热处理对牛乳的影响

乳的热稳定性及其影响因素与改善

牛乳是一种热敏性物料，加热处理与乳制品加工息息相关，几乎所有的乳制品生产都离不开热处理。最初牛乳热处理的目的是杀死存在于牛乳中的所有致病菌，特别是结核分枝杆菌及其他绝大多数微生物，使牛乳产品达到卫生标准，保证食用安全；现代乳晶工业中，热处理的主要目的是通过杀死乳中微生物、钝化相关酶类及一些化学组分的变化来延长保存期。高质量的牛乳可经受非常高的加工温度而不凝固，正常情况下的牛乳在100℃、数小时或140。C、20min的热处理条件下都是相当稳定的。通过热处理来凝固高质量牛乳的条件比一般加工乳制品的条件苛刻得多，故很少发生高质量牛乳的凝固问题。

加热产生的某些变化可能导致蛋白质的凝固，这些变化包括：pH值下降、磷酸钙沉、乳清蛋白的变性及其与酪蛋白的反应、美拉德褐变、酪蛋白变性(去磷酸化、k—酪蛋白产解、普通水解)、胶束结构变化(Zeta电位变化、水合作用、缔合和解离)。这使乳制品加工时，热交换器易于发生结垢现象，使热交换效率下降，影响产品生产及产品质量，甚至造成污染问题。热处理中所发生的化学变化有利也有弊，而高温下发生的化学变化则大多数是不利的。热处理有利的因素有如下几个方面：热处理可带来某些产品所必需的风味、色泽和黏度；热处理后的牛乳乳酸菌发酵速度较快；杀菌前的预热有助于提高牛乳的高温热处理稳定性等。所以，研究牛乳的热稳定性及其影响因素与改善，对于乳制品加工有重要意义。有很多人对牛奶的热稳定性进行了研究，但热凝固的明确机理尚不清楚。各种组分都影响牛奶的热稳定性。

所有液体乳和乳制品的生产都需要热处理。这种处理主要目的在于杀死微生物和使酶失活，或获得一些变化，主要为化学变化。这些变化依赖热处理的强度，即加热温度和受热时间。但热处理也会带来不好的变化，例如褐变、风味变化、营养物质损失、菌抑制剂失活和对凝乳力的损害，因此必须谨慎使用热处理。

（一）热处理目的

1.保证消费者的安全 热处理主要杀死如结核杆菌、金黄色葡萄球菌、沙门氏菌、李斯特菌等病原菌，及进入乳中的潜在病原菌、腐败菌，其中很多菌耐高温。

2.延长保质期 主要杀死腐败菌和它们的芽胞及灭活乳中天然存在的或由微生物分泌的酶。热处理抑制了脂肪自身氧化带来的化学变质,“凝乳素”失活可避免迅速形成稀奶油。

3.形成产品的特性 如乳蒸发前加热可提高炼乳杀菌期间的凝固稳定性，失活细菌抑制剂如免疫球蛋白和乳过氧化氢酶系统来提高发酵剂菌的生长，获得酸奶的理想粘度，促进乳在酸化过程中乳清蛋白和酪蛋白凝集等。

（二）加热引起乳的变化

牛乳加工时一个共同的操作过程为预热处理，牛乳由于加热而发生的变化，是加工中极其重要的问题，其中蛋白质的变化尤为重要，因此对于各种乳制品质量都有很大的关系。

1．一般的变化

（1）蒸发形成表面薄膜牛乳在40℃以上加热时，表面生成薄膜。这是由于蛋白质在空气与液体的界面形成不可逆的凝固物。随着加热时间的延长和温度的提高，从液面不断蒸发出来水分，因而促进凝固物的形成而且厚度也逐渐增加。这种凝固物中，包含占干物质量70%以上的脂肪和20%～25%的蛋白质，且蛋白质中以乳白蛋白占多数。为防止薄膜的形成，可在加热时搅拌或减少从液面蒸发水分。

（2）产生褐变加热过程中乳起初变得稍微白一些，随着加热强度的增加和长时间，牛乳颜色变为棕色褐变（特别是高温处理时）。褐变的原因，一般认为由于具有氨基（NH2–）的化合物（主要为酪蛋白）和具有羟基的（–C=O）糖（乳糖）之间产生反应形成褐色物质。这种反应称之为美拉德（Mailard）反应。另外，由于乳糖经高温加热产生焦糖化也形成褐

色物质。除此之外，牛乳中含微量的尿素，也认为是反应的重要原因。褐变反应的程度随温度、酸度及糖的种类而异，温度和酸度越高，棕色化愈严重。糖的还原力愈强（葡萄糖、转化糖），棕色化也愈严重，这一点在生产加糖炼乳和乳粉时关系很大。例如生产炼乳时使用含转化糖高的砂糖或混合用葡萄糖则会产生严重褐变。

为了抑制褐变反应，添加0.01%左右的L–半胱氨酸，具有一定的效果。

（3）出现蒸煮味牛乳加热后会发生风味改变，或轻或重的产生蒸煮味，蒸煮味的程度随加工处理的程度而异。例如牛乳经74℃15min加热后，则开始产生明显的蒸煮味，这主要是由于β–乳球蛋白和脂肪球膜蛋白的热变性而产生巯基（–SH）。甚至产生挥发性的硫化物和硫化氢（H2S）。蒸煮味的程度随加热温度而异，如表4-1所示。

表4-1 加热对牛乳风味的影响

加热温度 风味 加热温度 风味

未加热 62.8℃30min 68.3℃瞬间 正常

正常

正常

76.7℃瞬间

82.2℃瞬间

89.9℃瞬间

蒸煮味±

蒸煮味+ +

蒸煮味+ + +

（4）营养价值降低，如维生素损失、赖氨酸效价降低；而适当的热处理可以提高乳蛋白的消化率。

（5）微生物学方面，在较低的热处理强度或加热最初乳中一些微生物的生长较快，这是因为细菌抑制剂如乳过氧化物酶-H202-CNS和免疫球蛋白钝化失活；此外，一定条件下热处理可以产生某些物质促进一些菌生长，相反抑制另一些菌生长。这一现象在微生物污染严重的乳尤为突出，所有这些变化在很大程度上都取决于加热的强度。

（6）经加热浓缩乳的热凝固和稠化趋势会降低；凝乳能力降低，这一点对干酪和酸乳加工影响特别大，而适当热处理则会提高凝乳的保水性。

2．乳的热凝固 乳的热凝固是一个非常复杂的现象,这是因为一些互相作用和条件起了作用。最重要的因素就是pH值，乳的初始pH值对热凝固时间有相当大的影响，即pH值越低，发生凝固的温度越低。在温度保持不变的条件下，凝结速率随pH值的降低而增加。凝聚往往不可逆，即pH值增加不能使形成的凝聚再分散。加热过程中乳pH值的最初降低主要是由磷酸钙沉淀引起的，进一步的降低是由于乳糖产生甲酸。

实际上，乳很少产生热凝固问题，但浓缩乳如炼乳在杀菌过程中会凝固。尽管乳与炼乳在热处理过程中大部分的反应机制相同，但二者之间的结果有很大区别。在原料奶没经预热的浓缩乳中乳清蛋白处于自然状态，若经过120℃加热，其乳清蛋白开始变性并且在酸性范围内强烈聚合，因为在浓缩乳中乳清蛋白浓度高，酪蛋白胶束与乳清蛋白形成胶体结合；而原料乳先经预热，因为乳清蛋白浓度太低尽管乳清蛋白发生变性并与酪蛋白胶束结合，但不形成胶体化，而在进一步浓缩和灭菌过程中因为乳清蛋白已经变性了，不会再与酪蛋白结合发生胶化。酪蛋白不像球蛋白那样容易加热变性。但在非常强烈的热处理条件下，它能形成聚合，尤其在胶束内部。在生产条件下，酪蛋白在消毒过程中凝聚，当凝聚大量出现形成可见的凝胶体，出现这种现象所需时间被称作热凝固时间（HCT）。

