粉ミルク

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背景

粉ミルクは母乳の合成バージョンであり、乳製品代替品として知られている材料のクラスに属しています。乳製品の代替品は、19世紀初頭から、オレオマーガリンや充填チーズなどの製品に使用されてきました。それらは、実際の乳製品の製造に使用されるのと同じ技術と設備を使用して、脂肪、タンパク質、および炭水化物をブレンドすることによって作られています。 1940年代以降、均質化、液体混合、連続バッチ処理および充填などの処理技術の進歩により、フォーミュラなどの模造乳製品の製造方法が大幅に改善されました。乳児用調製粉乳の売上も過去数十年で改善しています。 1990年代初頭まで、乳児用調製粉乳は医薬品としてのみ販売されていました。営業担当者は自分のブランドを小児科医に提示し、小児科医はその製品を新しい母親に勧めました。 1992年、連邦の独占禁止法により、メーカーはマーケティング戦略をよりダイレクトなマーケティング手法にシフトしました。現在、医薬品の販売に加えて、メーカーはダイレクトメールキャンペーンやテレビや印刷物の広告に大きく依存して新しい顧客を募集しています。米国だけでも、乳児用調製粉乳業界は年間30億ドルの事業であり、米国外での売上高はさらに約10億ドルです。ただし、乳児用調製粉乳の販売にはある程度の論争があります。調合乳は母乳ほど健康的ではなく、調合乳が不適切に混合または投与された場合、赤ちゃんは実際に病気になる可能性があるという懸念があります。さらに、母親が定期的に粉ミルクを与え始めると、母乳育児に戻ることは困難です。世界保健機関（WHO）を含む主要な当局は、最初の6か月間は完全に母乳で育て、少なくとも2年目の初めまで母乳を食事の一部として使用し続けることを推奨しています。

デザイン

乳児用調製粉乳の設計は、発育中の子供の生物学的要件の性質上、非常に複雑であることに注意する必要があります。以下は、乳児用製剤のいくつかの重要な分野の一般的な説明であり、関連する栄養化学の徹底的なレビューを意味するものではありません。フォーミュラデザインを成功させる秘訣は、母乳の物理的および栄養的特性を可能な限り一致させることです。ミルクは天然の乳濁液です。つまり、水に懸濁した油脂の小さな液滴の微細な分散です。ミルクには、タンパク質、砂糖、ミネラル、塩、微量元素などの重要な成分も含まれています。フォーミュラは、本物のミルクの特性に一致するように、同様の材料をブレンドすることによって作られています。フォーミュラデザインは通常、次の3つのカテゴリのいずれかに分類されます。

ミルクベースの調合乳（カゼインやホエイプロテインなどのミルク成分を含む）

ほとんどの乳児は牛乳を問題なく摂取できるため、これらの処方は通常、牛乳をベースとして始まります。このタイプのフォーミュラは、余分な栄養素で強化されています。

動物性または植物性脂肪ベースの調合乳（植物性および/または乳成分を含む）

一部の乳児は、完全に牛乳に基づいた粉ミルクに対する感受性、アレルギー、または潜在的なアレルギーを持っています。これらの子供には、野菜由来のミルクまたは限られた量の牛乳由来の成分で作られた粉ミルクがより適している場合があります。ほとんどの野菜由来の処方は大豆ベースです。ただし、豆乳に対するアレルギーも存在するため、このアプローチは製品に問題がないことを保証するものではありません。一般に、加水分解されたタンパク質を使用すると、アレルギーの懸念を最小限に抑えることができます。それらはアレルギー反応を引き起こす可能性が低いです。

非ミルクベース（ミルク成分をまったく含まない）

牛乳と豆乳の両方、または処方に関連する他の医学的または消化器系の状態に強い感受性を持っている乳児のための高価な特殊な処方があります。

フォーミュラは、粉末、濃縮液、およびすぐに供給できる3つの形式で利用できます。粉末および液体濃縮物はより安価ですが、使用前に混合/希釈する必要があります。バクテリアで汚染された水と不適切に混合または混合される可能性があるため、これは問題になる可能性があります。すぐに供給できるタイプが最も高価なタイプですが、使用前に混合する必要はありません。母親は赤ちゃんが適切な量の栄養素を摂取していることを確認でき、汚染の問題を心配する必要がないため、これは利点です。

