一种人乳脂类似物和婴幼儿配方乳液及其制备方法与流程

本发明涉及婴幼儿食品
技术领域：
，更具体的，涉及一种人乳脂类似物和婴幼儿配方乳液及其制备方法。
背景技术：
：传统婴幼儿配方乳液中的油脂配料（植物油和牛乳脂）虽与人乳脂在脂肪酸组成上接近，但在甘油酯结构上仍存在较大差异，这种差异易造成脂肪酸（能量）和钙的双重损失。近十年来，利用酶法催化动植物油获得富含1,3-二油酸-2-棕榈酸甘油酯（1,3-Dioleoyl-2-palmitoylglycerol，OPO）的人乳脂类似物（或人乳脂替代品）是婴幼儿配方乳液研究的热点之一。相比传统婴幼儿配方乳液中油脂配料，人乳脂类似物富含OPO，使脂肪酸易于吸收，能减少不溶性钙皂并改善肠道健康。目前，以人乳脂类似物作为新一代婴幼儿配方乳液的油基，制备的人乳脂类似物乳液有较好的前景。目前，婴幼儿配方乳液通常采用高压均质技术获得，如Drapala等人以大豆油为油基采用两步高压均质法制备婴幼儿配方乳液，重点研究了水解乳清蛋白和麦芽糖糊精的结合物对乳液热稳定性的影响；Zou等人以酶法制备的结构脂为芯材采用高压均质法（34.47~48.26MPa）制备婴幼儿配方乳液，研究了抗氧化剂对该乳液氧化稳定性的影响。技术实现要素：本发明要解决的技术问题在于克服上述缺陷，提供一种人乳脂类似物及其制备方法。本发明的另一目的在于提供一种婴幼儿配方乳液及其制备方法。本发明通过以下技术方案实现：一种人乳脂类似物为猪油经干法分提得到33℃呈液体部分。一种人乳脂类似物为将猪油于60℃条件下保温20min，再以4℃/h的降温速率降低油样的温度为33℃；此过程以46rpm/min进行搅拌以破坏原有晶型后得到。一种人乳脂类似物由33L-猪油、油茶籽油、大豆油和椰子油组成；所述33L-猪油为猪油经干法分提得到33℃呈液体部分；所述人乳脂类似物按比例以19.78%油茶籽油、15.14%大豆油、10.28%椰子油和54.8%33L-猪油进行调配得到人乳脂类似物。本发明的猪油由于其特殊的脂肪酸组成和甘油酯结构是制备人乳脂类似物的最佳原料之一；制备的33L-猪油中sn-2位棕榈酸相对含量可达89.61%，油酸在sn-1,3位的相对含量90.37%，可见该33L-猪油富含OPO。一种含有所述人乳脂类似物的婴幼儿配方乳液，由以下基于乳液的总质量计算的质量分数的物质组成：0.05%~0.5%磷脂、1.05%~1.86%乳清蛋白、0.7%~1.24%酪蛋白、1.75%~3.55%人乳脂类似物、余量为水。优选地，所述含有人乳脂类似物的婴幼儿配方乳液，由以下基于乳液的总质量计算的质量分数的物质组成：0.5%磷脂、1.05%乳清蛋白、0.7%酪蛋白、1.75%人乳脂类似物、余量为水。优选地，乳液的粒径为160~275nm。进一步优选地，乳液的粒径为169.5±1.30nm。一种所述婴幼儿配方乳液的制备方法，包括以下步骤：S1.人乳脂类似物的制备：按比例以油茶籽油、大豆油、椰子油和33L-猪油进行调配得到人乳脂类似物；S2.婴幼儿配方乳液的制备：称取磷脂、乳清蛋白、酪蛋白于容器中，加入水于25℃~35℃下搅拌1~3h，调节pH值为6.8~7.2，然后于3~6℃下静置让蛋白质充分溶胀，得到水相；取S1制备的人乳脂类似物加入水相中，在300~700r/min转速下搅拌5~10min后，进而在15000~25000r/min转速下搅拌2~5min，获得粗乳液；采用超声处理粗乳液，超声功率为60~900W，超声时间为2~35min，超声的工作时间为5~6s，间歇时间为2~3s，超声过程中保持温度不超过50℃，得到人乳脂类似物乳液。优选地，所述婴幼儿配方乳液的制备方法，包括以下步骤：S1.