3．各种成分的变化

（1）乳清蛋白的变化占乳清蛋白质大部分的白蛋白和球蛋白对热都不稳定。牛乳以62～63℃30min杀菌时产生蛋白变性现象。例如以61.7℃30min杀菌处理后，约有9%的白蛋白和5%的球蛋白发生变性。牛乳加热使白蛋白和球蛋白完全变性的条件为80℃60min、90℃30min、95℃10～15min、100℃10min。

前面已经提到，牛乳用80℃左右加热后则产生蒸煮味，且与牛乳中产生的巯基有关，

这种巯基几乎全部来自乳清蛋白，并且主要由β–乳球蛋白所产生。

（2）酪蛋白的的变化 正常牛乳的酪蛋白，在低于100℃的温度加热时化学性质不会受影响，140℃时开始变性。100℃长时间加热或在120℃加热时产生褐变。100℃以下的温度加热，化学性质虽然没有变化，但物理性质却有明显影响。例如以高于63℃的温度将牛乳加热后，再用酸或皱胃酶凝固时，凝块的物理性质产生变化。一般来说，牛乳经63℃加热后，加酸生成的凝块比生乳凝固所产生的凝块来的小，而且柔软；用皱胃酶凝固时，随加热温度的提高，凝乳时间延长，而且凝块也比较柔软。用100℃处理时尤为显著。

（3）乳糖的变化 乳糖在100℃以上的温度长时间加热则产生乳酸、醋酸、蚁酸等。离子平衡显著变化，此外也产生褐变，低于100℃短时间加热时，乳糖的化学性质基本没有变化。

（4）脂肪的变化 牛乳即使以100℃以上的温度加热，对脂肪也不起化学变化，但是一些球蛋白上浮，促使形成脂肪球间的凝聚体。因此高温加热后，牛乳、稀奶油就不容易分离。但经62～63℃30min 加热并立即冷却时，不致产生这种现象。

（5）无机成分的变化 牛乳加热时受影响的无机成分主要为钙和磷。在63℃以上的温度加热时，可溶性的钙与磷即行减少。例如在60～83℃加热时，减少了0.4%～9.8%的可溶性钙和0.8%～9.5%可溶性磷。这种情况可以解释为，由于可溶性的钙和磷成为不溶性的磷酸钙[Ca 3(PO 4)2]而沉淀，也就是钙与磷的胶体性质起了变化。

将牛乳进行加热(61.7℃30min)和陈化处理(8℃)后，调查乳中的钙、镁、磷及柠檬酸变化，其结果如表4-2所示。

表4-2 加热和陈化处理对牛乳钙、镁、磷肪柠檬的影响 各成分含量（mg/100mL ）

项目 钙 镁 磷 柠檬酸 总量

124.8 / （-） 10.7 / （–） 90.7 / （–） 158.0 / （–） 生牛乳 46.4 / （37.2） 7.8 / （72.9） 36.8 / (40.6) 145.6 / (92.2) 杀菌后 45.5 / (36.5) 7.5 / (70.0) 37.9 / （41.8） 145.8 / （92.3） 可含

溶

性量 陈化后 47.6 / （58.1） 6.4 / (59.8) 36.9 / (40.7) 142.8 / (90.4)

（三）加热强度

1．决定加热强度的因素 加热强度（Heating Intensity）取决于加热持续时间和温度。不同强度的热处理对乳、微生物及酶活性的影响如图4-5。

图4-5热处理对乳、微生物及酶活性的影响

图4-5中标明了罐内灭菌和UHT处理区域，图中标示的温度（30和55℃）分别对应为芽孢生成菌的营养体的最适生长温度。A线所示是能够引发牛奶褐变的时间/温度组合的低限。 B 线所示是完全灭菌（杀灭耐热芽孢）所要求的时间/ 温度组合的低限。

（1）微生物致死效果 各种微生物在抗热性方面有很大不同。一般用特征参数D和Z[达到1/10个D所需升高温度（K）]来表示。各种微生物的抗热性会随加热介质中干物质含量的增加而提高，对温度的敏感性可能降低。加热过程中微生物抗热性有下列几种情况值得注意：

①微生物即便是一个菌株的抗热性也会改变，这可能是因为活菌的基因改变了。除此之外，还可能因为单细胞在不同条件下生长。一般来说，在加热时对热最敏感的细胞将首先被杀死，因此剩下的在抗热性上就提高了。

②短时加热牛奶有时会增加菌落数。注意菌落数被定义为每毫升中形成的菌落单位是很重要的。因为加热器中的对流作用，以聚集状态存在的微生物会被分散成单细胞，因此菌落数增加。

③能杀死一种微生物的繁殖体的热处理并不一定使其芽胞的死亡，甚至能促使产生芽胞。例如，污染了芽胞杆菌的牛乳在70℃下保持30min，可使所有微生物繁殖体被杀死，但不包括芽胞，仍能使乳腐败。

影响微生物耐热性的因素很多，杀死细菌的芽孢、酵母菌和霉菌的温度要比杀死细菌营养细胞要高得多。一些致病菌的营养细胞对热很敏感，因此，在相对较低的温度下就能被杀死，而有些嗜热菌需在80℃以上长时间加热才能被杀死。

微生物的种类、最适和最高生长温度、细胞内脂类物质的含量等因素也影响芽孢的耐热性和芽孢的形成，芽孢的耐热性远高于营养细胞的耐热性，有的芽孢在100℃以上长时间加热才能被完全杀死。与细菌相比，酵母菌和霉菌的细胞及芽孢耐热性要差得多，酵母菌的营养细胞在55℃、10～12min被杀死，但彻底杀死其营养细胞和芽孢需用巴氏杀菌(71.7℃、15s)；60～65℃、5～10min湿热杀菌足以杀死绝大部分的霉菌及其芽孢，但霉菌的芽孢抗干热能力很强，必须经120℃20～30min才能杀死；巴氏杀菌(71.7℃、15s)往往足以杀死牛乳中的霉菌及其芽孢。

（2）酶的钝化由于脂酶不完全失活，乳及乳制品中脂肪分解可能带来酸败的气味。乳中残留的蛋白酶专一作用于β-和αS2-酪蛋白可能会产生苦味并且脱脂乳最后或多或少会变得透明。而乳中残留的细菌蛋白酶主要作用于κ-酪蛋白，结果可能产生苦味、形成凝胶、产生乳清。

抵抗乳中酶活性的有效方法是进行足够的热处理。而多数细菌的酶因为有很强的抗热性不能通过一般热处理而被充分地灭活。因此，切实可行的方法是去阻止有关细菌的生长。

2．加热杀菌方法 根据对微生物的致死效果和酶的钝化，将热处理划分不同强度。

（1）预热杀菌（Thermalization） 这是一种比低巴氏温度更低的热处理，通常为60～69℃、15～20s。其目的在于杀死细菌，尤其是嗜冷菌。因为它们中的一些产生耐热的脂酶和蛋白酶，这些酶可以使乳产品变质。加热处理除了能杀死许多活菌外，在乳中几乎不引起不可逆变化。

（2）低温巴氏杀菌(Low pasteurization) 这种杀菌又称之为低温长时间杀菌（LTLT）是采用63℃、30min或72℃、15～20s加热而完成。可钝化乳中的碱性磷酸酶，可杀死乳中所有的病原菌、酵母和霉菌以及大部分的细菌，而在乳中生长缓慢的某些种微生物不被杀死。此外，一些酶被钝化，乳的风味改变很大，几乎没有乳清蛋白变性、冷凝聚和抑菌特性不受损害。