原材料

タンパク質

上記のように、調合乳で使用されるタンパク質は、動物のミルクや大豆などのさまざまな供給源に由来する可能性があります。豆乳は、大豆を取り、重曹に浸し、水気を切り、豆をすりつぶし、水で希釈して均質化することで作られます。大豆に由来するタンパク質は、タンパク質濃縮物またはタンパク質分離物の形態である可能性があります。後者は、鼓腸や異常な便を引き起こす可能性のある炭水化物を排除または減らすのに役立ちます。他の有用なタンパク質は、ナッツ、魚、綿実油に由来する可能性がありますが、これらは乳児用調製粉乳への適用が限られています。

脂肪と炭水化物

油脂は乳児にとって重要な食事の必要条件です。したがって、製剤は実際の母乳の血清脂肪酸プロファイルと一致させようとします。これらの脂肪酸には、魚油やその他の供給源に由来する可能性のあるエイコサペンタエン酸（EPA）が含まれます。実際の母乳には、トリグリセリドとして知られる脂肪化合物がかなりの量含まれています。たとえば、ドコサヘキサエン酸（DHA）は重要なトリグリセリドであると考えられています。母乳に見られるものと類似している（しかし生化学的に同一ではない）トリグリセリドは、卵黄リン脂質に由来する可能性があります。あるいは、脂肪酸前駆体（反応して食餌性脂肪酸を形成する分子）を乳児用調製粉乳に加えることができます。これらの前駆体（例えば、アルファおよびガンマリノレン酸）は、乳児の体が必要な脂肪酸を合成することを可能にします。ただし、この方法は母乳ほど効率的ではありません。

希釈剤

希釈剤は、処方の液体の担体またはバルクです。ミルクベースの製剤の場合、脱脂乳を一次希釈剤として使用できます。ミルクフリーの処方では、精製水が使用されます。

ミネラル

乳児用調製粉乳には、多くの必須ミネラルが添加されています。これらには、カルシウム、リン酸塩、ナトリウム、カリウム、塩化物、マグネシウム、硫黄、銅、亜鉛、ヨウ素、および鉄が含まれます。すべての赤ちゃんが食事に鉄源を必要とするため、鉄は最も重要な成分の1つです。一部の親は、鉄分強化粉乳が乳児に腸の問題を引き起こすことを懸念していますが、これは神話です。一般に、両親は、粉ミルクを与えられた赤ちゃんが母乳で育てられた赤ちゃんよりも多くの胃腸の問題を経験することを期待することができます。

ビタミン

ビタミンは、フォーミュラの栄養価を高めるために追加されます。これらには、ビタミンA、B12、C、D、およびEのほか、チアミン、リボフラビン、ナイアシン、ピリドキシン、パントテネート、およびフォラシンが含まれます。

乳化剤/安定剤

配合が均一に保たれ、油溶性成分と水溶性成分が均一にならないようにするために、さまざまな材料が追加されています 混合が完了すると、バッチを一時的に保管するか、パイプラインを介して低温殺菌装置に輸送できます。低温殺菌が完了した後、バッチは均質化によってさらに処理することができます。分ける。これらには、モノグリセリドやジグリセリドなどの乳化剤、および天然デンプンやガムなどの増粘剤（カラギーナンなど）が含まれます。

製造
プロセス

製造方法は、製造する調合乳の種類によって異なります。次の手順では、すぐに食べられるミルクベースの粉ミルクの一般的な手順について説明します。

材料の混合

• 1主要な成分は大きなステンレス鋼のタンクでブレンドされます。スキムミルクを追加し、140°F（60°C）に調整します。次に、油脂、乳化剤を加えます。適切な一貫性を得るには、追加の加熱と混合が必要になる場合があります。ミネラル、ビタミン、安定化ガムは、熱に対する感受性に応じて、プロセスのさまざまな時点で追加できます。混合が完了すると、バッチを一時的に保管するか、パイプラインを介して低温殺菌装置に輸送することができます。

