CN112956543A

CN112956543A - 一种油脂组合物的调配方法

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Publication number: CN112956543A
Application number: CN202110364355.9A
Authority: CN
Inventors: 刘睿杰; 郭怡雯; 常明; 王小三; 胡子竟; 朱珠; 王兴国
Original assignee: Jiangnan University
Current assignee: Jiangnan University
Priority date: 2021-04-05
Filing date: 2021-04-05
Publication date: 2021-06-15
Also published as: WO2022213517A1

Abstract

本发明公开了一种油脂组合物的调配方法，包括，根据需求，建立线性规划约束模型；根据模型设计得出与该种疾病相对应的多种油脂组合物配方；根据求解结果，进行复配，得到多种油脂组合物；基于不同因素对油脂组合物进行分析和优选。本发明提供的一种油脂组合物的调配方法，操作简便，科学合理，具有较强的针对性、科学性、实用性和普适性，所得油脂组合物营养成分丰富，功能性强，对病人的营养补充和术后恢复可以取得很好的效果。

Description

一种油脂组合物的调配方法

技术领域

本发明属于功能性油脂设计技术领域，具体涉及到一种油脂组合物的调配方法。

背景技术

油脂是人体三大营养素之一，具有重要生理学作用。油脂主要包括甘油三酯、脂溶性化合物和磷脂三大类，作为占比98％的甘油三酯与很多常见的慢性疾病的发生、发展，关系密切。此外，对于慢性疾病患者而言，由于疾病本身的原因，患者往往存在消化吸收低和营养不良等症状，正常饮食往往不能满足其每天的能量摄入需求。因此，根据不同人群对油脂的摄入需求，合理调整脂肪酸的摄入来源和比例意义重大。

不同原料油中脂肪酸种类和含量千差万别，对人体代谢所发挥的作用也有所不同。消费者和企业生产者若缺乏营养学知识，无法做到科学正确摄入和补充，这样既加大了病人的生活成本，又难以获得每日必需的营养成分。如CN104082430公开了一种脂肪酸平衡调和油的调配方法，但约束条件仅从脂肪酸角度出发，忽略了甘油三酯类型的重要性。

目前，大多的研究仅停留在得出复配后的配方，但线性规划往往会得到多组解，如何得到最优解，尚无研究，是目前亟需解决的问题。

因此，如何设计出一种科学、实用、普适性强的方法用于调配和优选满足不同人群需求的油脂组合物是目前有待解决的问题。

发明内容

本部分的目的在于概述本发明的实施例的一些方面以及简要介绍一些较佳实施例。在本部分以及本申请的说明书摘要和发明名称中可能会做些简化或省略以避免使本部分、说明书摘要和发明名称的目的模糊，而这种简化或省略不能用于限制本发明的范围。

