CN114208893B - 一种可改善肠道微环境健康的配方奶粉及其制备方法与应用 - Google Patents
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Abstract
本发明提供了一种可改善肠道微环境健康的配方奶粉及其制备方法与应用。本发明的配方奶粉中含有2’‑岩藻糖基乳糖与乳糖‑N‑四糖，其中，2’‑岩藻糖基乳糖与乳糖‑N‑四糖的质量比为(1～4)：1，且以配方奶粉的总质量计，2’‑岩藻糖基乳糖与乳糖‑N‑四糖在配方奶粉中的总含量为18‑5500mg/100g粉，或换算为奶液的含量为25‑7755mg/L。本发明的配方奶粉能够改善肠道微环境健康。
Description
技术领域
本发明是关于一种含有母乳低聚糖的配方奶粉及其制备方法与应用，具体而言，是关于一种含有2’-岩藻糖基乳糖与乳糖-N-四糖而具有可改善肠道微环境健康的配方奶粉、其制备方法与其在改善肠道微环境健康方面的应用，属于配方奶粉技术领域。
背景技术
母乳低聚糖(Human Milk Oligosaccharides，简称HMOs)属于母乳中除乳糖和脂肪外，含量第三丰富的物质。其总含量在泌乳期的各个阶段有变化，在成熟乳中大约是12-14g/L，而初乳中大约是20-24g/L。每一种母乳低聚糖的结构在还原端都有一个乳糖，大部分以聚乳糖胺作为结构主链，并在链端含有岩藻糖、唾液酸或二者均有。母乳低聚糖主要由三大类组成：(1)岩藻糖基类低聚糖，以2’-岩藻糖基低聚糖和3’-岩藻糖基低聚糖为代表性物质；(2)唾液酸基类低聚糖，以3’-唾液酸基乳糖和6’-唾液酸基乳糖为代表性物质；(3)不含岩藻糖基或唾液酸基的核心糖链结构形成的低聚糖，以乳糖-N-四糖和乳糖-N-新四糖为代表性物质。HMOs的存在与含量存在个体差异，并与哺乳母亲的路易斯分泌型组成有关。由于婴幼儿配方粉的原料通常是牛乳，而牛乳中通常不含或含有很少这类低聚糖物质，HMOs便成为了婴幼儿配方粉想要更加接近母乳成分所必须跨越的一道鸿沟。
肠道菌群是人体肠道微生态系统的重要组成物质，对人类健康有重要作用。肠道菌群中的厌氧类杆菌、双歧杆菌、真细菌、链球菌和乳酸杆菌等通过发酵碳水化合物、蛋白质和脂质等能释放代谢产物短链脂肪酸(short chain fatty acids,SCFA)，主要包括乙酸、丙酸和丁酸等。SCFA可调节机体的多种生理功能，为调节肠道微环境的健康发挥了重要作用。比如，SCFA能提供能量和调节电解质，乙酸是宿主能量的重要来源，丙酸能参与丙酮酸逆转化为葡萄糖的过程，丁酸被上皮细胞摄取，是上皮细胞的主要能量来源。SCFA还具有抗炎、提升肠道屏障功能和抗菌的作用。肠道菌群发酵释放的SCFA能降低肠道pH，进而增加肠道内有益菌的生长，减少有害菌的增殖。
此外，肠道中代谢产物还可能有少量的支链脂肪酸(BCFA)如异丁酸和异戊酸，它们由肠道菌群代谢支链氨基酸如缬氨酸、亮氨酸和异亮氨酸等产生，是未消化的蛋白与多肽到达结肠后被细菌发酵的产物，主要来自于膳食或粘膜细胞的脱落。因此与乙酸、丙酸和丁酸不同，异丁酸和异戊酸是蛋白质的代谢产物。异丁酸和异戊酸的降低可看做从蛋白发酵转向纤维发酵，被认为是积极的效应。这些支链脂肪酸被认为是结肠蛋白质发酵的标记物质，该过程同时也产生其他代谢物，如氨气、酚、对甲酚、或生物胺类等，这些物质能对小肠环境中的细胞造成破坏(Aguirre et al.,2016)。粪便中高水平的异戊酸与人的抑郁和皮质醇水平有关(Szczesniak et al.,2016)。
