工业剪切均质对牛奶生物活性成分的影响机制及优化策略研究

本研究针对乳品加工中均质化参数差异大、过度加热与剪切力可能改变牛奶成分的问题，系统探究了温度(45-65℃)和压力(15-30 MPa)对乳脂肪球(MFG)特性及生物活性成分的影响。发现高温高压虽能减小MFG粒径，但超过55℃/25 MPa后效果趋稳；均质化导致天然乳脂肪球膜(MFGM)蛋白/磷脂流失并加速体外消化游离脂肪酸释放，65℃会降低乳铁蛋白(LF)含量，维生素C在>50℃时降解5%-15%。该研究为婴幼儿食品加工参数优化提供了重要依据。

　　

牛奶作为人类重要的营养来源，其加工过程中的物理化学变化直接影响最终产品的营养价值。其中，工业均质化作为乳品加工的关键步骤，通过机械剪切力将乳脂肪球破碎为微小颗粒，防止脂肪上浮。然而，这一过程伴随的剧烈剪切和温升效应，可能对牛奶中珍贵的生物活性成分造成不可逆损伤——这些成分包括具有免疫调节功能的乳脂肪球膜(MFGM)蛋白、抗菌活性的乳铁蛋白(LF)，以及热敏感的水溶性维生素等。当前行业面临的核心矛盾在于：均质化参数(温度/压力)缺乏统一标准，且过度追求物理稳定性可能以牺牲营养成分为代价。

针对这一科学问题，江南大学的研究团队在《Journal of Food Composition and Analysis》发表了突破性研究。该工作首次系统考察了宽范围工业均质条件(45-65℃,15-30 MPa)对牛奶关键生物活性成分的影响规律，并关联分析了乳脂肪消化特性的变化。

研究采用激光粒度分析仪、zeta电位仪等技术表征乳脂肪球物理特性，通过高效液相色谱(HPLC)定量维生素，结合SDS-PAGE和液相色谱-质谱(LC-MS)分析蛋白质组成，并建立体外消化模型评估脂肪水解效率。样本来源于江苏无锡当地乳企的新鲜原料乳，采用ATS Nano Disperser AMH-3均质器进行两级处理。

Size, zeta potential, and morphology of MFG
研究发现原料乳中乳脂肪球(MFG)初始粒径为4.06 μm，随均质压力升高显著减小至<1 μm。当温度>55℃且压力>25 MPa时，粒径不再进一步减小，表明存在工艺参数阈值。均质后MFG表面负电荷增加，这与吸附乳浆中的酪蛋白有关。

Conclusions
综合结果表明：1) 均质化导致天然MFGM结构解体，磷脂含量下降38-52%，同时促进酪蛋白在脂肪球界面重组；2) 高温处理(65℃)使乳铁蛋白(LF)活性降低12-18%，但免疫球蛋白G(IgG)保持稳定；3) 维生素C在>50℃时损失明显(5-15%)，而维生素B₂
表现出较强耐热性；4) 界面组成改变加速了体外消化过程中游离脂肪酸的释放速率。

该研究的创新价值在于首次建立了均质参数-成分变化-消化特性的多维关联模型，为婴幼儿配方奶粉等高端乳制品的加工提供了精准调控依据。特别是发现55℃/25 MPa的临界阈值效应，对平衡产品稳定性和营养保留具有重要指导意义。研究结果提示，在追求均质效果的同时，需严格控制温度不超过50℃以最大限度保留热敏感成分，这为修订行业工艺标准提供了实验基础。