鉴于上述和/或现有技术中存在的问题，提出了本发明。

因此，本发明的目的是，克服现有技术中的不足，提供一种油脂组合物的调配方法。

为解决上述技术问题，本发明提供了如下技术方案：一种油脂组合物的调配方法，包括，

根据需求建立线性规划约束条件；

根据模型求解多种油脂组合物配方；

依据油脂组合物配方的求解结果，进行复配，得多种油脂组合物；

基于不同因素，对多种油脂组合物进行分析和优选，即得目标油脂组合物。

作为本发明所述油脂组合物调配方法的一种优选方案，其中：所述线性规划约束条件为：

XA＝Y

∑X_n＝100

X₁、X₂…X_n∈N^*

其中，X：行向量，代表模型可行油脂组合物配方解X，其中X_n为X的每个元素，即每种原料油在配方中所占的比例；

A：矩阵A，代表不同原料油中每种甘油三酯和脂肪酸的类型和比例；

Y：行向量Y，代表不同疾病对甘油三酯和脂肪酸类型和比例的限制范围。

作为本发明所述油脂组合物调配方法的一种优选方案，其中：所述基于不同因素，对多种油脂组合物进行优选，包括，

确定优选油脂组合物的三因素，所述三因素包括功能、功效和稳定性；

以确定最优油脂组合物配方作为目标层，功能、功效和稳定性三因素作为准则层，备选多种油脂组合物作为方案层，建立层次结构模型；

将所述准则层中的三因素进行两两比较，构建判断矩阵，计算所述判断矩阵中各因素的权重系数；

根据油脂组合物的功能、功效和稳定性的检测数据，构建判断矩阵，计算方案层对准则层的权重分数；

将得到的各因素的权重系数与对应的权重分数的乘积相加，即得出油脂组合物的优选结果。

作为本发明所述油脂组合物调配方法的一种优选方案，其中：所述功能准则层，其以对应疾病恢复关键指标作为量化指标。

作为本发明所述油脂组合物调配方法的一种优选方案，其中：所述功效准则层，其以复配油脂组合物的游离脂肪酸释放率作为量化指标。

作为本发明所述油脂组合物调配方法的一种优选方案，其中：所述稳定性准则层，其以复配油脂组合物的氧化诱导期作为量化指标。

作为本发明所述油脂组合物调配方法的一种优选方案，其中：所述判断矩阵，包括准则层三个层面对目标层的判断矩阵和准则层两因素对目标层的判断矩阵。

作为本发明所述油脂组合物调配方法的一种优选方案，其中：所述功能性脂肪组件的调配方法，还包括，

依据油脂组合物配方的求解结果，进行复配，将各组分投入到容器中；

维持一定温度，在一定的转速下搅拌一段时间；

将调配好的混合物进行过滤，即得所述油脂组合物。

作为本发明所述油脂组合物调配方法的一种优选方案，其中：所述维持一定温度，在一定的转速下搅拌一段时间，其中，温度为30～35℃，搅拌转速为40～60r/min，搅拌时间为15～20min。

作为本发明所述油脂组合物调配方法的一种优选方案，其中：所述将调配好的混合物进行过滤，其中，过滤为采用300目滤布过滤。

本发明有益效果：

(1)本发明依据不同病人对脂质的摄入需求，从甘油三酯和脂肪酸类型、比例出发，设计线性规划约束模型，能够复配得到满足多种要求的功能性油脂组合物，具有较强的针对性。

(2)本发明从功能、功效和稳定性三个层面对复配后的油脂组合物进行优选，提升了配方选择评估的综合性、全面性和合理性，并可以根据专家、客户和生产厂商所要求的实际情况选择最适合的优化方案，由此确定最佳调配配方，具有较强的科学性。

(3)本发明设计合理，操作简单，在解决当下病人和生产厂商营养知识缺乏，不能合理搭配脂肪，脂肪摄入单一等问题方面，具有较强的实用价值。

(4)本发明可以根据不同疾病的不同需求进行调整，进行多种可行性方案的设计。调配后油脂组合物方案的优选中，专家评分若由客户填写，则演化为客户需求，真正实现定制化供应产品。此外，准则层也可以不仅局限于功能、功效和稳定性因素，可扩展更多样指标，深入细化研究。综上，本发明通过线性规划整合多项约束条件，将特殊问题转化普适性问题，对我国其他疾病用营养素的设计和开发具有理论和指导意义。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例的技术方案，下面将对实施例描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动性的前提下，还可以根据这些附图获得其它的附图。其中：

图1为本发明实施例中油脂组合物的调配和优选设计总流程图；

图2为本发明实施例中油脂组合物的调配和优选设计层次结构图；

图3为本发明实施例1中正常对照组(A)、造模对照组(B)、方案四组(C)、对比组一(D)和对比组二(E)的结肠肠道切片苏木精&伊红染色对比图；

图4为本发明实施例2中正常对照组、造模对照组、方案一组、对比组一的血糖和胰岛素水平对比图；

图5为本发明实施例3中正常对照组、造模对照组、方案二组、对比组一胸腺指数和脾脏指数的水平对比图。

具体实施方式

为使本发明的上述目的、特征和优点能够更加明显易懂，下面结合说明书实施例对本发明的具体实施方式做详细的说明。

在下面的描述中阐述了很多具体细节以便于充分理解本发明，但是本发明还可以采用其他不同于在此描述的其它方式来实施，本领域技术人员可以在不违背本发明内涵的情况下做类似推广，因此本发明不受下面公开的具体实施例的限制。

其次，此处所称的“一个实施例”或“实施例”是指可包含于本发明至少一个实现方式中的特定特征、结构或特性。在本说明书中不同地方出现的“在一个实施例中”并非均指同一个实施例，也不是单独的或选择性的与其他实施例互相排斥的实施例。