相比于母乳喂养的婴幼儿，未接受母乳喂养的婴幼儿的粪便中的支链脂肪酸异丁酸和异戊酸含量较高，这些较高的支链脂肪酸是来自氨基酸代谢的，较高的短链脂肪酸可能对婴幼儿代谢产生影响。一些研究表明，异丁酸、异戊酸都是挥发性脂肪酸，能调控血清素的生物合成，并与几种病理性生理状态有关，特别是异戊酸，虽然仅仅是总的脂肪酸代谢物的非常小的部分，但是高含量异戊酸是有毒性的，并与内脏疼痛和其他胃肠道不适有关系，比如感染后的肠易激综合征。
因此，对于未接受母乳喂养的婴幼儿，需要有可改善肠道微环境健康如减少异丁酸和异戊酸等支链脂肪酸的解决方案。
发明内容
本发明的一个目的在于提供一种可改善肠道微环境健康的配方奶粉。
本发明的另一目的在于提供所述配方奶粉的制备方法。
本发明的另一目的在于提供所述配方奶粉的应用。
本案发明人在实验研究中发现，母乳低聚糖2’-岩藻糖基乳糖与乳糖-N-四糖复配后，具有显著改善肠道微环境健康的作用，具体表现在可抑制或减少肠道支链脂肪酸的产生，特别是对于未接受母乳喂养的婴幼儿(配方粉喂养的婴幼儿)，能够显著地减少肠道内支链脂肪酸如异丁酸和异戊酸的产生。从而，本发明中将2’-岩藻糖基乳糖与乳糖-N-四糖添加到奶粉中，提供了一种可改善肠道微环境健康的配方奶粉。
具体而言，本发明提供了一种配方奶粉，该配方奶粉中含有2’-岩藻糖基乳糖与乳糖-N-四糖，其中，2’-岩藻糖基乳糖与乳糖-N-四糖的质量比为(1～4)：1，且以配方奶粉的总质量计，2’-岩藻糖基乳糖与乳糖-N-四糖在配方奶粉中的总含量为18-5500mg/100g粉，或换算为奶液的含量为25-7755mg/L。
2’-岩藻糖基乳糖(2’-fucosyllactose，2’-FL或2-FL或2FL)，为岩藻糖与乳糖形成的三糖结构，是岩藻糖基类低聚糖的代表性物质。市售该物质通常为经微生物发酵法制备，与人乳中发现的2’-岩藻糖基乳糖具有相同结构。
乳糖-N-四糖，是以核心糖链为基础结构，且不含岩藻糖基或唾液酸基的低聚糖的代表性物质。现有技术中的乳糖-N-四糖商品，多是经微生物发酵法制备，与人乳中发现的乳糖-N-四糖寡糖具有相同结构。
根据本发明的优选具体实施方案，本发明的配方奶粉中，以配方奶粉的总质量计，所述2’-岩藻糖基乳糖与乳糖-N-四糖在配方奶粉中的总含量为40-5000mg/100g粉，或换算为奶液的含量为56-7050mg/L。
根据本发明的具体实施方案，本发明的配方奶粉中，2’-岩藻糖基乳糖在乳粉中的含量至少为20mg/100g粉，优选为80-3000mg/100g粉，更优选为100-2700mg/100g粉。
根据本发明的具体实施方案，本发明的配方奶粉中，乳糖-N-四糖在乳粉中的含量至少为20mg/100g粉，优选为20-2500mg/100g，更优选为100-2000mg/100g。
在本发明的一些具体实施方案中，本发明的配方奶粉中包括质量比为1：1的2’-岩藻糖基乳糖与乳糖-N-四糖。
在本发明的一些具体实施方案中，本发明的配方奶粉中包括质量比为2：1的2’-岩藻糖基乳糖与乳糖-N-四糖。