人乳脂类似物的制备：按比例以19.78%油茶籽油、15.14%大豆油、10.28%椰子油和54.8%33L-猪油进行调配得到人乳脂类似物；S2.婴幼儿配方乳液的制备：称取以下基于乳液的总质量计算的质量分数的物质：0.05%~0.5%磷脂、1.05%~1.86%乳清蛋白、0.7%~1.24%酪蛋白于容器中，加入水于25℃~35℃下搅拌1~3h，调节pH值为6.8~7.2，然后于3~6℃下静置让蛋白质充分溶胀，得到水相；取S1制备的人乳脂类似物加入水相中，在300~700r/min转速下搅拌5~10min后，进而在15000~25000r/min转速下搅拌2~5min，获得粗乳液；其中，人乳脂类似物的含量为乳液总质量的1.75%~3.55%；采用超声处理粗乳液，超声功率为60~900W，超声时间为2~35min，超声的工作时间为5~6s，间歇时间为2~3s，超声过程中保持温度不超过50℃，得到人乳脂类似物乳液。与现在有技术相比，本发明具有以下有益效果：本发明制备的33L-猪油中C16:0总脂肪酸和sn-2位脂肪酸含量分别为25.76%和69.25%，由此可知sn-2位棕榈酸相对含量可达89.61%；C18:1n-9总脂肪酸和sn-2位脂肪酸含量分别为36.42%和10.52%，因此其在sn-1,3位的相对含量90.37%。可见33L-猪油富含OPO，能够从甘油三酯结构层面上为制备与人乳脂高度相似的人乳脂类似物提供保障。本发明的人乳脂类似物的制备工艺（经干法分提获得的33-L猪油为基础调配获得），与酶法合成的OPO相比，具有简单易操作等优势。本发明的人乳脂类似物乳液粒径为169.5±1.30nm（n=3）。对该乳液进行19d储藏试验发现，粒径在7d内变化幅度不大（第7d的粒径为184.7nm），而之后的储藏中，粒径上升趋势较陡峭并在19d后到达283.9nm，说明乳液在7d内稳定性较好；此外，乳液的PDI和zeta电位都在储藏过程中，其变化较小且都在可接受范围内。本发明创新的采用人乳脂类似物为油脂芯材，该人乳脂类似物不仅在脂肪酸组成上接近人乳脂，而且能够从脂肪酸结构上能更好的模拟人乳脂（通过干法分提技术制备富含OPO的33L-猪油）。本发明通过超声辅助高速均质乳化法制备得到的乳液具有粒径小、分布窄，高稳定性等特点。乳液的粒径、PDI和zeta电位都在储藏过程中，其变化较小且都在可接受范围内。从制备过程上说，所需设备简单，能较好的节约资源。附图说明：图1为储藏时间对人乳脂类似物乳液粒径、PDI和Zeta电位的影响（一个指标中不同小写字母表示组间平均值有显著差异（P<0.05））；图2.为第1d和19d人乳脂类似物乳液粒径分布和外观图。具体实施方式下面结合具体实施例进一步说明本发明。除非特别说明，本发明实施例中采用的原料和方法为本领域常规市购的原料和常规使用的方法。材料与试剂：乳清蛋白（CAS#9006-59-1，纯度为81.47%）、酪蛋白（CAS#9000-71-9）、大豆卵磷脂（CAS#8002-43-5）和37种脂肪酸甲酯混合标准品（CAS#11347885-U），均购于Sigma-Aldrich（中国）公司；大豆油，购于重庆红蜻蜓油脂有限责任公司；猪油，购于重庆市北碚区天生路永辉超市；油茶籽油，购于江西春源绿色食品有限公司；椰子油，购于上海冉浩实业有限公司；猪胰脂肪酶（CAS#9001-62-1），购于合肥博美生物技术有限责任公司；乙醚、正己烷、石油醚、甲醇、氢氧化钾、胆酸钠、盐酸等试剂均为分析纯，购于重庆市钛新化工公司；超纯水：由东莞亚仕兰YSL-RO-15L/H型实验室超纯水机制得。