（3）高温巴氏杀菌(Hight pasterurization) 又称之为高温短时间杀菌（HTST）是采用70～75℃、20min或85℃、5～20s加热，可以破坏乳过氧化物酶的活性。然而，生产中有时采用更高温度，一直到100℃，使除芽胞外所有细菌生长体都被杀死；大部分的酶都被钝化，但乳蛋白酶（胞质素）和某些细菌蛋白酶与脂酶不被钝化或不完全被钝化；大部分抑菌特性被破坏；部分乳清蛋白发生变性，乳中产生明显的蒸煮味，如是奶油则产生瓦斯味。除了损失V C之外，营养价值没有重大变化。产品脂肪自动氧化的稳定性增加；发生很少的不可逆化学反应。

（4）灭菌(Sterilization) 这种热处理意味着杀死所有微生物，包括芽胞。为了达到这样的效果，通常采用110℃、30min高温高压长时间灭菌（在瓶中灭菌）；或采用130℃、2～4s或145℃、1s，135～145℃、0.5～4s超高温瞬时灭菌（UHT）。上述热处理产生的效果是不一样的，110℃、30min加热可钝化所有乳酶，但是不能钝化所有细菌脂酶和蛋白酶；产生严重的美拉德反应，导致棕色化；形成灭菌乳气味；损失一些赖氨酸；维生素含量降低；引起包括酪蛋白在内的蛋白质相当大的变化；使乳pH值大约降低了0.2个单位。

新型杀菌技术

非加热杀菌在食品和药品等方面的应用已经越来越广泛，非加热性灭菌主要包括高压灭菌(high pressure，HP或ultra-high pressure，UHP)、辐射灭菌(包括远红外杀菌)、脉冲电流场杀菌(pulsed electric fields，PEF)、通电杀菌(electric pulse)、脉冲光杀菌 (pulsedlight)、紫外光杀菌(ultraviolet，UV)和超声波杀菌(ultrasound，US)。高压杀菌技术将在下一章重点介绍，现以微波杀菌和电场杀菌为例说明新型杀菌技术的应用。

5.2.1 微波杀菌

(一)杀菌效果

1、杀菌原理

微波主要是作用于细菌细胞的细胞膜或细胞壁，导致细菌死亡，这种作用包括热因素和非热因素。

(二)影响因素

1．微波辐射频率

2450MHz、16h能杀死铜绿假单胞菌和金黄色葡萄球菌。在2450MHz和超过800W的微波下铜绿假单胞杆菌数量随着时间减少，llOs后所有细菌失活；当细菌是在不锈钢碟中或溶液中，引起细菌死亡所需要的功率分别是23．8W和o．16W。

2．微波时间

微波杀菌一定要保证有足够的时间，有时微波不如传统加热杀菌彻底(如70~C、2min 微波加热含Lmoll。cy‘。gene‘的食物，细菌还能生存)，这主要是因为加热时间不充足、温度不均匀。

3．溶液体积

溶液体积增加能加剧微波的效果。

4．容器形状

(三)对营养物质的影响

微波对食物的营养和风味物质的破坏作用与传统加热方法没有明显差异，甚至比后者造成的损失更少。Hoffman和Zabik证实，如果采用低功率技术，微波杀菌引起营养物质(如维生素B1、维生素Bx、维生素Bs、叶酸和维生素C)损失程度较传统加热方式更少，对食物的风味影响也较少；微波加工烟熏肉产生的亚硝胺含量较传统的方法也要少。

5.2.2 电场杀菌

电流杀菌可用于杀死细菌和病毒。

(一)脉冲电场杀菌

(1)定义食品在20～80kV／cm电压的两个电极之间进行杀菌，这种杀菌称为电场杀菌(pulsedelectricfield，PEF)，PEF使用环境温度(或略高，或略低)，杀菌时间不超过1s。

PEF杀菌几乎可以避免食品因加热而导致的能量损失，也几乎不会引起食物的感官和理化指标的变化。虽然有研究证实，PEF能保护食品的营养组分完整，但在它应用到食品以前人们最好还是应该了解它对产品的化学和营养的影响。

3．细菌致死机理

借助于介质(如水)用电流杀灭细菌主要是在细胞膜建立起电子交换，当电压超过某个临界值(如K．coli的临界值是IOV)就会导致细胞膜紊乱，引起细菌死亡。现在有很多理论揭示电流杀菌的机理，大多数都认为是电击穿或导致细胞膜的紊乱引起细菌死亡。

1、抗微生物酶的杀菌

抗微生物酶在食品杀菌中的开发应用，正在日本、美国受到重视。如带有溶菌酶的多糖酶和葡萄糖酶，其主要有效成分是溶菌酶，它可抑制革兰氏阳性菌，作用机制是破坏细菌的细胞膜。Morinage公司应用蛋清溶菌酶保存婴幼儿食用的奶粉。国内常在乳制品，如酸奶的保藏中使用，以延长酸奶的保质期。

2、高压对乳中微生物的影响

研究发现，酵母菌，霉菌的耐压性比细菌（革兰氏阴性菌）的耐压性低，而革兰氏阴性菌耐压性又比革兰氏阳性菌低。芽孢比较耐压，尤其是革兰氏阳菌中的芽孢杆菌属和梭状芽孢杆菌属的芽孢最为耐压。对一般微生物的营养细胞，通常只需室温450MPa以下的压力，而杀死芽孢则压力要相应提高或结合其他处理形式。影响乳中微生物的耐压性还与其他化学组分有关。研究者发现细菌在蛋白质和盐分浓度高时，其耐压性就高，并随营养成分丰富而耐压性有增高的趋势。所以浓缩乳中的微生物较未浓缩乳中微生物耐压。Timson和Short(1965)研究认为35℃，500MPa下30分钟可杀死乳中大部分芽孢杆菌。高桥等(1990)认为在-20℃，200MPa下20分钟可杀死乳链球菌，嗜热乳杆菌。

3、高压脉冲电场杀菌

它与一般的加热杀菌有着本质的区别，属于非加热杀菌范畴。是利用电场脉冲的介电阻断原理对食品微生物产生抑制作用。国内外对此技术已作了许多研究，并设计出相应处理装置，有效地杀灭与食品腐败有关的几十种细菌。法国、美国一些厂家已将这种强电场破坏细胞的新技术用于实践，避免了加热引起的蛋白质变性和维生素破坏等一系列缺点。

4、膜除菌

应用膜技术去除乳制品中细菌是近几年发展起来的。1987年，Piot等人首次将无机膜用于全脂牛奶的过滤除菌。现在，将巴氏杀菌和无机膜过滤相结合生产浓缩的巴氏杀菌牛奶的过程已实现工业化。膜分离技术通过微孔对细菌及孢子的截留，来实现乳品除菌，具有冷杀菌潜势。目前国外正在兴起的一种微过滤奶，在人们对绿色环保食品倡导之际，此种液体奶以其突出的优点，赢得广大消费者的嘱目。

5、超声波灭菌

超声波对传声媒质的相互作用，蕴藏着巨大的能量，这种能量在极短的时间内足以起到杀灭和破坏微生物的作用，而且能够对食品产生诸如均质。裂解大分子物质等多种作用，具有其它物理灭菌方法难以比拟的效果，从而提高乳品品质，保持其功能成分不受破坏。

功能性液态乳制品

一、免疫乳

(一) 免疫乳的概念

免疫乳（immune milk）是指给哺乳动物（主要是牛、山羊等）选择性地接种一些能够对人或动物产生疾病的细菌、病毒，或一些外来抗原刺激机体产生免疫应答以分泌特异性的抗体或称为免疫球蛋白（immunkglobulin）进入乳中，这种含有特异性抗体的乳即为免疫乳。这一过程称为高度免疫（hyperimmunizarion）。