在本发明的一些具体实施方案中，本发明的配方奶粉中包括质量比为4：1的2’-岩藻糖基乳糖与乳糖-N-四糖。
根据本发明的具体实施方案，本发明的配方奶粉是用于改善肠道微环境健康。根据本发明的一些具体实施方案，所述减少肠道支链脂肪酸包括减少远端结肠异戊酸的产生。根据本发明的一些具体实施方案，所述改善肠道微环境健康还包括：减少远端结肠异丁酸的产生、降低肠道pH值、在肠道系统中作为益生元被肠道菌群利用并产气，和/或调控肠道系统中有益的短链脂肪酸的产生，所述有益的短链脂肪酸包括甲酸、乙酸、丙酸、丁酸和/或乳酸。
根据本发明的具体实施方案，本发明的配方奶粉中，还包括配方奶粉中的其他常规组分如蛋白质、脂肪、碳水化合物等。在本发明的一些具体实施方案中，本发明的配方奶粉为婴幼儿配方粉(婴幼儿配方食品)。
根据本发明的具体实施方案，本发明的配方奶粉中总蛋白含量为10～20g/100g，所述的总蛋白主要包括乳蛋白。此外，其中乳清蛋白占总蛋白的比例通常控制为38％～70％。具体而言，提供乳蛋白的原料包括基础原料牛奶、全脂奶粉、脱脂奶粉、乳清蛋白粉、脱盐乳清粉中的一种或多种；优选地，基于1000重量份的本发明所述的配方奶粉，其原料包括：生牛乳850～3500重量份，脱脂奶粉0～300重量份，所述生牛乳、脱脂奶粉可部分或全部用相当量的全脂奶粉、脱脂牛奶替代。进一步，为强化乳清蛋白可添加乳清蛋白粉(例如乳清蛋白粉WPC 80％、乳清蛋白粉WPC 34％等)、脱盐乳清粉(例如脱盐乳清粉D70、D90等)中的一种或多种，优选包括脱盐乳清粉以及乳清蛋白粉(例如乳清蛋白粉WPC 80％和/或乳清蛋白粉WPC 34％)；且为强化产品中的α-乳清蛋白可进一步添加有原料α-乳清蛋白粉，以及为强化产品中的β-酪蛋白更进一步添加有原料β-酪蛋白粉；优选地，基于1000重量份的本发明所述的配方奶粉，其原料包括：乳清蛋白粉0～170重量份；脱盐乳清粉25～300重量份；α-乳清蛋白粉0～40重量份；β-酪蛋白粉0～25重量份。
根据本发明的具体实施方案，本发明的配方奶粉中，脂肪含量为15～29g/100g。提供脂肪的原料除含有乳脂的基础原料(如前述的生牛乳、脱脂奶粉)或无水奶油外，还可包括植物油，所述植物油可以包括葵花籽油、玉米油、大豆油、低芥酸菜籽油、椰子油、棕榈油、核桃油中的一种或多种，优选包括葵花籽油、玉米油和大豆油，这些植物油的添加一方面为产品提供脂肪成分，另一方面提供亚油酸，同时还可提供α-亚麻酸(优选地，本发明的奶粉中α-亚麻酸含量为200～500mg/100g)。此外，提供脂肪的原料还可选择性包括为提供1,3-二油酸-2-棕榈酸甘油三酯而添加的原料OPO结构脂。由于目前市场上所售OPO结构脂原料纯度不一，即其中有效成分1,3-二油酸-2-棕榈酸甘油三酯的含量不尽相同，通常在40％～70％左右，本发明中，为区分有效成分1,3-二油酸-2-棕榈酸甘油三酯及其原料，在描述有效成分时采用术语“1,3-二油酸-2-棕榈酸甘油三酯”，在描述提供有效成分1,3-二油酸-2-棕榈酸甘油三酯的食品原料时采用俗称“OPO结构脂”。OPO结构脂的具体添加量可根据本发明奶粉产品中对1,3-二油酸-2-棕榈酸甘油三酯的含量要求及OPO结构脂原料纯度进行换算。更优选地，基于1000重量份的本发明所述的配方奶粉，其原料包括：葵花籽油0～80重量份；玉米油0～40重量份；大豆油0～80重量份；OPO结构脂0～140重量份；无水奶油0～4重量份。