仪器与设备：BZY-3B型自动表/界面张力仪，上海衡平仪器仪表厂；ZetasizerNanoZS90型激光粒径仪，英国Malvern公司；T18ULTRA-TURRAX型高速均质机、RW20DIGITAL型电动搅拌机、Topolino型磁力搅拌器，德国IKA公司；JY98-IIIDN型超声波细胞粉碎机，宁波新芝生物科技股份有限公司；MX-S可调式漩涡振荡器，大龙兴创实验仪器（北京）有限公司；GC-2010型气相色谱仪，日本岛津科技有限公司；PB-10标准型pH计，德国赛多利斯公司。检测方法：1、人乳脂类似物的总脂肪酸组成测定采用KOH-甲醇酯化法对人乳脂类似物进行甲酯化，具体操作参考胡烨敏等人[19]的方法并加以改进。准确吸取10µL油料于15mL离心管中，加入2mL正己烷，振荡样品充分溶解；加入2mL0.5mol/L的KOH-甲醇溶液，于45℃条件下充分振荡5min，静置5min，加入6mL饱和氯化钠溶液，摇匀10s后离心（5000r/min，5min），吸取上层正己烷（含脂肪酸甲酯），待气相色谱检测。气相色谱的检测条件：色谱柱：DB–23毛细管柱（60m×0.25mm，0.25μm）；载气：N2；流量：1.0mL/min；分流比为50：1；进样量：1μL；进样口温度为250℃；FID检测器温度为280℃；初始柱温度为60℃，以7℃/min升至220℃，保持35min。以37种脂肪酸甲酯混合标准品为参考，并采用面积归一法计算脂肪酸的相对含量。2、人乳脂类似物的sn-2位脂肪酸组成测定参照覃小丽等人[覃小丽,杨博,王永华.人初乳脂肪酸组成及sn-2位脂肪酸分布的研究[J].食品工业科技.2010,31(5):81-84.]的方法，以酶法水解油样并采用硅胶薄层层析法对水解产物进行分离，获得sn-2位单甘酯进行甲酯化和气相分析，方法条件和步骤1。3、乳液的粒径、PDI及zeta电位的测量用超纯水稀释人乳脂类似物乳液，采用ZetasizerNanoZS90在25℃测定乳液的粒径、PDI和zeta电位。每个样品平行测定3组，每组测量值为13次运行结果的平均值。4、表面张力的测定采用表面张力测量仪在（23±1）℃下测定乳液的表面张力。取一定体积乳液加入样品池中，调节粗调旋钮、微调旋钮使铂金片与乳液接触，并读取数值。每个样品至少重复测定3次，确保证测量差值在1mN/m以内。5、乳液的外观将鲜制的乳液装入10mL螺口玻璃瓶，在25℃下静止放置，每天观察乳液的外观并记录现象。6、数据处理与统计实验结果以平均值±标准差表示。本发明对多组间平均值的比较采用SPSS18.0软件进行one-wayANOVA及Duncan分析，P< 0.05为显著性差异，并采用DPS7数据统计软件对均匀设计相关数据进行二次回归统计分析。实施例1人乳脂类似物一种人乳脂类似物为将猪油于60℃条件下保温20min，再以4℃/h的降温速率降低油样的温度为33℃；此过程以46rpm/min进行搅拌以破坏原有晶型后得到33L-猪油。实施例2人乳脂类似物一种人乳脂类似物由33L-猪油、油茶籽油、大豆油和椰子油组成。33L-猪油为将猪油于60℃条件下保温20min，再以4℃/h的降温速率降低油样的温度为33℃；此过程以46rpm/min进行搅拌以破坏原有晶型后得到33L-猪油。人乳脂类似物按比例以19.78%油茶籽油、15.14%大豆油、10.28%椰子油和54.8%33L-猪油进行调配得到人乳脂类似物。检测结果：人乳脂的脂肪酸组成及其分布是制备人乳脂类似物的黄金原则，实施例2选择4种油料（油茶籽油、大豆油、椰子油、33L-猪油）进行调配得到人乳脂类似物。由表2可看出，油茶籽油富含不饱和脂肪酸（如C18:1n-9和C18:2n-6的含量分别为79.63%和7.70%）作为人乳脂类似物中不饱和脂肪酸的主要来源。