动物与环境中存在的各种抗原（各种细菌、病毒等）经自然接触或通过接种都可刺激机体产生相应的抗体（antibody）。但是在某些情况下，机体不发生免疫应答，这种现象称为免疫耐受性（immune tolerance），这主要是由于机体对抗原刺激的敏感性被长期抑制之故。在高度免疫过程中，机体的免疫系统被刺激产生应答，持续不断地产生高浓度的抗体进入乳中，这就是免疫乳生产的基本原理。

当饮用免疫乳后，其中的抗体及其它免疫物质就可提供被动免疫保护（passive immune pretection）。利用不同的抗原或抗原组合来免疫哺乳动物，可产生许多不同的免疫乳。例如给牛接种不同种类的细菌或病毒抗原，可得到不同的免疫牛乳。乳中的抗体取决于抗原，也就是说，每一种抗原都可以刺激机体产生其相应的特异性抗体。免疫系统可以同时对许多不同类型的抗原发生应答，因而可给动物同时接种许多不同的抗原，即多价接种（polyvalent vaccination），在乳中可同时获得许多不同的抗体，这样可以用来同时预防或治疗许多不同病原微生物引起的疾病。

将牛乳收集加工，保留乳中抗体的免疫活性，将这种免疫乳制品或由此制备的乳抗体浓缩物（milk antibody concentrate）给人食用，可以预防一些疾病的发生。按照这一方法以及抗体与抗原间的特异性反应，每一种疾病可以具有一种或多种免疫乳抗体。

（二）免疫乳的发展史

从一百多年前的初次出现发展到今天，免疫乳作为一种天然的功能型乳制品的作用已不仅仅局限于保健作用，展示出诱人的发展前景，其漫长的发展历程可分为如下三个阶段：1．Ehrlich阶段（1892—1950）

1892年，德国科学家、免疫学之父Paul Ehrlich通过对小白鼠的试验，发表了关于母鼠通过其乳汁的被动免疫可使其幼仔获得对疾病的抵抗力的报告。他认为对于人亦如此，并首次使用“免疫乳”这一术语来描述经特定免疫的哺乳动物的乳汁。

早在1906年，Behring提出了给婴儿饮用免疫乳可预防结核病的发生。到1916年，发表了给结核病（tuberculosis）患者服用免疫乳进行治疗的报告。尽管当时人们对免疫乳的保护作用已有了一定的认识，但由于后来对疾病控制的注意力转到了其他方法上，特别是1928年亚历山大·福莱明（Alexander Fleming）偶然发现青霉素之后，加上在被动免疫过程中异源血清蛋白所引起的过敏反应在当时也是一个大问题，免疫乳及其应用的研究不幸地被冷落了下来。对疾病治疗和预防的研究由天然抗体转到了合成的抗生素上。

2. Petersen阶段（1950—1958）

1950年，明尼苏达大学著名的乳品科学家Petersen博士及其同事重新提出了免疫乳及其意义。1952年，在给山羊的乳头通道用乳房炎致病菌活体进行免疫后，乳中产生了具有保护性的抗体。研究表明，局部免疫应答产生的抗体与系统免疫应答不同。Petersen认为对于乳抗体的产生，通过乳头通道的局部免疫要优于系统免疫，并为这一结论进行了许多的临床实验且取得了良好的效果，因而得到了大量的支持和认可。Petersen关于免疫乳的重新提出大大地促进了世界上其他研究室的研究工作。

3. Stolle阶段（1958以后）

1958年，美国的一个商人兼牧场主 Ralph Stolle对免疫乳发生了兴趣，于1959年1月在他的MarGale牧场开始了免疫乳的研究，并于 1960年1月成立了美国免疫乳公司（Immune Milk Company of America），至此，免疫乳的研究进入了 Stolle阶段。起始时，Stolle

被Petersen的免疫乳概念所吸引，但仔细对Petersen技术路线研究之后，Stolle认为，通过乳头通道对牛进行局部免疫这种方法是不合理的，免疫过程中抗原会污染牛乳。因此，Stolle 研究计划的首要课题是发明另一种免疫方法，并且看这种方法所得到的免疫乳是否和Petersen方法所得的免疫乳具有同样的效果。在1961～1962年，Stolle通过肌肉间注射的方法对牛进行免疫，生产冷冻免疫乳。在Stolle实验室工作的科学家研制出了适宜的疫苗和免疫方法。收集到的免疫鲜乳进行冷冻，并给患有关节炎的病人饮用，观察是否有效。结果表明，Stolle免疫乳的功能至少是与Petersen免疫乳相同的。此后，Stolle在很短的时间内就发明了一种不破坏免疫乳中抗体活性的喷雾干燥方法。

Stolle免疫乳制品多年来一直未变，这一免疫乳是通过由许多细菌作为抗原对牛进行免疫得到的。许多年来，Stolle实验室的科学家对疫苗和免疫方法作了许多改进，并建立了一整套产品质量控制方法。1988年以来，Stolle研究与开发公司（Stolle Research and Development Corporation）的 Stolle乳生物制品部（Stolle Milk Biologic Division）与新西兰乳品局（New Zealand Dairy Board）合作，合作后的公司称为斯托尔国际乳生物制品公司（Stolle milk Biologics International），简称SMBI。该公司生产的制品有免疫全脂乳粉（Whole immune milk powder）、免疫脱脂乳粉（Nonfat immune milk powder）、超过滤免疫乳粉（高蛋白）（Ultrafiltered immune milk powder）、免疫乳清蛋白浓缩物（Immune whey protein concentrate）等系列免疫乳制品。

从20世纪60年代起到现在， Stoll公司牛进行系统免疫，以制备免疫乳，并对免疫乳的生理功能进行了大量的研究，包括对类风湿关节炎的治疗、抗炎症，对心血管系统的保护作用，对肺功能的改善，降血脂，抗辐射，抗消化系统紊乱及降血压等。

（三）免疫乳的主要功能

根据免疫应答的特异性，针对不同的疾病运用引起该疾病的直接或间接原因菌（或病毒）作为抗原对牛进行系统免疫可得到含有特异性的兔疫乳，给人饮用可起到预防或治疗的目的。已证实不同的免疫乳具有如下的功能：

①对关节炎患者，特别是类风湿关节炎患者，饮用特定的免疫乳可缓解肿胀、疼痛，改善关节的运动性及患者的精神状态。

②可预防由轮状病毒和大肠杆菌等引起的腹泻。

③预防霍乱的发生及中和其毒素。

④具有抗隐性疾病作用。

⑤预防龋齿及牙周炎等口腔疾病的发生。

⑥改善心血管功能，消除主动脉壁上脂肪的沉积和血栓的形成，抗心脏老化。

⑦改善肺功能，减少吸烟的危害。

⑧抗破伤风毒素。

⑨对高脂血症患者具有降血脂功能。

⑩免疫乳中的抗炎症因子（anti—inflammatory factor）有抗感染及抗炎症作用。

⑾淋巴细胞免疫球蛋白合成因子。

（四）免疫乳的发展趋势

免疫乳是一种天然、健康、安全、具有一定医疗作用的新型功能性食品，将其用于人体的保健以及一些疾病的治疗具有许多优点。免疫乳是一种天然食物，对人体安全无害，不像抗菌素那样会产生许多副作用；免疫乳中的抗体具有特异性，因而它对肠道中的有益微生物不会产生影响，而大多数抗菌素具有广谱杀菌作用，除对致病菌产生作用外，也会对有益微生物产生影响；抗菌素的使用往往会导致毒性更大的耐药性菌株的出现，这是抗菌素的一个巨大的危害，而免疫乳中的天然抗体则不会出现这些问题。

