乳糖和矿物质作为食品配料的价值与应用

摘要：乳糖和矿物质作为干酷和乳清蛋白浓缩物制作中伴随产生的副产品，主要来源于乳蛋白分离后的超滤渗透液，在乳品厂中大多可免费得到，这是提升乳糖和矿物质价值的一个十分重要的经济前提。本文将通过对乳糖和矿物质性质方面的分析，论述这两种乳成分的价值及应用。

关键词：乳糖酶；乳糖；乳糖衍生物；乳钙；乳清盐

乳糖是仅在哺乳类动物乳汁中才有的一种天然碳水化合物和前生化合物质，牛乳中的含量平均为47％，人乳中含量为6％～8％。乳糖可几乎全部溶解于乳中，是乳中甜味的来源。乳糖的价值可通过水解作用得以提高，但通过改变乳糖结构，以阻止其在小肠内的吸收，可使其价值提升更多。目前，一些非吸收性的乳糖衍生物已经在医药行业和功能性食品中得到了实际应用。

乳清中含有大量的无机盐，其产生的咸味是妨碍乳清应用的主要问题。现代膜分离技术，是实现乳清脱盐的新方法，这不仅提高了乳清的应用性，而且获得的乳清盐作为一种天然无机盐，在食品中应用具有极高的营养价值和经济价值。

1 乳糖的性质

乳糖作为一种天然碳水化合物，是动物进化过程中的一种早期选择，与蔗糖相比，具有较温和的甜度（仅为蔗糖的20％～30％）、较低的渗透压及较慢的吸收率等特点。但其最有意义的，又往往为人们所忽略的特点是天然产生的、有助于婴儿身体成长及智力发育的第一种前生化合物质。

乳糖在小肠内经过乳糖酶的水解作用生成葡萄糖和半乳糖，并作为重要营养物质被吸收利用。葡萄糖是人体细胞的主要能源；半乳糖参与脑细胞及神经系统的发育，是构成糖脂质的成分；乳糖及其发酵产物——乳酸对于钙、磷的吸收利用起着重要作用。

乳糖在小肠内的吸收依人体遗传学特征的不同而不同，婴儿体内的乳糖酶具有极高的活性，但母乳中乳糖含量特别高，以致于相当一部分乳糖在小肠内来不及吸收就直接进入大肠，在大肠菌的作用下发酵产生有机酸，大肠内容物被酸化，腐败发酵被抑制，这种环境有助于肠的蠕动及有益菌——乳酸菌的生长。对大多数成年入而言，其体内乳糖酶的活性从童年时就已开始在小肠内逐渐丧失，直至成年后几乎完全消失。当人体内乳糖酶缺乏或活性不足时，会发生乳糖不耐症。乳糖不耐症的发生率在亚洲和非洲为75％～100％，欧洲和美洲白人为5%～30％，是广泛存在的世界性问题。

乳糖作为一种特殊糖主要用于婴儿食品和糖果中。在欧洲市场上，乳糖的价格通常要比蔗糖低且经常变动，这是因为作为一种副产品，它的生产量主要由干酪和乳清蛋白浓缩物的市场控制，而不取决于乳糖的市场供求。

2  乳糖价值提升的方法

2.1 提高乳糖的吸收性

乳糖在乳糖酶的作用下会发生水解反应，水解后的乳糖（葡萄糖十半乳糖）与水解前相比，甜度增加，更易溶解和吸收。据此性质，乳糖不耐症患者在饮用鲜奶的同时，可利用外源的乳糖酶制剂来提高乳糖的吸收性；另外，可通过选择一些特殊的乳制品，扣水解牛奶、低乳糖奶粉、奶酪、冰激淋等，以易于乳的吸收。

2.2 降低乳糖的吸收性

我们可以通过提高乳糖的吸收性的方法来达到乳糖增值的目的；反之，如果通过改变乳糖的化学结构，使其吸收性降低，我们会发现乳糖的增值效果更大。乳精经异构化反应形成异构化乳糖，与氢化合形成乳糖醇，与氧化合形成乳糖醛酸，这些乳糖衍生物在小肠内不能被乳糖酶所水解，因而不能被人体所吸收。

异构化乳糖是目前世界上最流行的轻泻剂，工业用异构化乳糖的市场价格要比乳糖高10倍以上，此外异构化乳糖还具有其他的医学用途，如作为双歧因子添加于婴儿食品中。乳糖醇的生产也正处于增长阶段，其应用性基本与异构化乳糖相同。