低温殺菌

• 2低温殺菌は、バクテリア、酵母、カビを排除することで腐敗を防ぐプロセスです。低温殺菌には、微生物が生き残れない制御された条件下で製品を迅速に加熱および冷却することが含まれます。微生物を適切に還元し、充填用の調合乳を準備するには、約30秒間保持される185〜201.2°F（85〜94°C）の温度が必要です。いくつかの低温殺菌方法が市販されています。1つの一般的な方法は、ヒートプレート熱交換器に隣接するチューブにフォーミュラを送ることによってフォーミュラを温めます。したがって、式は間接的に加熱されます。別の方法では、フォーミュラを直接加熱してから、加熱した液体を使用して、入ってくるフォーミュラの残りを予熱します。予熱された調合乳は、蒸気または熱水でさらに低温殺菌温度まで加熱されます。低温殺菌が完了した後、バッチは均質化によってさらに処理することができます。

均質化

• 3均質化は、配合中の油脂粒子のサイズを小さくすることにより、エマルジョンの均一性と安定性を高めるプロセスです。このプロセスは、製品に高せん断を適用するさまざまな混合装置を使用して実行できます。このタイプの混合は、脂肪と油の粒子を非常に小さな液滴に分解します。

標準化

• 4得られる組成は、pH、脂肪濃度、ビタミンとミネラルなどの重要なパラメーターが正しいことを確認するために標準化されています。これらの材料のいずれかが不十分なレベルである場合、適切なレベルを達成するためにバッチを再加工することができます。これで、バッチをパッケージ化する準備が整いました。

食品および飲料業界で一般的に使用されている従来の液体充填装置は、すぐに使用できるパッケージに使用されます。粉ミルクを使用します。

パッケージング

• 5包装プロセスは、製造元と使用する機器の種類によって異なりますが、一般に、液体の処方は、蓋が所定の位置に圧着された金属缶に充填されます。これらは、食品および飲料業界で一般的に使用されている従来の液体充填装置で充填できます。

滅菌

• 6充填されたパッケージは、その後加熱および冷却して、追加の微生物を破壊することができます。完成した缶はカートンに詰められ、輸送のために保管されます。

品質管理

乳児用調製粉乳の品質は、ある程度の重複がある3つのレベルで保証されます。まず、米国には、乳児用調製粉乳やその他の乳製品代替品の栄養価を確立する政府の基準があります。これらの基準の具体的な詳細は、連邦規則集に記載されています。詳細については、乳児用調製粉乳を特別食として規制している食品医薬品局（FDA）から入手できます。 FDAは、義務付けられた栄養素リストから、包装に使用されるラベルのコピーやアートワークまで、すべてを詳述したモノグラフを公開しています。第二に、乳業は独自の業界全体の品質管理基準を設定しています。業界は自主規制であり、製造と品質管理の業界標準を設定する独自の規制組織である国際乳業連盟があります。第三に、個々の企業は品質管理のための独自の基準を設定します。たとえば、フォーミュラで使用されるトリグリセリドの1つの生産者であるMartekは、微生物学者とエンジニアに、トリグリセリド生産の30の異なるチェックポイントを24時間監視させています。

未来

乳児用調製粉乳の製造技術の将来の発展は、部分的にはビジネスとマーケティングの懸念によって推進されます。マーケティング環境へのこの依存は、拡大の途方もない機会があるため、業界にとってメリットとなる可能性があります。乳児用調製粉乳の世界市場全体は800億ドルにもなると推定されています。したがって、フォーミュラの現在の推定世界売上高40億ドルは、潜在的な総売上高の5％にすぎません。市場が800億ドル近くまで成長した場合、メーカーは母乳をシミュレートするためのより良い方法を見つけることに拍車をかける可能性があります。そのような将来の改善の1つは、乳児用調製粉乳には見られない母乳中の重要な脂肪酸を最近特定した科学者によって開発されています。この特定の脂肪酸は、目、脳、神経組織の細胞膜の発達に重要であるように思われます。この材料の追加は、フォーミュラテクノロジーの重要な進歩となる可能性があります。フォーミュラメーカーは、このような画期的な研究結果を取り入れることで、製品を改善し続けることができます。ただし、成長の可能性は大きいものの、実現する保証はありません。業界は、粉ミルクは不要であり、実際には乳児に有害である可能性があると主張するグループからの批判を経験しています。この傾向がフォーミュラの売上に悪影響を与える場合、メーカーは製品やプロセスの開発に多額の投資を行う可能性が低くなる可能性があります。