免疫乳对疾病的首要作用是预防而非治疗，可以通过强化机体对一些病原微生物的抵抗

来预防疾病的发生，但目前事实上，免疫乳的应用也向治疗方向发展。经过这 100多年的发展，尽管免疫乳的研究和开发取得了一定成就，但还有许多未知的东西需进行进一步的探索。相信随着免疫科学的不断发展，免疫乳将会应用到更加广阔的领域，免疫乳的概念将会更加丰富。

二、双歧杆菌及其制品

（一）双歧杆菌对机体的生理作用

双歧杆菌（Bffidobacteria）是健康人体粪便的主要菌，也是母乳喂养粪便的主要菌，在婴儿和成人肠道菌群的平衡方面发挥重要作用，它产生抑制非有益菌的有机酸，刺激肠道蠕动，它的消耗也影响肠道菌群的代谢，其重要作用主要有以下几个方：

1.保持肠道正常微生物区系平衡

双歧杆菌通过细胞壁胞酸与肠黏膜上皮细胞的相互作用，紧密结合，与其他厌氧菌一起共同占据肠黏膜表面形成一个生物学屏障，构成微生物肠道定殖的阻力，从而阻止致病菌、条件致病菌的入侵和定植。

此外，双歧杆菌还产生细胞外糖苷酶，降解肠黏膜上皮细胞的复杂多糖，这些糖可作为致病菌和细菌毒素的受体，所以通过这些酶的作用，就可以阻止潜在致病菌及其毒素对肠粘膜上皮细胞的黏附。

2.抗肿瘤作用

双歧杆菌对肿瘤抑制机理可由激活机体免疫功能直接或间接除去致癌物（前体）两方面进行解释。双歧杆菌产生的乙酸和乳酸使肠道pH降低，抑制了腐败菌的增殖，使结肠中N-亚硝基化合物、酚类、胆固醇代谢产物及其它潜在致癌物的形成数量减少。研究还发现双歧杆菌除了能减少肠道中由仲胺和亚硝酸盐合成的亚硝胺的数量外，还能部分降解N，N-二苯基亚硝胺和N-亚硝基毗咯烷，对肉烧焦时产生的致癌物具有很强的吸收能力。

双歧杆菌除了能减少致癌物形成，抑制肿瘤发生外，还可通过激活机体免疫系统，抑制肿瘤发生。有证据表明，双歧杆菌的抗肿瘤活性与其细胞壁组分有关，加热杀死的婴儿双歧杆菌的细胞壁具有抗肿瘤作用，作用的强弱与细胞壁完整性有关。抗肿瘤的机理主要是通过激活吞噬活力，而并非直接的细胞毒性作用。

3.增强机体的非特异性和特异性免疫反应

双歧杆菌能激活机体吞噬机体细胞的吞噬活力，提高抗感染能力，双歧杆菌在肠道有定殖，对巨嗜细胞有明显的激活作用，相当于自然自动免疫，可诱发机体的特异免疫反应。

4.营养作用

肠道中的双歧杆菌能合成维生素B1、维生素B2、维生素B6、维生素K等多种维生素，双歧杆菌发酵制品可以作为B族维生素的良好来源。双歧杆菌也能合成各种氨基酸，供肠道吸收。

双歧杆菌发酵乳制品生产过程中蛋白凝固并发生轻微蛋白质水解，有利于蛋白质的吸收。通过双歧杆菌β-半乳糖苷酶的作用，将部分乳糖水解，最终形成乳酸和乙酸。在肠道中生长的双歧杆菌则能更持久的发挥乳糖水解作用，因此双歧杆菌能明显地改善乳糖不耐症者对乳糖的消化吸收性。

5.控制内毒素血症的作用

双歧杆菌控制内毒素血症的机理是使过量增殖的G－杆菌减少至正常水平，以减少内毒素释放量。

6.降低血清胆固醇水平

一般认为这与乳酸菌所产生的羟甲基戊二酸、乳清酸对胆自醇合成的抑制作用有关。

（二）双歧杆菌乳营养价值和生理功能

由双歧杆菌的生理功能推测出双歧杆菌所具有的对人体多种调节功能，科学的实验也进一步证实了双歧杆菌乳制品的特殊营养价值和生理功能：

（1）截留婴儿氮，增加婴儿体重；

（2）提供人体所需要的维生素尤其是B族维生素；

（3）产生有机酸，抑制肠道内硝酸还原细菌的生长，保护人体健康；

（4）帮助建立肠道菌群的平衡，治疗胃肠道紊乱；

（5）肝病的辅助治疗。

三、LGG菌

人胃肠道菌群构成一个复杂的生态体系，在人的粪便中存在400种以上的菌群，正常菌群和病原菌具有胃肠道黏膜表面的定殖能力，胃肠道对微生物也具有活性清洁机制。Lactobacilli改变肠道菌群是有益的，这种益处包括增加营养素的利用、乳糖不耐症的减少、脑病治疗和肠道感染防治，以及肠道中产生致癌物的菌类抑制。这种方法的营养和治疗益处已有许多报道，Lactobacillus GG（LGG）便是从人肠道分离的一种新菌。

（一）LGG菌的主要功能

①能在食品和胶囊中存活和保持活性；

②能在消化的环境中保持活性；

③能黏着于肠黏膜，促进免疫反应；

④平衡消化道微生物；产生细菌素、有机酸、H2O2、二乙酰等抗菌物质及2-吡咯烷-5-羧基酸（PCA），即焦谷氨酸的环状氨基酸类抗菌物质；

⑤能影响粪便的代谢和减少有害化合物的形成；

⑥能预防和治疗不同类型的痢疾；

⑦能对损伤的新膜进行修复，增加黏膜的免疫障碍；

⑧加速乳过敏反应的恢复和减少过敏症状。

（二）LGG菌生理功能未来研究的重点领域和内容

1.节段性回肠炎

节段性回肠炎是常发于肠道但在消化道任何部位均可发生的不明病理的严重病症，对LGG菌作用的研究应着重其增加肠黏膜通透性和干扰食品抗原的传送方面。

2.慢性关节炎

对患有慢性关节炎的孩子，LGG菌被证明能促进IgA类区域免疫反应，增加对食品抗原的专一性IgA反应，及使粪便中具有高尿素酶活力正常化。高尿素酶活力表明肠道微生物的不平衡。据此可推断LGG菌能加强慢性关节炎病中肠黏膜的免疫障碍，这类研究应是对LGG菌未来研究的重点之一。

3.膀胱纤维化

微生物治疗的一个新领域是膀胱纤维化的治疗。研究表明：服用 LGG 6个月能大大减少肺感染和腹痛，尤其是增加假单胞菌感染者的体重。这个功能有待于进一步的证实。

四、牛初乳功能型食品

免疫功能性食品可以两种方式发挥作用：一是可能自身含有抗体组分。在胃肠血液循环直接与侵入机体的致病性抗原（微生物、毒素等）发生结合反应，使其丧失致病能力；二是其中某种组分或降解产物具有调节机体自身免疫反应的功能。对于牛初乳食品而言，两者兼而有之。

1.牛初乳

牛初乳天然富含多种免疫因子，但主要是含量很高、且有抗原结合特性的IgA，酪蛋白

和其他乳清蛋白降解产物也具有免疫功能。牛初乳 Ig主要以 IgG为主，天然牛初乳IgG具有较广谱的抑菌效果，特别是对大多数导致胃肠道疾病的病原微生物具有良好的抑制和杀灭效果。

