Calf Note #288 – 脱脂乳并非都一样:加工工艺、蛋白质质量与凝乳形成

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引言

本系列前两篇《犊牛笔记》反复强调一个观点:犊牛代乳粉标签上的原料名称并不能说明全部情况。代乳粉即使含有大量脱脂乳粉,也未必能形成坚实凝乳。乳清型配方可能具有很高的消化率,并支持优良生长。同样标为“脱脂乳粉”的两种产品,也可能因加热、浓缩、干燥、储存以及最终配方的加工方式不同而具有截然不同的功能特性。

这或许是脱脂乳与乳清之争最重要的实际启示。问题并不只是代乳粉是否含脱脂乳,而是乳源原料在营养和功能上是否适合幼龄犊牛。

加热是必要的,但过度加热会改变蛋白质

牛奶加工需要加热,以保证食品安全并进行蒸发和干燥。这些过程不可避免地会在一定程度上改变蛋白质。乳清蛋白尤其对热敏感。随着温度升高、加热时间延长,乳清蛋白会展开,并相互作用或与酪蛋白结合。严重加热还会促进乳糖与氨基之间的美拉德反应,尤其影响赖氨酸。

这些变化并非必然有害。一定程度的蛋白质变性不可避免,热处理与犊牛生产表现的关系也不是严格的线性关系。真正需要关注的是过度加工导致消化率下降、氨基酸可利用性改变,或使复原乳粉在皱胃中的行为发生变化。

经典犊牛试验

Lister和Emmons(1976)将牛奶分别在60、73.9或85°C下加热30分钟后制成脱脂乳粉。饲喂最高热处理乳粉的幼龄犊牛比饲喂低热处理乳粉的犊牛腹泻更多、早期生长较慢。但在试验后期,生长差异消失,第20至26天测定的营养物质消化率也未受影响。

这种年龄相关反应十分重要。最幼龄犊牛的消化系统发育最不成熟,可能对劣质原料最敏感。出生头两三周可能引起问题的原料,在月龄较大的犊牛体内可能得到更有效利用。

研究人员还将热处理与凝乳酶凝固联系起来。结论并非简单的“脱脂乳是好的”,而是严重热处理的脱脂乳粉可能不适合非常幼龄的犊牛;复原乳粉形成凝乳的能力则可能提供有关加工历史和功能性的有用信息。

凝乳酶凝固:有用,但不是完美的质量检验

Emmons和Lister开展了一系列凝乳形成的实验室研究。在凝乳酶凝固试验中,将复原脱脂乳或代乳粉在标准化条件下接触凝乳酶(凝乳蛋白酶),观察是否形成凝乳、形成速度、凝乳强度,有时还测量凝乳排出乳清的能力(乳清析出)。

对于希望在犊牛体内表现类似全乳的脱脂乳粉,这是一项有用的功能性检测。在合理实验条件下无法凝固的乳粉,不太可能在皱胃中表现得与轻度加工的牛奶相同。但必须谨慎解释检测结果。

Emmons、Lister和Campbell(1976)检测了商品脱脂乳粉和代乳粉,发现未变性乳清蛋白氮不能可靠预测凝乳酶凝固能力。一些未变性乳清蛋白氮含量相对较高的乳粉仍只能形成薄弱凝乳,甚至无法凝固。所测的大多数商品代乳粉也不能凝固,尽管其中一些产品的乳清蛋白氮指标看似很高。

换言之,热处理的化学指标与凝固功能试验回答的是两个不同的问题。两者都不应单独用作营养价值的通用判定标准。

WPNI:它能告诉我们什么

乳清蛋白氮指数(WPNI)常用于根据热处理程度对脱脂乳粉或无脂乳粉分类。该检测测定可溶性未变性乳清蛋白氮。传统上,较高的WPNI表示乳清蛋白热损伤较小,较低的WPNI则表示热处理更强。

传统分类大致为:低热乳粉,每克乳粉含6.0毫克或以上可溶性乳清蛋白氮;中热乳粉约1.51至5.99毫克/克;高热乳粉为1.5毫克/克或以下。这些分类对食品加工很有用,因为热处理历史影响产品功能。

然而,WPNI受乳粉蛋白浓度影响。Sikand等(2008)表明,用乳糖或乳清透过液标准化乳粉,即使蛋白质没有经历额外加热,也可能使WPNI变化到改变表观热处理分类的程度。他们建议以每克蛋白质、而不是每克乳粉的可溶性乳清蛋白氮表示该指数,以减轻这一问题。

Górka和Budziński(2026)在近期代乳粉试验中采用蛋白质校正的WPNI来表征脱脂乳和乳清原料。他们恰当地提醒,WPNI反映蛋白质溶解性,并不直接测量蛋白质结构。它只是指标,而不是原料质量的完整描述。

为什么凝固不仅取决于加热

即使非常优质的脱脂乳粉,加入完整代乳粉配方后也可能表现不同。凝乳形成取决于钙的可利用性、pH、总固形物、蛋白质相互作用、脂肪添加方式以及其他配方细节。

Emmons和Lister的早期研究清楚地证明了这一点。添加蛋白质、脂肪、钙、磷酸盐和柠檬酸盐均可能改变凝乳酶凝固。后来的研究还表明,脂肪在含脱脂乳的代乳粉中的分散方法会影响凝乳强度和乳清析出。高压均质产生的凝乳比某些低压脂肪分散方法更柔软。因此,“50%脱脂乳粉”并不是最终产品的功能性规格。

Vorndran和Steinhoff-Wagner(2025)的研究提供了现代例证。其代乳粉含50%脱脂乳粉,但同一研究项目的相关实验室检测发现,最终产品在测试条件下无法形成坚实凝乳。无论原因是热处理、配方、矿物质、脂肪加工还是原料相互作用,仅凭脱脂乳粉比例都无法预测凝固表现。

应该检测哪些项目?