椰子油富含中碳链脂肪酸，其中C10:0和C12:0的含量分别为6.04%和53.37%，为人乳脂类似物提供中碳链脂肪酸。大豆油含有较丰富的必需脂肪酸（如C18:3n-3的含量为5.15%，C18:2n-6的含量可达53.56%），有助于调节人乳脂类似物中C18:2n-6/C18:3n-3的比例，研究表明人乳脂中C18:2n-6/C18:3n-3的比值在5~15时有助于婴儿的智力发育和视力。猪油由于其特殊的脂肪酸组成和甘油酯结构是制备人乳脂类似物的最佳原料之一。由表1和2可知，33L-猪油中C16:0总脂肪酸和sn-2位脂肪酸含量分别为25.76%和69.25%，由此可知sn-2位棕榈酸相对含量可达89.61%；C18:1n-9总脂肪酸和sn-2位脂肪酸含量分别为36.42%和10.52%，由此可计算其在sn-1,3位的相对含量90.37%。可见该33L-猪油富含OPO，能够从甘油三酯结构层面上为制备与人乳脂高度相似的人乳脂类似物提供保障。结合上述，根据四种油的脂肪酸组成及分布的特点，以及人乳脂的脂肪酸组成及分布的准则，采用软件SPSS18计算上述四种原料油脂，按比例（19.78%油茶籽油、15.15%大豆油、10.28%椰子油和54.8%33L-猪油）进行调配得到人乳脂类似物。由表1可知，人乳脂类似物中总脂肪酸含量均在人乳脂的参考范围内，其中C18:2n-6/C18:3n-3的比值为12.82。此外，结合表1、2可计算出人乳脂类似物中sn-2位棕榈酸相对含量可达67.03%，与人乳脂中sn-2位棕榈酸相对含量（>70%）接近，这表明调配制备的人乳脂类似物在脂肪酸结构上与人乳脂具有较好的相似性。人乳脂类似物在其制备工艺（经干法分提获得的33-L猪油为基础调配获得）上，与酶法合成的OPO相比，具有简单易操作等优势。表1各种油脂的总脂肪酸组成（%）油脂样品C10:0C12:0C14:0C16:0C18:0C18:1n-9C18:2n-6C18:3n-3人乳脂[9]0.52~1.641.23~6.411.20~5.2917.02~24.391.12~3.4728.50~42.3716.58~27.290.46~2.04油茶籽油———8.371.9279.637.700.23大豆油———10.564.0922.4353.565.15椰子油6.0453.3717.767.062.433.930.77—33L-猪油——1.3725.7614.7136.4214.670.79人乳脂类似物0.644.912.7518.129.4440.1217.821.39注：C10:0为癸酸；C12:0为月桂酸；C14:0为肉豆蔻酸；C16:0为棕榈酸；C18:0为硬脂酸；C18:1n-9为油酸；C18:2n-6为亚油酸；C18:3n-3为亚麻酸；—表示未检出。表2各种油脂的sn-2位脂肪酸组成(%)油脂样品C10:0C12:0C14:0C16:0C18:0C18:1n-9C18:2n-6C18:3n-3茶树油———3.313.3278.0211.31—大豆油———3.313.9021.2360.745.02椰子油2.8278.668.051.571.494.371.36—33L-猪油——4.4269.254.6010.526.27—人乳脂类似物0.838.753.9036.443.3426.1417.06—注：C10:0为癸酸；C12:0为月桂酸；C14:0为肉豆蔻酸；C16:0为棕榈酸；C18:0为硬脂酸；C18:1n-9为油酸；C18:2n-6为亚油酸；C18:3n-3为亚麻酸；—表示未检出。实施例3~14婴幼儿配方乳液实施例3~14采用以下方法制备婴幼儿配方乳液，该制备方法包括以下步骤：S1.