乳糖的吸收性也可利用乳糖酶的转移酶性质来酶促降低。在乳或乳清这样的稀释水溶液中，乳糖酶首先裂解乳糖的葡萄糖部分，然后半乳糖苷酶复合物再与水结合形成半乳糖。而在乳糖浓度很高的溶液中，绝大部分半乳糖苷酶复合物是与孔糖、葡萄糖或半乳糖反应形成不同种类的半乳糖苷低聚糖，反应物中不仅含有单糖、双糖而且还有三糖，如果应用色谱分离或纳米技术将葡萄糖和半乳糖从低聚糖中分离出来，乳糖将转化成一种非常易于吸收的葡萄糖——半乳糖混合物和一种不易吸收的半乳糖音低聚糖混合物。半乳糖音低聚糖已经进入了商业化生产阶段，主要作为前生化合物用于婴儿食品及其他食品中。

3  无机盐

乳中的矿物质又称无机盐，通常以乳蒸发干燥、高温灼烧后的灰分量来表示，牛乳中的含量平均为0.7％。它在人体构成上所占数量虽小，但却是不可缺少的，如血液中的钙质是构成骨髓和牙齿的主要材料，还可帮助血液凝固，维持正常的心肌活动；镁是某些氧化还原酶、防酶、磷酸脂酶等的活性剂，并参与新陈代谢的合成和分解过程。此外，血红素中的铁、铜，甲状腺素中的碘和胰岛素中的锌等都是维持生命不可缺少的物质。

无机盐的另一个重要特点是，各种无机盐之间只有在平衡状态下才能维持身体的正常生理机能，如钙和磷必须保持一定的比例关系才能正常构成骨骼；钾与钠按一定比例，才能维持体液的渗透压以及体液的酸碱平衡。

此外，盐类平衡对保持乳蛋白质体系的稳定性具有决定性的作用。组成乳中无机盐的主要元素和化合物分布情况见表1。

表1  组成乳中无机盐的主要元素的化合物

 3.1 乳钙

从工艺角度讲，乳中最重要的盐（离子）是钙，主要以磷酸盐、醋酸盐和柠檬酸盐形式存在。牛奶中钙含量为1200mg/L，大约30％是可溶性的，不溶性的钙主要是与酪蛋白微粒相结合，或者以胶体磷酸钙酪蛋白酸钙形式存在。牛奶中含有的钙，是人体补钙的最佳来源。乳蛋白分离后超滤渗透液中含有的钙离子，在热处理时会在板式热交换器表面形成磷酸钙沉积，溶解性的磷酸钙和柠檬酸钙盐转变为不可溶解性盐类，这在乳糖生产中是一个很棘手的难题，因为沉积的磷酸钙不仅会对乳糖晶体造成细菌污染，而且还将降低乳精粉的纯度。为了消除沉积磷酸钙的影响，提高乳糖的品质，可通过人为因素的作用先使磷酸钙在可控条件下进行沉降，再经分离、洗涤及干燥制成含30％钙的乳钙粉。作为一种新型的乳制品，因其本身就是一种天然乳成分，与其他添加剂类钙盐有着本质区别，在强化钙的产品中具有相当可观的市场。

乳钙提取所用的原料主要为干酪加工后的乳清，其中尤以契达干酷的乳清最佳，因其含钙量大约为酷蛋白和乡村干酪乳清的3倍。乳钙的制取工艺为：

乳清渗透液→磷酸钙沉积→澄清（微滤）→粗乳钙→冲洗→二次澄清／微滤→蒸发十干燥→乳钙粉

3.2 乳清盐类

乳中含有的酷蛋白可以有效地掩盖无机盐产生的咸味，而对于干酪乳清，由于缺少酪蛋白，其咸味就很易觉察。因此，对于食品中添加的乳清粉，加工时必须完全或至少部分地进行脱盐处理。

纳米过滤是一种全新的且又十分经济的膜处理方法，其优点是可同时进行乳清的浓缩和脱盐，不利的一面是其渗透液中含一定量的盐类、有机酸、非蛋白氮化合物和乳糖等多组分成分，使废水中产生一个很高的BOD值，而使纳米过滤方法在乳清加工中的应用性受到限制。    浓缩后的乳清盐液经喷雾干燥可制成乳清盐粉，这种粉具有一个相当独特的生理组成，即其钾的含量远大于纳的含量，由于非蛋白氮化合物的存在，钾的苦味得到了掩盖，因而在许多产品中都将其作为一种天然无机盐加以利用。乳清盐的制取工艺为：

4  展望

膜分离技术的发展和应用，使我们可以将对蛋白分离后乳清中的营养物质即乳糖和无机盐进行进一步的经济回收，无论是乳清盐粉还是乳钙粉，虽然制取工艺复杂，加工成本高，但作为一类天然添加物质，如能再次用于干酪、奶油或其他乳制品的生产中，都将产生极大的经济效益。

目前，国内乳糖的生产量极少，大部分依赖进口，这主要是由于国内干酪、酷蛋白的生产量极低，使生产乳糖的原料来源受到限制。相信随着我国食品、医药工业的发展，其应用会越来越广泛。