没有任何单一实验室数值能够判断一种乳源原料是否“好”。有效的质量控制方案应结合成分分析、功能性检测,并最终参考动物试验数据。哪些检测最重要取决于原料的预期用途。

表1. 有助于表征犊牛代乳粉所用乳源原料的检测项目示例。

检测项目或信息能够说明什么重要局限性
常规成分分析测定蛋白质、脂肪、灰分、水分和乳糖;检验配方目标及批次一致性。不能说明蛋白质消化率或热损伤。
氨基酸组成确认必需氨基酸供应,帮助平衡代乳粉配方。总氨基酸含量不一定等于可消化或具有反应活性的氨基酸。
WPNI / 可溶性乳清蛋白氮反映加工热处理历史及乳清蛋白变性情况。受乳粉组成影响;不是直接的凝固或消化率试验。
凝乳时间和凝乳强度在标准条件下检测原料或成品代乳粉能否凝固。体外凝固不代表每头犊牛体内都会凝固或表现更好。
乳清析出测定凝乳收缩和排出乳清的能力,反映凝乳功能。仅在凝乳是期望产品特性时才有用。
溶解性 / 分散性反映混合特性和某些加工损伤。可溶性蛋白质仍可能具有异常营养或功能特性。
热损伤 / 美拉德反应指标可识别过度加热、活性赖氨酸损失或美拉德反应产物。方法及解释不尽相同;并非所有热变化都会降低犊牛表现。
犊牛消化率 / 生长试验综合考察原料、配方和犊牛生理特征。成本更高、周期更长,且试验设计必须合理。

生产商会进行这些检测吗?

专业代乳粉生产商通常开展的质量控制远多于饲料标签所显示的内容。例如,Denkavit公开介绍了对候选蛋白质原料进行溶解性、稳定性和抗营养因子筛查,并在采用前开展犊牛消化率试验。这种原料评价理念才是关键。

我没有发现Denkavit的公开文件表明,它对每批进厂脱脂乳粉都常规进行凝乳酶凝固检测。企业内部可能有此做法,但缺乏文件证据时不能将其当作事实。通常,重视凝固性能的采购者应直接询问生产商:检测的是脱脂乳原料、最终代乳粉还是两者,以及使用何种方法。

更好的采购问题

关于脱脂乳粉的讨论常常变成规格问题:“我要至少30%的脱脂乳粉”或“至少50%”。这样的数字简单且易于写进采购合同,因此很有吸引力。遗憾的是,它可能造成虚假的精确感。

更有价值的规格应关注整个蛋白质体系的质量和稳定性。使用哪些乳源原料?如何确认进厂批次合格?脱脂乳粉属于低热、中热还是高热?是否测定WPNI?如果凝固性能重要,是否检测最终代乳粉的凝乳时间和强度?氨基酸浓度是否受到控制?有哪些关于幼龄犊牛消化率的证据?允许多大的批次间变异?

这些问题比读取标签上的单一百分比困难,但更贴近犊牛的生物学实际。

原料质量可能解释早期研究的矛盾

这一视角也有助于理解历史文献。一些早期不能形成凝乳的代乳粉表现不佳,因此人们认为缺少凝乳会导致腹泻和生长迟缓。但许多此类产品还含有严重热处理的乳蛋白、加工不良的植物蛋白,或幼龄犊牛难以消化的其他原料。后来的试验在保持脱脂乳配方不变的情况下抑制凝乳,通常没有重现早期的不良表现。

反过来也一样:配方不会仅仅因为含有大量脱脂乳粉就拥有更高营养价值。如果脱脂乳粉受热过度,或最终产品功能性不佳,原料名称并不能提供多少保证。

总结

脱脂乳粉可以是犊牛优秀的蛋白质来源,但“脱脂乳粉”并不是完整的质量规格。热处理会改变乳清蛋白、酪蛋白相互作用、美拉德反应和凝乳酶凝固。WPNI可提供热处理历史信息,却不直接测量凝固或犊牛消化率。凝乳和凝乳强度试验提供功能性信息,但形成凝乳本身并未持续一致地改善生长或营养利用。最佳质量控制方案应综合成分分析、加工指标、功能性试验以及动物消化率或生产性能试验。

因此,这三篇系列文章的实际结论很简单:评价整个蛋白质体系,而不是只看原料名称。脱脂乳粉比例、乳清是否存在和能否凝固都能提供信息,但没有任何单一因素能够定义犊牛代乳粉的质量。

行业资料来源

Denkavit. 2019. What’s actually in the calf milk replacer? Theme: raw materials – vegetable proteins. Link

参考文献

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