牛初乳作为食品，其中具有抗体活性的免疫球蛋白含量丰富，除直接与肠道病原菌发生免疫反应外，这些异种抗体尚未完全降解，可以成为抗原刺激肠粘膜释放抗体物质，这也是牛初乳的免疫调节机制之一。因此，对于易发生肠道感染的人群，牛初乳是一种理想的天然免疫功能食品。它具有增加肠道粘膜免疫防御功能，改善胃肠道，促进生长发育以及调节肠道菌群的功能。

2.免疫牛初乳

在免疫牛初乳制造中，特定抗原诱导乳牛产生大量能结合该抗原的抗体（免疫球蛋白），它对该抗原导致的疾病具有特别强的防治效果。免疫球蛋白上具有识别抗原的结合部位，故能和刺激机体产生该免疫球蛋白的细菌、病毒等发生反应，即抗原（细菌、病毒）。表面的抗原决定簇和抗体（免疫球蛋白）的结合位点之间发生反应，形成不溶性的复合物，凝集、粘连在一起，从而抑制细菌或病毒正常的繁殖，达到抑菌、防病效果。

免疫牛初乳一般制成蛋白浓缩物或粉状制品，其外观与普通牛初乳无异，但其功能性发生了重大的变化，对目标抗原（通常是某种致病微生物或病毒）的中和效价显著提高。因其中的特定抗体不同，免疫牛初乳可以具有特殊的保健功能：

①改善胃肠道菌群分布，增强肠粘膜及淋巴细胞的免疫能力；

②调节血压、调节血脂治疗动脉硬化相关的疾病；

③抗炎症：含有常引起类风湿性关节炎的细菌抗体，可以有效中和胃肠道细菌及其代谢产物，增强病人的免疫力；

④预防过敏；

⑤防止蛀牙：将引起蛀牙的微生物的死菌体制成疫苗生产免疫乳，然后低温喷雾制成乳粉。

⑥防止体臭：将引起体臭的十六种细菌制成疫苗，接种于乳牛后产出免疫乳。

⑦保养肺脏：免疫乳可能刺激活化肺部巨噬细胞，清除防止异物。

6.1 高钙牛奶

(一)高钙牛奶的必要性

1．钙的生理功能

钙有一系列的生理功能，最近还发现钙还能刺激肠道乳杆菌的生长、减缓沙门氏菌感染的严重性。

2．缺钙状况

现在全球都面临钙摄人量不足的问题，我国更是面临一个几乎全民缺钙、人人需补钙的局面。中国营养学会2001年修正了钙的日适宜摄人推荐量(Als)(表6—37)和可耐受最高摄人量(ULs)(1岁以上均为2000mg／d)。而第三次全国营养调查，中国的人均每天钙摄入量只有405mg，城市和农村地区人民的平均钙摄入量分别为458mg和378mg；1997年进行的健康和营养调查和杜树发对2～18岁儿童的调查都显示：所有年龄阶段的中国人钙摄人量严重偏低。

为了保证每天钙的摄人量，我们应“每天吃奶类、豆类或其制品”，中国人以植物食物为主、乳制品摄入过少等的饮食方式是造成钙摄入量不足的主要原因。

3，牛奶是最好的补钙产品

一般情况下，国内牛乳含钙量约为90～120mg／100ml，加之牛乳还有一系列利于钙吸收的因素，所以说牛奶是最好的补钙产品，我们应“常吃奶类、豆类或其制品”。

但由于收入有限、传统观念对乳制品不重视等原因，我们现在仅仅处于牛奶人均年消费8．8kg的超低水平，而美国200多千克，世界平均水平lOOkg，日本和中国台湾近70kg，韩国59．2kg。

4．市场上的高钙牛奶

国外很多大乳品公司都有强化钙的牛奶(全脂或低脂、脱脂)，表粗略统计了国外的高钙奶市场。

与国外相似，国内大公司和在国内的国外品牌也基本都生产高钙牛奶，如光明、伊利、三

鹿、蒙牛、晨光、扬子江、均瑶、健氏、风行、全佳、乐百氏、卫港等国产品牌，和雀巢、达能、帕玛拉特、安怡和子母等国外品牌。而且这些高钙奶都有极好的市场，这说明消费者是极其乐意接受高钙奶的。

国内有的专家质疑高钙牛奶的合理性，通过国内外高钙牛奶的市场可以看出，这些质疑不能代表市场需求。

(二)高钙牛奶的配方

工艺说明如下。

标准化：是指用全脂奶粉(或脱脂奶粉、稀奶油)调整原料牛奶的理化指标，使其符合企标要求。

稳定剂：分散稳定剂时要选择适当的分散液和温度，应缓慢加入并搅拌。

均质：一方面能够打碎脂肪球，延缓或者杜绝脂肪球上浮；另一方面改善稳定剂的分散。

(四)产品特点

用乳钙作钙强化剂的牛乳具有以下特点。口感好：高钙牛奶具有比普通牛奶更好的口感和奶香味，不含有普通高钙类产品(如用乳酸钙或其他离子钙)常见的涩味。稳定性好：强化60rug／100ml的钙后，产品在保质期

6.3 高铁牛乳

(一)铁及其生理功能

1．铁在体内的分布

钙、铁、锌是人体最重要的三大矿物元素。体内的总铁量男子平均约3．8g，女子约2．3g。体内的铁按其功能可分为功能性铁和贮存铁，功能性铁具有代谢和酶的功能，占体内总铁的70％左右，其中的85％分布在血红蛋白中，5％在肌红蛋白中，10％存在于全身各处细胞内的血红素酶类中，或其他酶系统中起辅助因子的作用。美国20～65岁男子体内贮存铁量平均为9．82mg／kg--+2．82mg／kg，97％的20—45岁妇女的贮存铁为5．5mg／kg土3．35mg ／kg，另外?％的妇女为3．87mg／kg土3．23mg／kg，贮存铁主要是贮存和转运铁，以铁蛋白和含铁血黄素形式存在于肝脏、脾脏和骨髓中。

2．铁的生理功能

铁的生理功能有许多，但主要是与补血有关。

(1)形成血红素原卟啉—9结合铁后形成血红素，后者与蛋白质结合成为血红蛋白，缺

铁时会影响血红蛋白的合成，导致人体贫血。

(2)恢复体力血红蛋白具有输送氧气的功能，所以缺铁会导致缺铁性贫血，贫血能引起工作能力明显下降，缺血者的生产效率显著低于正常血红蛋白浓度者。

(3)健脑由于大脑是耗氧量最多的器官，而大脑又不能贮存氧，因而每时每刻都需要通过血红蛋白来供氧。大量数据表明铁缺乏可引起心理活动和智力发育的损害及行为改变。研究表明6个月至2岁婴儿缺铁性贫血可显著降低其应答能力和能动性，同时表现为易紧张，恐惧感增加和易疲劳，这在19—24个月的婴儿中表现更突出。甚至只有轻度缺铁性贫血婴儿的智力也不如没有实验室缺铁表现或仅有铁贮存耗尽婴儿。

(4)增强免疫力缺铁会引起免疫力下降，病人T淋巴细胞数减少，嗜中性粒的杀菌能力下降，吞噬细胞的杀菌能力受损。这些都导致机体的免疫力下降，容易发生疾病。

(5)其他铁还具有保持体温、增强免疫和抗感染力、减少铅和铬等重金属中毒、减少有害的妊娠后果等功能。

3．缺铁现状

铁缺乏是美国和世界范围的最常见的营养缺乏病，主要影响较大的婴儿、幼儿和育龄妇女；美国1—2岁的幼儿缺铁比例为9％，9％～11％的女孩和育龄妇女缺铁，由此产生的缺铁性贫血比例分别为3％、2％和5％。Parr等发现一些微量元素和痕量元素在发达国家和发展中国家国民体内的含量差距甚少，但Fe的差距还是较明显，后者的含量低于前者的含量。

