大。与婴配粉一样,婴儿配方液态奶分为1段(0~6 个月),2段(6~12 个月)和3段(2~3岁)。婴儿配方液态奶的优势在于:科学调配比例,营养全面,浓度均一,方便食用,更有利于宝宝消化吸收,避免了冲泡时潜在的细菌污染,节省时间[36]。但其缺点在于无法完全模仿母乳所提供的免疫活性,相比于婴配粉,成本昂贵[37]。

4 总结

随着中国总母乳喂养比例的下降,婴儿配方食品迎来发展的巨大潜力。除婴配粉外,婴儿配方液态奶也可以作为提供婴儿主要营养需求的产品。通过巴氏杀菌处理,婴儿配方液态奶除了能最大程度的保证生物活性物质的有效成分,还能避免奶粉比例冲调不当,让婴儿更加便捷的食用;与市场上现有的经超高温灭菌处理的婴儿配方液态奶相比,更能增强机体免疫力。当然婴儿配方液态奶在完美复刻母乳所含全部营养成分的道路上仍有着巨大的潜力,它可以做到根据不同需求人群从而有针对性的添加特殊营养成分,来满足婴幼儿在不同阶段身体发育所需要的营养成分,又不用担心高温会破坏结构或者冲泡时不慎稀释了浓度导致婴幼儿肠道受损便秘,婴儿配方液态奶和同类型配方食品相比无疑是最优解。

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