奶粉品质分级标准和加工技术研究

文/顾佳升

（上海奶业行业协会）

1970年以前，全球奶粉加工工艺技术的研究曾高度聚焦于“复原的方便性（instant，国内习惯称其为速溶性）”。然而当难题临近突破之际，有些学者关注到了奶粉工艺的另一个问题：为什么在不同的工艺下获得的奶粉，经冲调之后的复原乳，尽管它们的脂肪和蛋白等含量基本相仿，但是在色、香、味和质地、组织状态等各项感官指标上相去甚远？这一问题很快就成了一个新的热点。进一步的研究发现，感官评定的结果与奶粉里的乳清蛋白变性程度呈现高度相关性。由此产生了奶粉加工技术的一次重大升级转型，至今方兴未艾。

然而我国奶业没能及时跟进奶粉工艺的重要技术进步，因为那时正在准备接受“再制奶的援助”和随后热衷于液态奶UHT技术和设备的引进，根本没有可能理解和接受“热伤害牛奶（heating damage of milk）”的概念。因此至今，尽管在液态奶领域内情况开始有所改变[1]，但对干燥奶制品的认识依然处在茫然之中。这个情况值得引起高度重视。

1 乳清蛋白氮指数（WPNI）检测方法标准

美国干乳制品研究所（American Dry Milk Institute，Inc.）综合了当时的研究结果，尤其在欧美早期形成的测定“热处理系数”（指：pH值为4.8时，不溶性氮元素的百分数）的基础上，于1968年率先提出了一个新的检验方法标准《脱脂奶粉中未变性的乳清蛋白氮指数的测定（Determination of Undenaturated Whey Protein Nitrogen in Non-fat Dry Milk[WPNI]）》（指：溶解在饱和食盐溶液中的、尚未变性部分的乳清蛋白所含的氮元素数量，以每克奶粉或液态奶中的毫克数作单位），以统一规范判断脱脂奶粉中乳清蛋白变性程度的测试操作。这个检验方法标准得到了大多数学者的认可和接受，促使全球在“控制热伤害程度”的奶粉加工适用技术的开发方向上，在此后的几十年间有了长足的进步。

随后，美国干乳制品研究所综合了世界各地，特别是欧洲的高等院校和研究机构以及设备专业厂商科研和实践的基础上，于1971年依据WPNI的大量测试数据，又率先提出了《奶粉的分级标准（Standards for Grades of Dry Milks）》，第一次明确将脱脂奶粉按照WPNI分为三个等级，如表1所示。

2 喷雾干燥脱脂奶粉前期热处理指南

美国干乳制品研究所在深入分析研究了各种干乳制品的加工全工艺过程后，包括S-26乳基婴儿配方食品提出的“乳清蛋白不小于60%”的科学要求，指出全乳或部分乳汁（例如奶酪加工的副产物乳清、奶油加工的副产物酪乳等）在成粉的过程中主要存在三个集中接受热负荷的重要阶段，即热杀菌、热浓缩和热干燥。然而由于在热浓缩和热干燥两个阶段，物料都处在部分真空的状态下，因而物料的温度并非处在最高点，因此影响WPNI的关键热负荷阶段是热杀菌，关键控制参数是热处理强度的高、中、低（杀菌温度和保持时间的不同组合），这才是控制“热伤害奶”活性物质的要害。据此颁布了《脱脂奶粉前期热处理指南》[2]，如图1所示。

表1 1971年美国干乳制品研究所提出的脱脂奶粉分级标准

表2 喷雾干燥脱脂奶粉的分级

进入20世纪90年代后，脱脂奶粉的分级标准有了进一步的发展。根据热处理强度的高低，分为8 级之多，如表2所示[3]。

国际标准化组织（ISO）、CAC、IDF和欧盟等国际组织相继跟进，在各自的范围内单独或联合发布了一系列相关的文件和标准。例如ISO和IDF在2002年联合发布了《奶粉热处理强度的评定——高压液相法》，填补了“超低热奶粉”分析检验方法的空白。

在奶粉分级标准和相应检测方法的研究迅速深入发展的推动下，杀菌、浓缩以及干燥工艺的研究和技术进步也紧随不舍。热杀菌强度的研究首当其冲，目前已经看到直接法加热将逐步取代传统间接法的趋势，非热杀菌技术得到了更多的关注。反渗透（RO）和冷冻脱水等非热浓缩设备的开发也成了新的热点。干燥设备和技术也紧跟着如何提高WPNI目标的实现，而有了长足的进步。至于近年来出现的从奶汁中开发各种生物活性成分（如乳铁蛋白、糖巨肽）功能性乳制品的新任务，极大地促进了物理性分离和提纯装备和技术的发展，如微滤、超滤、电渗析、纳滤等。