实施例1

一种炎症性肠病(IBD)病人用油脂组合物的调配和优选方法，包括以下步骤：

(1)建立线性规划模型

根据中国居民膳食指南和GB29922中IBD病人对脂肪的摄入需求：脂肪供能比应不超过40％，中国营养科学全书中提出IBD病人往往会发生脂肪泻，因此，此类病人宜低脂膳食(50g-70g/d)，换算成供能比为(24.6％-34.4％)，因此，本实施例中脂肪的供能比为25％。据此，计算炎性肠病病人脂肪摄入标准如下：

表1 IBD病人脂肪摄入标准

根据上述需求，建立线性规划约束条件：

XA＝Y

∑X_n＝100

X₁、X₂…X_n∈N^*

(2)求解多种可行性配方

利用MATLAB调用原料油营养组成数据库(即：原料油甘油三酯类型及相对含量，见表2；脂肪酸组成，见表3)，得所有满足IBD病人用脂肪摄入标准的油脂组合物配方X，选择其中成本最低的前5名，得到结果见表4。

表2原料油中甘油三酯的类型和比例(％)

表3原料油中脂肪酸的类型和比例(相对百分含量％)

表4不同油脂组合物中各原料油的种类和比例

(3)根据步骤(2)的求解结果复配多种油脂组合物

根据步骤(2)得到的油脂组合物的设计配方，将各组分投入到调配容器中；维持温度在30～35℃，在40～60r/min的转速下搅拌15～20min；随后，300目滤布过滤，得多种油脂组合物。

(4)IBD病人用油脂组合物配方的分析和优选

a)建立层次结构图

对IBD病人用油脂组合物选择中的功能、功效和稳定性三因素构建层次结构图(如图2所示)。

其中，功能层面评分以饲喂油脂组合物后IBD小鼠疾病活动指数的高低为量化指标；功效层面评分以油脂组合物体外消化吸收程度(游离脂肪酸释放率)的高低为量化指标；稳定性层面评分以油脂组合物的氧化诱导期的长短来体现。

b)实验、检测记录各项指标数值

动物实验

购进SPF级C57BL/6J雄性小鼠90只，体重在20～25g左右。按标准条件饲养于动物房，并适应性喂养一周。实验开始后，随机分成正常对照组、造模对照组、5个方案组和2个对比组，每组10只。0～7天，方案1～5组小鼠用复配后的油脂组合物每日灌胃一次，对比组一的小鼠用等量大豆油进行灌胃，对比组二的小鼠用等量菜籽油进行灌胃，连续一周。8～14天，除对照组外，其余各组小鼠均饮用含有3％葡聚糖酸钠的水，诱导建立IBD小鼠模型。造模期间观察每组小鼠体重变化，粪便隐血和粪便稀疏情况，并详细记录。

体外模拟消化实验：

参考文献：Schoener A L,Zhang R,Lv S,et al.Fabrication of plant-basedvitamin D3-fortified nanoemulsions:influence of carrier oil type on vitaminbioaccessibility[J].Food&Function,2019中建立的方法，记录小肠消化阶段两个小时内消耗标准NaOH溶液的体积，计算得出游离脂肪酸释放率。

表5不同油脂组合物的功能、功效和稳定性指标变化

c)计算功能、功效和稳定性的权重系数

在建立的层次结构图中(图2)，准则层三因素权重由10位油脂营养领域专家、10位普通消费者和10位生产厂商评分所得(实际生产中也可以根据需求不同有所调整)，评分标准见表6。