人乳脂类似物的制备：按比例以19.78%油茶籽油、15.14%大豆油、10.28%椰子油和54.8%33L-猪油进行调配得到人乳脂类似物；S2.婴幼儿配方乳液的制备：称取以下基于乳液的总质量计算的质量分数的物质：0.05%~0.5%磷脂、1.05%~1.86%乳清蛋白、0.7%~1.24%酪蛋白、1.75%~3.55%人乳脂类似物、余量为水，于30℃下搅拌2h，调节pH值为6.8~7.2，然后于4℃下静置让蛋白质充分溶胀，得到水相；取S1制备的人乳脂类似物加入水相中，在500r/min转速下搅拌5min后，进而在20000r/min转速下搅拌2min，获得粗乳液；其中，人乳脂类似物的含量为乳液总质量的1.75%~3.55%；采用超声处理粗乳液，超声功率为60~900W，超声时间为2~35min，超声的工作时间为5~6s，间歇时间为2~3s，超声过程中保持温度不超过50℃，得到人乳脂类似物乳液。实施例3~14的工艺条件如表3所示：表3工艺条件实施例X1超声功率（W）X2超声时间（min）X3蛋白质（%）X4油料（%）X5磷脂（%）实施例36021.751.750.05实施例412052.022.110.14实施例516872.292.470.23实施例6228102.562.830.32实施例7276132.833.190.41实施例8336163.103.550.50实施例9384181.751.750.05实施例10444212.022.110.14实施例11492242.292.470.23实施例12552272.562.830.32实施例13600292.833.190.41实施例14660323.103.550.50备注：X3蛋白质含量为乳清蛋白与酪蛋白之和。检测结果：检测结果见表4。本发明通过DPS7软件对数据进行二次多项式逐步回归处理，建立指标模型概况见表5。由表5可知，人乳脂类似物乳液的粒径（Y1）、PDI（Y2）、Zeta电位（Y3）和表面张力（Y4）的回归方程在α=0.01的水平上均为极显著，表明所建立的回归模型均具有统计学意义，并且与实际试验拟合程度较高。其中，影响PDI（Y2）的主要因素为超声时间和蛋白质的添加量，且PDI与这五个工艺条件之间并非存在简单地线性关系。超声功率和磷脂的添加量对Zeta电位（Y3）有显著影响，并且随超声功率强度的减弱和磷脂添加量的增加，有利于降低Zeta电位，使得乳液越稳定。表面张力（Y4）则主要受蛋白质和磷脂添加量的影响，并且二者对其都是负相关。超声时间和蛋白质的添加量对粒径（Y1）有极显著影响，而超声功率、人乳脂类似物和磷脂添加量对粒径的影响不显著，并且随着超声时间的增加及蛋白质添加量的减小，粒径有降低的趋势，粒径越小分布越均匀，越有益于乳液的稳定性。对乳液的粒径中各变量进行显著性检验，得出影响强弱：X2X4（P=0.0005）>X2（P=0.0014）>X32（P=0.0034）>X52（P=0.0043）>X3（P=0.047）>X2X3（P=0.0082）>X3X4（P=0.0163）>X3X5（P=0.0176）>X4X5（P=0.0714）>X12（P=0.3313）。由检测结果可知，乳液的PDI（0.17~0.23）和zeta电位（-37.0~-40.2mV）变化范围较小，当PDI<0.2和Zeta电位小于-30mV，乳液粒径分布比较均一，单体聚合的稳定性良好。本发明对粒径回归模型进行预测分析，得到的优化条件：超声功率为108W，超声时间为32min，蛋白质添加量为2.76%（其中含有1.656%乳清蛋白、1.104%酪蛋白），人乳脂类似物添加量为1.75%，磷脂添加量为0.5%。