爱尔兰国立科克大学缪松教授：不同破损机制对婴幼儿配方奶粉物理特性、吸湿性和机械特性的影响

近日，爱尔兰农业部Teagasc国家食品研究中心缪松教授团队在国际权威期刊Journal of Food Engineering在线发表了题为“Effects of different breakage mechanisms on the physical, water sorption, and mechanical characteristics of infant milk formula”的学术文章。文章研究了两种主要破损机制对婴幼儿配方奶粉物理特性及表面性质的影响，同时还探究了破损前后样品在不同条件下的吸湿特性以及吸湿后样品机械性能的差异。研究有助于深入理解乳粉破损及其对粉体品质特性的影响，同时为实际生产中的相关问题提供理论依据，并为食品粉末物性研究提供参考。

目前多数商业乳粉是附聚粉末，因附聚可改善粉末的功能特性，如流动性和复水性等。然而，对于涉及颗粒材料结晶、附聚、运输和储存等过程的行业，颗粒破损是一个严重问题。当粉末颗粒间或颗粒与容器壁间发生相对运动时，即会产生破损。粉末破损可发生在乳粉生产的许多过程中，包括流化床等中的造粒、气力输送、干混以及包装后的运输。先前的研究发现附聚乳粉颗粒的破损可由分散、表面磨损和本体破损三种破损机制导致，破损机制由颗粒受力条件和颗粒自身特性决定。同时有研究表明，颗粒破损，尤其是本体破损，导致乳粉复水性严重降低。除了复水性，粉末的吸湿性对含有无定形乳糖粉末的加工使用也很重要，但目前还没有关于破碎对乳粉吸湿行为和机械性影响的研究。本研究旨在填补这一空白，以增加对乳粉破损的理解。

将商业化婴幼儿配方乳粉分别经过实验室稀相气力输送和高速干混处理后发现，实验室级别高速干混过程中的颗粒破损机制主要是本体破损，而气力输送过程中颗粒主要发生表面磨损。研究发现，与表面磨损相比，本体破损对粉末物理性质、颗粒形状及表面成分的影响更大，其中样品粒径在表面磨损后减小10%，但在本体破损后减小60%。因此，对于本体破损占主导地位的乳粉样品，粉末的吸湿性和机械性能都发生了显著变化，而表面磨损对样品上述特性的影响较小。研究结果表明，由于物理及表面特性的显著变化，本体破损后样品的吸附单层数量、吸附表面积及单层值显著增加，进一步导致本体破损样品的吸湿速率提高，其中前3小时本体破损样品吸湿速率比其他样品高10%至126%，同时加速了样品的时间依赖性结晶。此外，在低水分活度（0.11 至 0.33）条件下，本体破损样品的最终含水量比其他样品高3.5%至22%，使样品的结晶温度降低2至10摄氏度，并降低样品的整体分子迁移率。本研究为乳粉破损后特性变化分析提供实验依据，同时也说明若在生产及运输过程中无法避免粉末破碎，则应将其控制于表面磨损范围内，以降低破损对粉末特性的影响。

附：缪松教授团队近期关于粉末破损的相关研究成果

1. Han, J., Fitzpatrick, J., Cronin, K., & Miao, S. (2021). Dairy powder breakage: Mechanisms, characterization methods, impacted properties and influencing factors. Trends in Food Science & Technology 114, 608-624.
2. Han, J., Fitzpatrick, J., Cronin, K., Maidannyk, V., & Miao, S. (2021). Particle size, powder properties and the breakage behaviour of infant milk formula. Journal of Food Engineering 292, 110367.
3. Han, J., Fitzpatrick, J., Cronin, K., Maidannyk, V., & Miao, S. (2020). Breakage of infant milk formula through three different processing methods and its influence on powder properties. Journal of Food Engineering 282, 109997.
4. Han, J., Fitzpatrick, J., Cronin, K., & Miao, S. (2021). Investigation of the influence of powder characteristics on the breakage of dairy powders. Food Research International, 110775.

作者简介

第一作者：

韩洁博士研究生

韩洁，现为爱尔兰科克大学、爱尔兰农业与食品发展部Teagasc国家食品研究中心联合培养博士研究生，获TeagascWalsh Scholarships全额奖学金资助。指导老师为缪松教授、Dr. John Fitzpatrick 和Dr. KevinCronin，主要研究方向为乳品科学与加工、粉末破损及特性，目前已经以第一作者在Trendsin Food Science & Technology、Journal of Food Engineering等杂志发表SCI 论文6 篇（累计影响因子37.8），参编专著1 部。博士期间荣获爱尔兰农业部国家食品研究中心2021年 Walsh Scholar优秀奖以及2021年爱尔兰食品科学与技术学会（IFSTI）年度特别奖。

通讯作者：

缪 松教授

缪松，教授，现为爱尔兰农业与食品发展部Teagasc国家食品研究中心终身高级研究员、爱尔兰科克大学（UCC）和都柏林大学（UCD）博士生导师，长期从事食品材料及贮藏加工技术领域基础理论和应用研究，曾在爱尔兰国家生物技术中心从事博士后研究，在荷兰联合利华研发中心任全球研发经理及研发专员。缪松博士自任职Teagasc国家食品研究中心以来，长期与国内多所高校及科研院所、跨国企业保持密切合作关系，近5年发表SCI论文130多篇，主要研究方向为：食品物性材料学，食品干燥与造粒，粉末技术，益生菌和活性分子包埋，食品结构及传递体系设计，食品加工与功能性, 乳品技术以及功能食品配料等。

编辑：袁艺；责编：张睿梅

文章及图片来源于爱尔兰农业部Teagasc国家食品研究中心缪松教授团队。点击下方阅读原文即可查看英文摘要原文。

为进一步促进动物源食品科学的发展，带动产业的技术创新，更好的保障人类身体健康和提高生活品质，北京食品科学研究院和中国食品杂志社在宁波和西宁成功召开前两届“动物源食品科学与人类健康国际研讨会”的基础上，将与郑州轻工业大学、河南农业大学、河南工业大学、河南科技学院、许昌学院于2022年5月7-8日在河南郑州共同举办“2022年动物源食品科学与人类健康国际研讨会”。欢迎相关专家、学者、企业家参加此次国际研讨会。