表6准则层专家评分设计

本实施例1中，根据评分得到的准则层三因素对目标层的判断矩阵为：

该判断矩阵的最大特征向量归一后为(0.6082 0.2649 0.1269)。

经过一致性检验，CR＝0.0314<0.1，一致性检验通过，即准则层功能、功效和稳定性三个因素对目标层的权重系数为(0.6082 0.2649 0.1269)。

上述三个判断矩阵的最大特征向量归一化之后，当准则层是功能和功效两个因素时，计算得权重系数分别为0.7333和0.2667；当准则层是功能和稳定性两个因素时，权重系数为0.8000和0.2000；当准则层是功效和稳定性时，权重系数为0.7143和0.2857。经过一致性检验，CR均<0.1，故一致性检验通过。

d)计算方案层对准则层的权重分数

根据表2中疾病活动指数的检测数据，计算得到复配后的5种油脂组合物(编号为1、2、3、4和5)对功能因素的判断矩阵：

由于疾病活动指数含量越高，评分越低，因此在构建上述矩阵时，为保持总体评分方向一致，以疾病活动指数含量比值的倒数组成矩阵，此时，整体优选体系评分越高越佳。

上述判断矩阵的最大特征向量归一后为(0.2209 0.1718 0.1933 0.22090.1933)，经过一致性检验，CR为0.00013<0.1，一致性检验通过，即方案层对准则层的安全分数分别为0.2209、0.1718、0.1933、0.2209、0.1933。

根据表2中游离脂肪酸释放率的检测数据，计算得到5种复配油脂组合物(编号为1、2、3、4和5)对功效因素的判断矩阵为：

上述判断矩阵的最大特征向量归一后为(0.1977 0.1899 0.1837 0.22480.2039)，经过一致性检验，CR为0<0.1，一致性检验通过，即方案层对准则层的安全分数分别为0.1977、0.1899、0.1837、0.2248、0.2039。

根据表2中氧化诱导期的检测数据，计算得到5种复配油脂组合物(编号为1、2、3、4和5)对稳定性因素的判断矩阵为：

上述判断矩阵的最大特征向量归一后为(0.1841 0.2050 0.2132 0.21380.1838)，经过一致性检验，CR为0.04772<0.1，一致性检验通过，即方案层对准则层的安全分数分别为0.1841、0.2050、0.2132、0.2138、0.1838。

e)IBD病人用油脂组合物的优选

将步骤(c)得到的功能、功效、稳定性三因素对目标层的权重系数与步骤(d)中对应的权重分数的乘积相加，即可得出油脂组合物的优选结果，所得权重越高表示评分越高，优先推荐。

如表7所示，计算结果显示在功能、功效、稳定性三重原则下，推荐方案四，而不推荐其他方案作为IBD病人用油脂组合物。

表7权重计算结果

(5)炎性肠病病人用油脂组合物的检测和营养学评价

如表5所示，方案四中链甘油三酯含量丰富，选用易于炎性肠病病人消化吸收的配方，在小肠内可不经过胆汁乳化，以甘油和中链脂肪酸的形式在小肠粘膜上皮细胞被吸收，直接通过小肠毛细血管进入门静脉，然后快速转移到肝内，可以快速供能。本发明调配和优选后油脂的脂肪酸搭配合理，必需脂肪酸亚麻酸、亚油酸含量丰富，Ω6：Ω3＝在4～6之间，鱼油的引入也增加了DHA的相对含量，弥补了只摄入单一脂肪酸的不足。

表8脂肪酸种类和含量

由图3可见，光镜下正常对照组结肠细胞完整且肠腺排列整齐，结构清晰，无炎性细胞浸润和溃疡形成；造模对照组细胞缺损脱落且大小不一，腺体被破坏或消失，排列紊乱，有大量炎症细胞浸润，肠腔内可观察到有大量黏液及炎症渗出物。相比造模组，方案四组恢复效果最好，相较诱导建模组有显著改善，可以对抗诱导引起的结肠组织肠上皮层受损、炎症细胞浸润等病理性改变，缓解小鼠结肠炎动物模型的肠道损害及炎症。相较于造模组，对比组一和对比组二的小鼠炎症症状有所缓解，但光镜下显示仍有大量炎症细胞浸润，结肠细胞大小不一，排列较为紊乱，且结构明显差于方案四组。

