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食用脂肪是人体必需的三大营养物质之一,在人类健康中发挥着重要作用。然而,脂肪的密度高且饱腹感弱容易导致过度摄入,这通常被认为是导致肥胖、心血管疾病和癌症的主要原因之一。脂肪摄入之后,需要经过消化才能被人体吸收,在高摄入的趋势下,有效地调控脂肪的消化性能是降低其体内吸收的有效途径。而脂肪的物理状态及晶体结构与其消化性能密切相关,因此,明晰脂肪晶体的胃肠消化特性,对健康脂肪制品的生产具有重要的指导作用。鉴于此,本论文构建具有不同固脂含量及晶体结构的脂肪结晶O/W乳液体系,从“质”(脂肪晶体尺寸与晶型)和“量”(固脂含量)的角度阐明体外消化性及酵解行为的变化规律,并探讨脂肪晶体影响其消化性的内在机制,为健康型含脂食品的生产提供了理论与技术支撑。
本论文的主要内容和结果如下:
(一)不同固脂含量及晶体结构的脂肪结晶乳液的构建及其消化行为
采用恒温储藏构建具有不同固脂含量及晶体结构(晶体尺寸和晶型)的脂肪结晶O/W乳液体系,对乳液结晶行为及体外消化行为进行了研究。DSC、p-NMR、XRD及PLM结果表明,随着恒温储藏温度升高,固脂含量(SFC)降低;恒温(4℃)储藏的乳液只含有β晶型,而恒温(25℃)、恒温(37℃)储藏的乳液中β晶型含量依次为6.25%、97.8%;脂肪晶体尺寸按恒温储藏温度降低而变小。在经过口腔和胃消化阶段后,所有样品都出现了聚结和絮凝,且d4,3值显著增加(p<0.05)。胃消化后的d4,3值按恒温(4℃)、恒温(25℃)、恒温(37℃)依次降低(p<0.05),而乳液间的Zeta电势不具有显著差异(p>0.05)。在小肠段消化阶段,消化程度按恒温(4℃)、恒温(25℃)、恒温(37℃)依次降低。
(二)相同固脂含量及不同晶体结构的脂肪结晶乳液的构建及消化行为
采用恒温(4℃)及温度波动(37℃-4℃)储藏构建了具有SFC及不同晶体结构的脂肪结晶O/W乳液,并对乳液结晶行为及体外消化行为进行了研究。DSC、p-NMR、XRD及PLM结果表明,所构建的两种结晶乳液具有相同的SFC,且恒温(4℃)储藏的乳液中含有1.88%的β晶型,而温度波动(37℃-4℃)储藏的乳液中含有14.54%的β晶型,且温度波动(37℃-4℃)储藏的乳液脂肪晶体颗粒大于恒温(4℃)储藏乳液的脂肪晶体。在经过口腔和胃消化阶段后,所有样品都出现了聚结和絮凝,且d4,3值显著增加(p<0.05)。胃消化后的d4,3值和Zeta电势不具有显著差异(p>0.05)。经过小肠段消化后,与温度波动(37℃-4℃)储藏的乳液相比,恒温(4℃)储藏的乳液释放更多的游离脂肪酸(FFA)。
(三)小肠消化过程中脂肪酸释放特性研究
对四种结晶乳液体系在小肠消化过程中的FFA释放行为进行研究。四种结晶乳液的FFA释放曲线遵循相似的趋势:前期快速释放,后期缓慢释放。经过2h的消化,恒温(4℃)、恒温(25℃)、恒温(37℃)和温度波动(37℃-4℃)储藏乳液的FFA释放量分别为78.447%、72.220%、70.243%和64.631%。四种结晶乳液中C14:0释放百分比均是最高的,而C18:0和C16:0释放百分比较低。对于具有不同SFC及脂肪晶体结构的乳液体系而言,消化程度随着SFC的降低、β晶型含量的升高而降低。而对于具有相同SFC及不同脂肪晶体结构乳液体系而言,消化速率和程度都是随着β晶型含量的升高而降低。
(四)结晶乳液的消化机制探究
四种结晶乳液在整个GIT的变化历程是类似的。在口腔阶段,脂滴界面膜保持完整,絮凝机理主要是位阻絮凝;在胃消化阶段,发生明显的絮凝和部分聚结,但未见明显的聚结作用发生;在小肠消化阶段,仍有少量脂肪晶体存在,且未见完整的脂滴存在。SPSS相关性结果表明,四种结晶乳液胃消化后的Zeta电势、粘度、界面蛋白吸附率、界面蛋白浓度与消化程度的变化不具有显著相关性。对于不同SFC及脂肪晶体结构的乳液体系而言,原始乳液的SFC、β晶体含量与胃消化后的脂滴粒径是影响小肠阶段脂肪消化的重要因素。对于相同SFC及不同脂肪晶体结晶乳液体系而言,脂肪晶体尺寸和晶型是影响脂肪水解的重要因素。
(五)结晶乳液的体外酵解规律研究