总之，奶粉分级标准的出现，使得整个干燥产业的技术发展，无论是为了提高生产效率还是节能减排，全都围绕着一个核心“如何降低热伤害程度”而全方位地展开，至今依然方兴未艾。

图1 脱脂奶粉前期热处理指南

表3 不同等级的脱脂奶粉复原和再制应用举例

3 不同等级的脱脂奶粉复原和再制应用

随着全球国际化进程而发生的一个重要事实是，在缺奶和贫奶的国家和地区，乳品加工企业也在使用不同来源的奶制品（milk product）作为制备乳制品（dairy product）的原料。奶粉等“奶制品”自然也成了另一个“奶源”。因此有必要了解国际上有关奶粉等奶制品复原使用的国际惯例，以脱脂奶粉为例说明[3]，如表3所示。

理解和执行这个惯例，目前对我国奶业具有显著和特殊的现实意义。因为我国奶业既需要借助进口奶制品以满足社会需求，又希望促进本土养殖业的健康发展，同时还必须保障广大消费者的基本利益。

不难发现，作为原料的奶制品（例如奶粉）所经受的热伤害程度，必须低于将要制备的奶制品，这是使用复原乳需要遵循的一个原则。其核心是作为原料奶粉所含的未变性乳清蛋白之含量，必须高于将制得的成品。由此才能理解，为什么以奶制品为原料制得的产品，按国际惯例必须要冠以“复合奶制品（composite milk product）”的规定，或者明确标识为“复原乳”，是因为它比以生奶为原料制得的同类产品，即“奶制品”，在活性成分的保留上，总是难免逊色一筹。在一般情况下，许多发达国家视“复合奶制品”为“非常规产品”，而加以必要限制，除非在特殊情况下另行获得许可才允许进入市场流通[5]。不过由大洋洲主导的CAC的CODEX STAN 206依然将“复合奶制品”视作为与“奶制品”具有同等逻辑分类地位的一大类制品，以迎合进一步开放的全球贸易一体化的需要。因为这是奶粉出口国的利益之所在。

我国历来是个奶类资源匮乏的国家，接纳和运用新国际规则有利于自身的发展。经过了多年的筹划之后，在1983～2004年接受了先后分别由联合国粮农组织（FAO）和欧盟（EU）主持的连续五期的奶类发展无偿援助项目，大规模使用以脱脂奶粉和无水黄油为原料而制备的“再制奶”，不仅缓解了我国乳品供应紧缺的局面，而且促进了我国乳品加工业和奶牛养殖业的迅速发展[6]。终于从2006年起，我国跻身为世界第三产奶大国。不过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，与发达国家的350 kg相比还不到十分之一。因此可以预期在今后相当长的一段时间里，进口各种乳制品来补充满足市场需求的趋势仍将持续。

应该清醒地看到，由于长期以来我国没有对新国际规则给予足够的关注，缺失了与国际标准接轨的“奶制品”作为乳原料如何使用的规定，既丢失了合情合理也符合国际法构筑基本技术壁垒的可能，使得进口乳制品进入中国乳品加工企业后，如入“无牛之境”一般，客观上为全球奶牛挤兑本土奶牛的生存空间，起了推波助澜的作用。在我国奶类资源匮乏程度得到初步缓解，而奶牛养殖业却陷入生存困境的今天，其负面效果应当引起高度重视。

进一步来看，一旦我国低热奶粉问世，并且以民用小包装的形态直接进入，相当于巴氏鲜奶的消费，不再作为另一种乳原料与生鲜原料奶竞争，必将是解决我国“北奶南运”困局的重大突破。

[1] 包晓宇，陈美霞，王加启，等. 牛乳中活性蛋白生物学功能研究进展[J]. 食品科学，2017，38（19）：315-324.

[2] Vagn Westergaard. Milk Powder Technology.In Evaporation and Spray Drying[M].Copenhagen，Denmark：Niro A/S，1994.

[3] Gösta 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] 农业部奶类项目办公室. 奶业纵横[M]. 北京：经济日报出版社，2004.