世界卫生组织规定：成年男性血红蛋白浓度低于130g／L、女性低于120g／L属于贫血。据此规定，我国于近几年的全国营养调查表明：在16～60岁人群中，城市女性贫血患病率为28．5％，农村女性为25．82％；城市男性贫血患病率为14．08％，农村男性为16．36％。

中国居民的贫血比例。

上海营养协会曾组织两家医院对某区(经济条件不佳)的中小学作调查，发现学生贫血率高达60％～70％，6岁以下的小孩的贫血率为80％(复检率为40％)。儿童贫血的年龄阶段特点是：幼儿较正常，小学一、二年级较严重，补铁后恢复较快(一般3个月)。

4．防治缺铁性贫血

从5个月开始，人体就会受到可能缺铁的困扰，为了避免这种情况出现，Dallman提出防治缺铁性贫血的四部曲：①6个月以内的婴儿尽量用母乳喂养，②无法用母乳时尽量用以牛乳为基本配方的强化铁配方粉，③再就是用强化铁的谷物食物，④对低体重的婴儿要额外补充铁。

(二)高铁牛奶的配方

1．铁的吸收及其影响因素

(1)铁的吸收铁主要的代谢途径见，图中数字表示正常成人每天参与代谢的铁近似值(mg)。铁的代谢基本是一个从血浆和细胞外液到骨髓不断循环的过程。铁在骨髓内被结合成血红蛋白，然后输送到周围血液中(约10％为无效红细胞)，．120d后衰老的红细胞被吞噬和破坏，血红蛋白被消化，铁被释放到血浆中继续循环。每次循环都会有一部分铁成为贮存铁，其中的一小部分又返回血浆中，更小部分从尿液、汗液或血中排出，丢失的部分通过小肠(尤其是十二指肠和空肠)吸收来弥补。

(2)促铁吸收因子不同膳食铁的吸收率从小于l％到大于50％，一般男子的吸收率为6％；

由于女子体内的贮存铁较少，而又要补偿由于月经造成的失铁，所以育龄妇女的吸收率高达13％左右。

铁吸收受膳食铁含量、铁的生物利用率、贮存铁量以及红细胞生成速率等因素，膳食中

的血红素铁和非血红素铁的吸收机制不同，前者基本上由铁盐组成，溶解性是影响其吸收率

的“瓶颈”因素；而后者的吸收率是前者的2～3倍，且很少受其他膳食的影响。

2．铁的推荐摄入量

中国营养学会推荐的铁日吸收量(A1)和可耐受最高摄人量(ULs)见表，上海光明乳业股

份有限公司的高铁牛奶的铁强化量为1mg／100m1

高铁牛奶采用三价的焦磷酸铁(含铁量8％)作为强化剂，添加乳铁蛋白作为铁的吸收载体。

目前市场上常见补铁产品的常用补铁制剂主要有卟啉酸铁(血红素铁)、乳酸亚铁、葡

萄糖酸亚铁、硫酸亚铁等。血红素铁具有较好的吸收性能，但产品色泽太深，不宜用于乳制品。乳酸亚铁等二价铁制剂具有铁锈味、刺激肠胃、色泽偏棕黄、吸收率低等缺点。上海光

明乳业股份有限公司选用的日本太阳化学的乳化活性铁是由乳化剂和焦磷酸铁构成、乳化良

好的补铁制品；具有易分散，无铁锈味、且不影响产品的原有风味，呈白色乳液、不产生黄

褐色变化，高吸收率，在血液的保持时间长，无副作用等特点。

(三)生产工艺

工艺说明：由于乳铁蛋白遇热变性，因此选用卫生指标非常好的乳铁蛋白(荷兰DMV 公司)，而且是在牛奶杀菌后通过无菌(非严格)操作加入到熟奶中；该工艺也同样适用于

用维生素C作铁的吸收促进剂类高铁牛奶。

(四)产品特点

1．理化指标

产品铁含量为1mg／100m1，这样基本能满足缺铁消费者的需求，在正常情况下也不会

出现铁摄入过量的现象。

2．产品特点

产品补铁同时，强化了促铁吸收因子(乳铁蛋白)，一方面完善了高铁的功能，另一方面能起到一定的调节免疫功效。

品无铁锈味、且不影响产品的原有风味，呈白色乳液、不产生黄褐色变化。

产

6.4 膳食纤维牛奶

(一)膳食纤维概述

1．定义

(1)历史定义 1929年McCance和Lawrence首先发现了“不可利用的碳水化合物”，这是文献上最早对膳食纤维的认识和描述，1953年Hipsley首次使用了“膳食纤维”(Diet—aryfibre，DF)的术语，并认为膳食纤维包括木质素、纤维素和半纤维素，他甚至提到“膳食假说”(膳食纤维能降低孕妇的血毒症)。Prosky等认为这是膳食纤维的最早定义。

随着对膳食纤维认识的深入，越来越多的人用酶来分离食品中可酶解和不可酶解部分，并在此基础上建立膳食纤维的检测方法，以确定食物中的含量。在Pro：ky等人推动下，1981年渥太华AOAC(AssociationofOfficialAnalyticalChemists，美国公职分析化学师协会)会议以Trowell等1976年定义为膳食纤维的统一定义，并依据Prosky、Asp和Furda等方法统一了DF检测方法。1986年AOAC进一步确认了酶—质量法为DF检测方法(即AOAC 985．29)，AACC(American Association Of Cereal Chemists，美国谷物化学协会)以Prosky等人方法为基础制定了AACC 32—05法。

(2)一些国家的膳食纤维规定 1987年美国食品药品管理局(FDA)采纳AOAC985．29方法作为鉴定膳食纤维范畴的标准，膳食纤维是非淀粉类的多糖、木质素和某些抗性淀粉(不被蛋白酶、直链淀粉酶和支链淀粉酶水解)的总称，3～9个聚合度的寡糖不属于膳食纤维。这个范畴还是以1976年Trowell的定义为基础，美国政府并没有正式规定膳食纤维的定义。日本也没有正式的膳食纤维定义，只是以AOAC 985．29为基础、辅助以层析法制定了一个检测方法，并以此规定膳食纤维的范围，层析法可以除去低分子量的麦芽糊精。日本允许在食品中使用膳食纤维作为功能性产品，这与美国不一样。日本规定的膳食纤维主要包括：不可消化的麦芽糊精、水解的瓜尔豆胶、聚氨基葡萄糖(甲壳素)、葡聚糖、亚麻籽、麦麸和解聚海藻酸钠。

郑建仙是从生理学定义膳食纤维，“膳食纤维是不被人体消化吸收的多糖类碳水化合物和木质素”，并指出纤维素、基料碳水化合物(果胶、果胶类化合物和半纤维素)和填充类化

合物(木质素)是它的三个部分，由此得出阿拉伯半乳聚糖、阿拉伯聚糖、半乳聚糖、半乳聚糖醛酸、阿拉伯木聚糖、木糖葡聚糖、糖蛋白、纤维素和木质素等是膳食纤维。

1995年FAO和WHO的营养法典委员会采纳的定义是“膳食纤维是可食用、但不能被体消化道内源酶水解的植物或动物性食物，而且可用AOAC 985．29和AOAC 991．43方法检测出”(FAO／WHO，1995)。膳食纤维是否应包括“动物性食物”，这点直到2000年营养法典委员会的所有委员也没有完全达到一致的认可。