4种具有不同脂肪结晶O/W乳液消化物经过24h的体外酵解后,肠道菌群组成相似,且具有特有的菌群组成。四种结晶O/W乳液消化物的F/B值显著低于空白组(p<0.05),且Prevotella(普氏菌属)丰度高于空白组(p<0.05),说明结晶乳液可能降低宿主的肥胖和患糖尿病的风险。其中,温度波动(37℃-4℃)储藏的乳液消化物对肠道微生物群落的影响最明显,F/B值是最低的,且Prevotella的相对丰度是最高的,可能对宿主健康影响最有益。
本论文的主要内容和结果如下:
(一)不同固脂含量及晶体结构的脂肪结晶乳液的构建及其消化行为
采用恒温储藏构建具有不同固脂含量及晶体结构(晶体尺寸和晶型)的脂肪结晶O/W乳液体系,对乳液结晶行为及体外消化行为进行了研究。DSC、p-NMR、XRD及PLM结果表明,随着恒温储藏温度升高,固脂含量(SFC)降低;恒温(4℃)储藏的乳液只含有β晶型,而恒温(25℃)、恒温(37℃)储藏的乳液中β晶型含量依次为6.25%、97.8%;脂肪晶体尺寸按恒温储藏温度降低而变小。在经过口腔和胃消化阶段后,所有样品都出现了聚结和絮凝,且d4,3值显著增加(p<0.05)。胃消化后的d4,3值按恒温(4℃)、恒温(25℃)、恒温(37℃)依次降低(p<0.05),而乳液间的Zeta电势不具有显著差异(p>0.05)。在小肠段消化阶段,消化程度按恒温(4℃)、恒温(25℃)、恒温(37℃)依次降低。
(二)相同固脂含量及不同晶体结构的脂肪结晶乳液的构建及消化行为
采用恒温(4℃)及温度波动(37℃-4℃)储藏构建了具有SFC及不同晶体结构的脂肪结晶O/W乳液,并对乳液结晶行为及体外消化行为进行了研究。DSC、p-NMR、XRD及PLM结果表明,所构建的两种结晶乳液具有相同的SFC,且恒温(4℃)储藏的乳液中含有1.88%的β晶型,而温度波动(37℃-4℃)储藏的乳液中含有14.54%的β晶型,且温度波动(37℃-4℃)储藏的乳液脂肪晶体颗粒大于恒温(4℃)储藏乳液的脂肪晶体。在经过口腔和胃消化阶段后,所有样品都出现了聚结和絮凝,且d4,3值显著增加(p<0.05)。胃消化后的d4,3值和Zeta电势不具有显著差异(p>0.05)。经过小肠段消化后,与温度波动(37℃-4℃)储藏的乳液相比,恒温(4℃)储藏的乳液释放更多的游离脂肪酸(FFA)。
(三)小肠消化过程中脂肪酸释放特性研究
对四种结晶乳液体系在小肠消化过程中的FFA释放行为进行研究。四种结晶乳液的FFA释放曲线遵循相似的趋势:前期快速释放,后期缓慢释放。经过2h的消化,恒温(4℃)、恒温(25℃)、恒温(37℃)和温度波动(37℃-4℃)储藏乳液的FFA释放量分别为78.447%、72.220%、70.243%和64.631%。四种结晶乳液中C14:0释放百分比均是最高的,而C18:0和C16:0释放百分比较低。对于具有不同SFC及脂肪晶体结构的乳液体系而言,消化程度随着SFC的降低、β晶型含量的升高而降低。而对于具有相同SFC及不同脂肪晶体结构乳液体系而言,消化速率和程度都是随着β晶型含量的升高而降低。
(四)结晶乳液的消化机制探究
四种结晶乳液在整个GIT的变化历程是类似的。在口腔阶段,脂滴界面膜保持完整,絮凝机理主要是位阻絮凝;在胃消化阶段,发生明显的絮凝和部分聚结,但未见明显的聚结作用发生;在小肠消化阶段,仍有少量脂肪晶体存在,且未见完整的脂滴存在。SPSS相关性结果表明,四种结晶乳液胃消化后的Zeta电势、粘度、界面蛋白吸附率、界面蛋白浓度与消化程度的变化不具有显著相关性。对于不同SFC及脂肪晶体结构的乳液体系而言,原始乳液的SFC、β晶体含量与胃消化后的脂滴粒径是影响小肠阶段脂肪消化的重要因素。对于相同SFC及不同脂肪晶体结晶乳液体系而言,脂肪晶体尺寸和晶型是影响脂肪水解的重要因素。
(五)结晶乳液的体外酵解规律研究
4种具有不同脂肪结晶O/W乳液消化物经过24h的体外酵解后,肠道菌群组成相似,且具有特有的菌群组成。四种结晶O/W乳液消化物的F/B值显著低于空白组(p<0.05),且Prevotella(普氏菌属)丰度高于空白组(p<0.05),说明结晶乳液可能降低宿主的肥胖和患糖尿病的风险。其中,温度波动(37℃-4℃)储藏的乳液消化物对肠道微生物群落的影响最明显,F/B值是最低的,且Prevotella的相对丰度是最高的,可能对宿主健康影响最有益。