人乳替代脂的组成、相似性评价及制备研究

来源 :江南大学 | 被引量 : 10次 | 上传用户:xinwang01
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母乳是婴儿最好的食物,其中的脂肪成分称为人乳脂,人乳脂具有独特的组成和结构,可为婴儿提供40%50%的能量和生长发育必需的脂肪酸、脂溶性维生素等营养成分,对婴幼儿的健康成长具有重要作用。由于种种原因无法母乳喂养时,婴幼儿配方奶粉是最佳的替代品。婴幼儿配方奶粉中的脂质成分(婴幼儿配方奶粉用油)属于人乳替代脂,其终极目标是全面模拟人乳脂的组成和结构。天然油脂主要由甘油三酯(TAG)组成,目前对婴幼儿配方奶粉用油的研究仍主要停留在脂肪酸层面,对TAG的结构并未过多关注,其与人乳脂的相似度情况亦未知,与人乳脂的结构仍有较大差距等问题有待解决。本论文系统分析和比较了市售奶粉用油和人乳脂组成,建立了以相似性系数为参数的人乳替代脂的多指标分级评价体系,量化了市售奶粉用油与人乳脂的相似性,制备了基于TAG组成的高相似性人乳替代脂。主要研究结果如下:首先,选取180个具有代表性的市售婴幼儿配方奶粉,根据脂肪来源将其中的油脂分为植物基(POF)、牛乳/植物基(CPF)和羊乳/植物基(GPF)三类。各类的组成分析表明:在脂肪酸和sn-2脂肪酸方面,POF与CPF、GPF差异明显,POF含有较高的油酸(OA)和sn-2位OA,而CPF和GPF含有较高的短链饱和脂肪酸、棕榈酸(PA)、C18:0、反式脂肪酸和sn-2位饱和脂肪酸(C12:0除外),CPF的PA在sn-2位的相对含量显著高于POF;在TAG方面,三类之间差异较大,POF含有较多的OOO,CPF和GPF含有较多的含中短碳链饱和脂肪酸(SC/MC-SFAs)的TAG。对市售不同适用阶段(一、二和三段)配方奶粉的组成分析表明:POF和CPF的三个阶段之间无显著差异,GPF的一段较二、三段含有较高的OA、LA、α-亚麻酸(LNA)、sn-2位OA和sn-2位LA,以及较低的SFAs、反式脂肪酸、sn-2位SFAs和含SC/MC-SFAs的TAG。整体而言,POF与CPF、GPF存在明显差异,CPF和GPF之间差异相对较小;POF和CPF的阶段之间无显著差异,GPF的一段与二、三段存在差异。其次,将180个市售奶粉用油与本课题组前期分析的309个无锡地区不同哺乳阶段人乳脂组成相比较,结果表明:在脂肪酸方面,奶粉用油含有更高的C4:0C8:0和LNA,以及更低的长碳链多不饱和脂肪酸(LC-PUFAs);在sn-2脂肪酸方面,奶粉用油中OA、LA和LNA在sn-2位的相对含量显著高于人乳脂,而PA和LC-PUFAs在sn-2位的相对含量显著低于人乳脂;在TAG方面,奶粉用油的TAG种类与人乳脂存在较大差异,奶粉用油含有较高的OOO和含SC/MC-SFAs的TAG,与人乳脂在OPL和OPO方面存在显著差异,还缺乏多种人乳脂富含的TAGs。尽管部分奶粉通过添加OPO减少了与人乳脂在TAG组成上的差异,但其PA在sn-2位的相对含量仍远低于人乳脂,说明奶粉用油不仅需要补充OPO,还需要补充其它PA主要分布在sn-2位的TAGs,比如OPL等。总体而言,目前市售奶粉用油仅在常量脂肪酸方面较好地模拟了人乳脂,在微量脂肪酸、sn-2脂肪酸和TAG方面与人乳脂仍有较大差距。再次,建立了以相似性系数为参数的人乳替代脂的多指标分级评价体系,并选取17种化学组成具有代表性的油脂应用于评价体系,其相似性系数能够反映这些油脂与人乳脂的组成差异,验证了评价体系的有效性。该评价体系不仅可快速地量化人乳替代脂与人乳脂的相似度,也可为人乳替代脂的研发提供参考。以本课题组前期分析的309个无锡地区人乳脂组成为标准,基于该评价体系分析了180个市售奶粉用油与人乳脂的相似性,结果表明:就三级指标而言,76.67%的奶粉常量脂肪酸相似性系数(GMAFA)达80以上,12.78%和32.22%的奶粉微量脂肪酸和sn-2位常量脂肪酸(Gsn-2 MAFA)相似性系数达60以上,但所有奶粉的sn-2位微量脂肪酸、常量TAG(GMATAG)和微量TAG相似性系数均低于60;就二级指标而言,57.22%的奶粉脂肪酸相似性系数达60以上,但所有奶粉的sn-2脂肪酸和TAG相似性系数(Gsn-2 FA和GTAG)均未达60,相对而言,CPF和GPF的Gsn-2 FA高于POF,GPF的GTAG高于POF和CPF;就一级指标而言,所有奶粉的总相似性系数(G)均低于60,82.78%的奶粉G分布在2050,GPF相对高于POF和CPF。因此,通过评价体系可直观发现市售奶粉用油仅在脂肪酸层面有较高的相似性,亟需提高TAG结构层面的相似性。最后,选取19种油脂作为基料油,基于人乳脂的TAG组成建立人乳替代脂的物理调配模型,对得到的人乳替代脂进行相似性评价后可知,主要的失分原因是缺乏OPL结构酯。以棕榈硬脂为原料富集高纯度PPP,采用Lipozyme RM IM催化PPP与OA、LA酸解反应制备富含OPL的结构酯,通过单因素优化得到最优反应条件为:底物摩尔比(PPP/OA/LA),1:4:5;加酶量,12%;反应温度,55°C;反应时间,6 h,所得产品的sn-2位PA、PA在sn-2位的相对含量、OA和LA在sn-1,3位的含量、OPL和OPO含量分别为70.15%、61.81%、34.85%、41.98%、42.55%和9.64%。以19种油脂和OPL结构酯为基料油再次物理调配,得到三种不同脂肪来源的人乳替代脂:HMFSG2、HMFSC2和HMFSP2,对其相似性评价后可知,HMFSG2的GMATAG、GMAFA、Gsn-2 MAFA和G分别为89.20、81.30、80.07和83.52,可认为是高相似性的人乳替代脂;HMFSC2的GMATAG和GMAFA分别为89.09和81.26,但Gsn-2 MAFA仅达70.31,G为80.22,可认为是良好的人乳替代脂;HMFSP2的各项相似性系数均低于HMFSG2和HMFSC2,G仅为68.60,但仍优于目前市售奶粉用油。综上所述,市售奶粉用油仅在脂肪酸层面较好的模拟了人乳脂,与人乳脂的TAG结构仍有较大差距,因此,基于TAG组成制备了高相似性的人乳替代脂,为全价人乳替代脂的发展奠定基础。
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