(3)最新定义

膳食纤维是植物的可食部分或类似的碳水化合物，其在人类的小肠中难以消化及吸收，在大肠中会全部或部分发酵分解。膳食纤维包括多糖、低聚糖、木质素及相关的植物物质。膳食纤维具有促进通便、及／或降低血中胆固醇、及／或降低血糖的有益健康的生理效果。

“可食用”但“在人类小肠中难以消化及吸收”是膳食纤维的本质特征，膳食纤维需具有“通便”、“降低血中胆固醇”、“降低血糖”等生理功能的一种或几种，其中“通便”是膳食纤维对人体最本质的生理功能。

随着人类对膳食纤维认识的深入，也随着分析方法的发展，膳食纤维的定义将会越来越精确，这将会加速人们对它的利用和开发。中国的经济发展日新月异，人们生活水平显著提高，粮食越来越精，摄人膳食纤维的量将越来越少。我国目前对膳食纤维的关注离欧美、日本等还有很大差距，建议政府部门抓紧对膳食纤维进行法规的管理，笔者建议我们也可以采用该定义作为中国膳食纤维的定义，并由此规定膳食纤维的较准确范畴。

2．种类

膳食纤维可分为可溶性膳食纤维(soluble dietary fiber，SDF)和不可溶性膳食纤维(insoluble dietary fiber，IDF)。

虽然可溶性膳食纤维(SDF)在小肠不能被人体消化和吸收，但在大肠中可被其他微生物分解成短链脂肪酸(如乙酸、丙酸和丁酸)，经测定SDF的热量为4cal／s(1eal＝4．184J)。不溶性膳食纤维(1DF)不能被人体大肠的微生物分解，所以它的热量为0。对AOAC 985．29所用的溶剂进行适当改进，就可分别得到测定SDF的酶—质量法(磷酸缓冲液)(AOAC 993．19)和测定IDF的酶—质量法(磷酸缓冲液)(AOAC 991．42)，经过改进甚至能区分可溶性和不溶性的膳食纤维。不同检测方法使用范围见表6—43。

3．范围和测量方法

1992年、1993年和1995年科学家们先后将低聚寡糖、抗性淀粉、抗性寡糖(如抗性麦芽糊精)归纳到膳食纤维范畴(Lee SL Prosky，1995；Craig等，2000)。

AACC规定的最新定义指出，膳食纤维应该包括(AACC Report，2001；Prosky，2001)：①不可消化但可发酵的直链淀粉、支链淀粉、改性淀粉、纤维素、半纤维素、菊粉、多聚果糖、阿拉伯木聚糖、阿拉伯半乳聚糖、果胶和水状胶体等多糖，还包括葡聚糖、焦糊精

(pyrodextrins)等新的碳水化合物，以及其他类似的碳水化合物；②聚合度在3～10之间的短链低聚糖，如麦芽糊精、o—半乳糖苷和低聚果糖；③腊、软木脂和角质等脂肪酸的衍

生物(即“相关的植物物质”)；④“木质素”；⑤“以碳水化合物为基础、许多研究者在研究膳食纤维时已经包括其在内的、与植物膳食纤维相似的、不可消化和吸收的食品配料(即类似的碳水化合物)”。

AOAC 2000．11(Craig等，2000)能弥补AOAC 985．29等的不足，测出葡聚糖的含量。McCleary利用蔗糖酶、。—淀粉酶、支链淀粉酶、麦芽糖酶、碱性硼氢化物等可以检测出混合食品中的菊粉含量，该方法就是AOAC 999．03方法(McCleary等，2000)。2002年Gordon 提出的AOAC 2001．03能测出含量在1．5％一100％之间的抗性寡糖(Gordon SLOkuma，2002)。

4．食物来源

最近10年测定了一些普通食物总膳食纤维、可溶性膳食纤维和不可溶性膳食纤维含量。小麦、裸麦、稻米和其他谷物主要含有不可溶性膳食纤维，燕麦是所有食物中的可溶性膳食纤维含量最高的；而大麦则含可溶和不可溶膳食纤维，但以不可溶为主。豆类作物和花生也含有丰富的可溶性和不可溶性膳食纤维，水果也是这两种膳食纤维的重要来源，表6—44给出了常见食物的总膳食纤维和可溶性膳食纤维的含量。日常膳食应保持可溶性和不可溶性膳食纤维比例为1：3的比例进行摄入。

(二)在食品中的应用

1．膳食纤维生理功能

膳食纤维是第六营养素，具有降低血糖、降低胆固醇(Horn，1997)、减肥(Malkki，2001)和预防肠癌、便秘、心血管等疾病(Horn，1997；中国营养学会，2001)等功能，所以在食品中得到广泛应用。粗略的统计，DF在果汁类产品中使用最广泛，其次就是乳制品中。牛乳被称为最接近母乳的完全食品，虽然含有丰富的脂肪、蛋白质等五大营养素，但其不含膳食

纤维，因此若能在牛乳中强化膳食纤维，则可以更加丰富牛乳的营养。

2．膳食纤维产品

西方国家在20世纪70年代曾经风行膳食纤维食品；由于饮食习惯的差异，日本对膳食纤维的兴趣源于20世纪90年代，中国食品行业则更晚，直到90年代末至现在才开始有强化膳食纤维的产品问世，国内对膳食纤维也没有很明确的规定。

美国总膳食纤维(TDF)的RDA为20—35g／d(成人)(1DF占70％～?5％)，英国为25—30g，澳大利亚为25g，加拿大为22～24g，Jacob认为亚洲的日摄人量为24g。中国对膳食纤维的关注比较晚，1991年版食物成分表首次列出了不可溶性膳食纤维，尚无总膳食纤维的含量。 2001年版“中国居民膳食营养素参考摄人量”仍未列出DF的RDA值，但文中提到了计算RDA的原则：低能量膳食(7．5X10‘kJ)为25g，中等能量膳食(1X104kJ)为30g，高能量膳食(1．2X10‘kJ)为35g。

中国也出现了一些强化膳食纤维的食品和乳制品，粗略的市场调查见表。

2000年北京三元乳业公司上市了强化麦片的牛奶，虽然没有直接强化膳食纤维，但由于麦片中含有10％左右的膳食纤维，所以可以认为它吹响了膳食纤维乳制品在中国流行的号角。2002年该公司又上市了强化膳食纤维的牛奶产品。

上海光明乳业股份有限公司最近先后上市了早餐奶和麦风香麦风味奶，它们具有非常健康的

概念，而且具有非常诱人的口感。早餐奶添加了麦片，是上班族较为理想的、省时、便捷早餐类产品；麦风香麦风味奶添加了可溶性膳食纤维、营养麦片等。

随着光明和三元乳业在膳食纤维类产品的成功，也随着人们饮食结构的变化，越来越多的强化膳食纤维的乳制品将越来越丰富。

(三)强化膳食纤维的牛奶

正如前面列出的，乳制品是膳食纤维使用第二广泛的食品。

1．配方

由于目前很多公司(如法国CNI公司、日本松古化学、中国深远公司)提供的膳食纤维都是可溶性的，纯DF含量一般在82％～85％左右。根据膳食纤维日摄人量20—30g，产品膳食纤维含量定于4g／100ml，所以产品的DF添加量为50kg／t。事实上，这种添加量在国内普通产品中是较难实现的，主要是因为成本较高(市场价最低也接近45元／kg，所以每吨产品的膳食纤维增加成本2000元以上)，除非适用于特殊功能的产品(如保健食品)。

2．工艺

可溶性膳食纤维牛奶工艺很简单，如图6—39所示。

3．产品特点

采用可溶性膳食纤维生产的牛奶，产品没有沉淀、色泽没有任何变化，黏度增加非常少。由于牛奶含有几乎所有的营养素，仅仅不含膳食纤维，所以强化膳食纤维的牛奶正好能够弥补牛奶的该缺陷。