实施例2：

一种糖尿病病人用油脂组合物的调配和优选方法，包括以下步骤：

(1)建立线性规划模型

根据中国居民膳食指南和GB29922中糖尿病病人对脂肪的摄入需求，限定本实施例中脂肪的供能比为25％。据此，计算糖尿病病人脂肪摄入标准如下：

表9糖尿病病人脂肪摄入标准

根据上述需求，建立线性规划约束条件，步骤同具体实施例1。

(2)求解多种可行性配方

调用和求解过程同实施例1，选择其中成本最低的前5名，得到以下结果：

表10不同油脂组合物中各原料油的种类和比例

(3)根据步骤(2)的求解结果复配多种油脂组合物

具体方法同具体实施例1

(4)糖尿病病人用油脂组合物配方的分析和优选

a)建立层次结构图

其中，功能层面评分以糖尿病小鼠血糖下降率为量化指标；功效层面和稳定性层面评分同具体实施例1。

b)实验、检测记录各项指标

动物实验

购进SPF级C57BL/6J雄性小鼠90只，按标准条件饲养于动物房，并适应性喂养一周后，随机分成正常对照组、模型对照组、5个方案组、和两个对比组，每组10只，给予高脂饲料喂养，四周后断尾采血，空腹血糖不低于13.9mmol/L者为Ⅱ型糖尿病合格模型小鼠。随后，除模型对照组外，其余组别的饲料配方中的油脂均替换为按照对应方案调配后的油脂组合物。饲养12周后，检测并记录每只小鼠的血糖变化。

表11不同油脂组合物的功能、功效和稳定性指标变化

c)计算功能、功效和稳定性的权重系数

计算方法同具体实施例1

d)计算方案层对准则层的权重分数

计算方法同具体实施例1

e)糖尿病病人油脂组合物的优选

方法同具体实施例1

如表12所示，计算结果显示在功能、功效、稳定性三重原则下，推荐方案一，而不推荐其他方案作为糖尿病病人用油脂组合物。

表12权重计算结果

(5)糖尿病病人用油脂组合物的检测和营养学评价

如表13所示，方案一组为复配优选后的油脂组合物，其中饱和脂肪酸占比为25.49％，亚麻酸和亚油酸含量丰富，搭配合理，比值为1：5.967，在1：4～1：10之间。α-亚麻酸可以防止糖尿病的发生，提升病人的综合抵抗力。同时，方案一组中n-3脂肪酸含量丰富，可达9.33％，n-3脂肪酸可以有效降低糖尿病病人血液中的甘油三酯、胆固醇以及尿液中的肌酐比值。鱼油的引入增加了DHA和EPA的含量，丰富了脂肪酸的组成。

表13脂肪酸种类和含量

由图4可见，与正常对照组相比，模型对照组的血糖、胰岛素抵抗指数水平均显著上升(p＜0.05)。与模型对照组相比，方案一组血糖水平明显下降(p＜0.01)，胰岛素水平显著升高(p＜0.05)，对比组一和对比组二小鼠的血糖水平有所下降，但没有达到统计学的显著性，胰岛素水平和模型对照组相比，无显著性上升趋势。

实施例3：

一种慢性阻塞性肺疾病(COPD)病人用油脂组合物的调配和优选方法，包括以下步骤：

(1)建立线性规划模型

根据GB29922中指出COPD病人每日脂肪供能比应为30～55％。因此，本实施例中脂肪的供能比我们限定为45％。据此，计算COPD病人脂肪摄入标准如下：

表14 COPD病人脂肪摄入标准

(2)求解多种可行性配方

调用和求解过程同具体实施例1，选择其中成本最低的前五名，得到以下结果：

表15不同油脂组合物中各原料油的种类和比例

(3)根据步骤(2)的求解结果复配多种油脂组合物

具体方法同具体实施例1

(4)COPD病人用油脂组合物配方的分析和优选

a)建立层次结构图

其中，功能层面评分以COPD大鼠肺脏指数为量化指标；功效层面和稳定性层面评分同具体实施例1和2。

b)实验、检测记录各项指标

动物实验

购进SPF级SD大鼠54只，随机分为对照组、模型组、5个方案组和2个对比组，每组6只。按标准条件饲养于动物房，并适应性喂养一周。采用气管内滴注LPS加烟熏法诱导COPD模型。分别在第1、14天气管内滴注LPS(0.1mg/100g)，第2至第13日，第15至28日时在容积为48L的玻璃密闭箱内持续熏香烟雾30分钟，每日1支，每日1次。造模28d结束后统一药物干预。方案1～5组小鼠用复配后的油脂组合物每日灌胃一次，对比组一的大鼠用等量大豆油进行灌胃，对比组二的大鼠用等量菜籽油进行灌胃，对照组和造模组的大鼠采用等量生理盐水进行灌胃，灌胃剂量均为5mL/d，连续28天。干预结束后，摘取各组大鼠的肺脏、脾脏和胸腺后，检测肺脏、脾脏和胸腺指数。用滤纸吸干残血后，称质量(mg)。肺脏指数＝肺脏质量(mg)/大鼠体质量(g)×10，胸腺指数＝胸腺质量(mg)/大鼠体质量(g)×10，脾脏指数＝脾脏质量(mg)/大鼠体质量(g)×10。