表4检测结果试验号X1（W）X2（min）X3（%）X4（%）X5（%）Y1粒径（nm）Y2PDIY3zete电位（mV）Y4表面张力（mN•m-1）1600272.832.830.14252.1±2.330.20±0.01-37.6±0.5939.5±0.84212072.022.470.14263.9±3.870.22±0.02-40.1±1.8142.5±0.503444242.291.750.05228.9±2.410.18±0.02-38.1±1.4544.0±1.574384322.023.550.32265.0±4.510.21±0.02-38.6±1.0035.5±0.175660161.752.110.23238.9±2.150.19±0.02-37.7±1.5141.6±0.24633622.831.750.32246.4±3.620.21±0.02-40.2±1.2236.3±1.59755252.293.190.41247.1±2.900.18±0.02-39.0±0.8736.2±0.58860183.103.190.23250.4±3.550.19±0.02-38.5±0.9439.0±0.429492133.102.470.50209.8±2.870.15±0.02-37.0±0.7535.8±0.9010168292.562.110.41206.9±1.840.16±0.02-37.3±1.0136.1±0.6211228211.752.830.50224.3±5.650.17±0.02-38.4±0.8534.7±0.4712276102.563.550.05270.3±4.010.23±0.02-37.7±0.8537.6±0.52表5指标模型概况指标模型相关系数P值Y1228.86-5.83X2+61.37X3-0.00018X12-16.66X32-110.40X52+0.77X2X3+1.30X2X4-2.01X3X4-14.26X3X5+5.16X4X50.99980.0153Y20.075-0.0044X2+0.16X3-0.034X32-0.21X52+0.000042X1X2-0.0025X1X5-0.00085X2X3+0.00089X2X4+0.0051X2X5+0.0091X3X50.99990.0094Y3-41.77+0.21X1-8.92X5-0.0019X12-0.0072X22-0.0017X1X2-0.013X1X3+0.035X1X5+0.10X2X3+0.50X2X5-0.022X3X410.0070Y467.39-14.43X3-61.82X5+0.71X32-1.89X42-4.54X52-0.00016X1X2-0.0033X1X3+2.91X3X4+10.45X3X5+10.18X4X510.0035验证试验按照以上优化条件进行验证试验（n=3），得到的人乳脂类似物乳液粒径为169.5±1.30nm（n=3），与预测值（173.8nm）相吻合。对该乳液进行19d储藏试验发现，粒径在7d内变化幅度不大（第7d的粒径为184.7nm），而之后的储藏中，粒径上升趋势较陡峭并在19d后到达283.9nm，说明乳液在7d内稳定性较好；此外，乳液的PDI和zeta电位都在储藏过程中，其变化较小且都在可接受范围内（见图1）。由图2可得，比较第1d和19d的粒径分布，表明第19d相对1d的粒径分布图向右偏移，可能是由于乳液的液滴之间相互聚集导致粒径偏大，与图1中粒径变化趋势一致。此外，储藏19d后乳液外观未出现明显分层，只是液面上出现一层非常薄的乳白色絮状物，这可能由于乳液中部分粒径较大的液滴发生聚集而形成。综上可知，通过超声辅助高速均质法可获得物理稳定的人乳脂类似物乳液。当前第1页1 2 3