OPO结构脂的制备及其水包油乳液性质研究

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1,3-二油酸-2-棕榈酸甘油酯(OPO)是母乳脂中重要的成分,因其自身特殊结构引起专家们关注。近年来,合成OPO结构脂主要采用酶促酯化法,此法简单、安全、次级产物较少且回收利用度高。在酶促酯化过程中酰基迁移的发生是无法避免的,只能通过调控影响因素使其最小化。众所周知,油脂为非极性成分,其不溶于水的特性不利于其在人体内的生物利用。配方奶粉同母乳一样,是以一种水包油型(O/W)乳液形式被婴儿摄入,是集包裹、保护及靶向输送脂质成分为一体的优良输送体系。奶粉中的蛋白是主要的油水界面成分维持乳液的稳定,其它小分子和矿物质等也起到稳定乳液和调控脂质消化的作用。母乳中含有0.8-0.9%的蛋白质,不同泌乳期乳清蛋白:酪蛋白组分有差异,即乳清蛋白:酪蛋白约为6:4(泌乳早期9:1,泌乳后期5:5)。然而,不同蛋白比例及其他成分如矿物质如何影响乳液体系理化性质及以OPO型脂肪结构为主的芯材释放的影响鲜为报道。因此,本论文主要研究OPO结构脂制备、不同蛋白比例和Ca2+、K+等矿物质对OPO乳液物化性质及体外消化过程中脂肪酸的释放,以探索母乳中脂肪-蛋白-矿物质等组分相互作用,为优化婴儿配方奶粉提供理论基础。首先,以三棕榈酸甘油酯(PPP)和茶油游离脂肪酸(FFA)为底物基材,利用sn-1,3位特异性脂肪酶对其进行酶促酸解反应,合成OPO结构脂。考察了两种固定化脂肪酶(Lipozyme RM IM、Novozyme 435)、溶剂(正己烷、叔丁醇、丙酮)、水活度(aw)(0.11、0.53、0.97)、反应时间(0、2、4、6、8 h)对底物摩尔比为1:5催化合成OPO结构脂酰基迁移的影响。结果显示,适量的aw即0.53,酰基迁移程度最小;疏水性强的有机溶剂更利于油脂酶促酸解反应过程中酰基的迁移;反应6 h时,OPO结构脂得率最高。也就是说,酶促酸解反应6 h、aw=0.53、丙酮体系可获取最佳产物即固定化脂肪酶Lipozyme RM IM和Novozyme 435催化合成OPO结构脂的sn-2位棕榈酸(P)和sn-1,3位油酸(O)百分比含量分别为94.97%、62.00%和76.55%、39.67%。利用OPO母乳替代脂制备O/W型乳液。通过粒径分布和大小、zeta电位、粒径指数、乳析指数、流变性质及氧化稳定性等分析手段,研究不同蛋白配比(乳清蛋白:酪蛋白,10:0、9:1、6:4、5:5、0:10)、矿物质(Ca2+、K+)类型对OPO乳液物理化学性质的影响。在相同蛋白配比条件下,空白、Ca2+、K+三组乳液的物理化学稳定性依次是Ca2+组<K+组<空白组。产生这种现象的原因主要是离子化合价差异引起,二价离子可影响脂滴间的静电作用及离子表面吸附的交互效果,而单价离子只能发生静电屏蔽,减少脂滴间相互排斥力。此外,在相同离子类型条件下,整体而言不同蛋白配比对乳液物理稳定性影响不显著,其对化学稳定性影响结果为由酪蛋白单独作为乳化剂的乳液,相对氧化值均大于其他不同蛋白配比乳液,可能的原因是原料蛋白的纯度及在缓冲液中的溶解度差异所致。最后,利用体外模拟胃肠道消化系统考察不同蛋白配比和矿物质及其相互作用对OPO母乳替代脂消化的影响。结果表明,在胃消化初始阶段0:10蛋白配比的脂质消化速率大于10:0和6:4;在20 mmol/L CaCl2的浓度下,随着乳清蛋白:酪蛋白比例的减少,0:10乳液FFA释放率最低,6:4乳液次之,但10:0乳液与6:4乳液FFA释放率相差甚少。在肠消化阶段,三组不同蛋白配比乳液在消化前期消化速率依次为10:0<6:4<0:10,而后期消化速率趋于平缓,三组间差异不大。20 mmol/L CaCl2的浓度下,三组乳液最终消化程度依次为10:0(55.69%)>6:4(47.82%)>0:10(45.12%),变化不明显。与此同时,相同蛋白配比(10:0、6:4、0:10)、不同CaCl2浓度(0、5、10、20 mmol/L),消化终产物消化率均随CaCl2浓度增加而增加。因此,以蛋白配比为6:4、20 mmol/L CaCl2浓度为条件考察消化后FFA和单甘酯(MAG)成分及不同钙盐对乳液OPO母乳替代脂消化的影响。结果表明,OPO乳液消化后,FFA和MAG主要由P和O组成,其次是硬脂酸(S)、亚油酸(L)和肉豆蔻酸(M)。此外,肠消化阶段,不同钙盐对脂质消化的影响与预期一致即柠檬酸钙>氯化钙>乳酸钙>碳酸钙,产生这种结果主要与不同钙盐在水相中的溶解度有关。
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