表16不同油脂组合物的功能、功效和稳定性指标变化

c)计算功能、功效和稳定性的权重系数

计算方法同具体实施例1；

d)计算方案层对准则层的权重分数

计算方法同具体实施例1；

e)COPD病人油脂组合物的优选

方法同具体实施例1；

如表17所示，计算结果显示在功能、功效、稳定性三重原则下，推荐方案二，而不推荐其他方案作为COPD病人用油脂组合物。

表17权重计算结果

(5)COPD病人用油脂组合物的检测和营养学评价

如表18所示，方案二中链甘油三酯含量丰富(31.13％)，可以快速供能。对比组一为大豆油，对比组二为菜籽油。本发明调配和优选后油脂的脂肪酸搭配合理，必需脂肪酸亚麻酸、亚油酸含量丰富，含量分别为6.05％和11.95％，Ω-3(以EPA和DHA计算)脂肪酸的含量为6.13％，弥补了只摄入单一脂肪酸的不足。

表18权重计算结果

由图5可见，与正常对照组相比，模型对照组的胸腺指数和脾脏指数均显著下降(p＜0.05)。与模型对照组相比，方案二组胸腺指数和脾脏指数明显下降(p＜0.01)，对比一组和对比二组小鼠的胸腺指数和脾脏指数与造模组相比，无显著性下降趋势。

本发明提供了一种定量构建和优选油脂组合物的模型，本发明也可用于反向优化油脂配方以及为客户量身定制产品，具有较强的科学性，实用性和普适性。

应说明的是，以上实施例仅用以说明本发明的技术方案而非限制，尽管参照较佳实施例对本发明进行了详细说明，本领域的普通技术人员应当理解，可以对本发明的技术方案进行修改或者等同替换，而不脱离本发明技术方案的精神和范围，其均应涵盖在本发明的权利要求范围当中。

Claims

1.一种油脂组合物的调配方法，其特征在于：包括，

根据需求建立线性规划约束条件；

根据模型求解多种油脂组合物配方；

2.如权利要求1所述的油脂组合物的调配方法，其特征在于：所述线性规划约束条件为：

XA＝Y

∑X_n＝100

X₁、X₂…X_n∈N^*

3.如权利要求1或2所述的油脂组合物的调配方法，其特征在于：所述基于不同因素，对多种油脂组合物进行优选，包括，

4.如权利要求3所述的油脂组合物的调配方法，其特征在于：所述功能准则层，其以对应疾病恢复关键指标作为量化指标。

5.如权利要求3所述的油脂组合物的调配方法，其特征在于：所述功效准则层，其以复配油脂组合物的游离脂肪酸释放率作为量化指标。

6.如权利要求3所述的油脂组合物的调配方法，其特征在于：所述稳定性准则层，其以复配油脂组合物的氧化诱导期作为量化指标。

7.如权利要求3所述的油脂组合物的调配方法，其特征在于：所述判断矩阵，包括准则层三个层面对目标层的判断矩阵和准则层两因素对目标层的判断矩阵。

8.如权利要求1所述的油脂组合物的调配方法，其特征在于：所述功能性脂肪组件的调配方法，还包括，

维持一定温度，在一定的转速下搅拌一段时间；

将调配好的混合物进行过滤，即得所述油脂组合物。

9.如权利要求8所述的油脂组合物的调配方法，其特征在于：所述维持一定温度，在一定的转速下搅拌一段时间，其中，温度为30～35℃，搅拌转速为40～60r/min，搅拌时间为15～20min。

10.如权利要求8所述的油脂组合物的调配方法，其特征在于：所述将调配好的混合物进行过滤，其中，过滤为采用300目滤布过滤。