优选地，本发明中所用原料葵花籽油、玉米油、大豆油、OPO结构脂中的亚油酸和α-亚麻酸的含量分别为7.6％～8.9％、0.25％～0.38％，53.0％～56.20％、0.9％～1.6％，50.0％～53.5％、7.6％～9.6％，5.9％～6.3％、0.4％～0.62％，所用的低芥酸菜籽油亚油酸和α-亚麻酸的含量分别为16％～19％、8.0％～10.6％，椰子油亚油酸和α-亚麻酸的含量分别为1％～3％、0～1％。OPO结构脂原料中1,3-二油酸-2-棕榈酸甘油三酯的有效含量为40％～70％。
根据本发明的具体实施方案，本发明的配方奶粉中，碳水化合物来自含有乳糖的基础原料如牛奶、全脂奶粉和/或脱脂奶粉等，此外可根据需要额外添加乳糖原料来提供碳水化合物。优选地，基于1000重量份的所述配方奶粉，其原料包括：乳糖90～325重量份。可在所述范围内调整乳糖的具体添加量以使本发明的配方奶粉碳水化合物含量为50g～58g/100g。
根据本发明的具体实施方案，本发明的配方奶粉，其原料中还可包括适当的DHA、ARA、核苷酸、乳铁蛋白等中的一种或多种，还包括包含钙粉、维生素和矿物质的复配营养素。优选地，基于1000重量份的所述配方奶粉，其原料包括：DHA为8-15重量份，ARA为14-28重量份；乳铁蛋白0～0.7重量份；包含钙粉、维生素和矿物质的复配营养素8～17重量份。
本发明的配方奶粉中，所述的复配营养素为符合国家标准的营养成分的组合，按照不同配方使用不同添加量。本发明的配方奶粉根据需要若添加营养素可选择性采用下述复配营养素成分中的任一或任意组合。优选地，所述复配营养素至少包括复配维生素、钙粉、矿物质营养包，各组分用量为：
1)复配维生素，每克复配维生素中：
牛磺酸：140～340mg
维生素A：1700～5800μgRE
维生素D：25～70μg
维生素B1：3000～6800μg
维生素B2：3500～6900μg
维生素B6：2400～4000μg
维生素B12：8～20μg
维生素K1：200～700μg
维生素C：155～700mg
维生素E：10～70mgα-TE
烟酰胺：10000～41550μg
叶酸：500～920μg
生物素：100～245μg
泛酸：7100～25230μg
肌醇：0-250mg
左旋肉碱：0-60mg
2)矿物质二，每克矿物质二中：
钙：300～455mg
磷：75～150mg
3)矿物质一，每克矿物质一中：
铁：40～110mg
锌：23～90mg
铜：2600～4180μg
碘：500～995μg
硒：0～200μg
锰：0～579μg
4)复配氯化镁，每克氯化镁包中：
镁：80～170mg
5)复配氯化钾，每克氯化钾包中：
钾：400～580mg；
6)氯化胆碱，每克氯化胆碱包中
胆碱：300～950mg
上述复配营养素的基料优选为乳糖或L-抗坏血酸钠。基于1000重量份的所述配方奶粉，复配营养素的添加量为7～17重量份，其中，复配维生素营养包优选为2～4重量份，矿物质二营养包优选为2～12重量份，矿物质一营养包优选为0.5～3重量份，氯化镁0～2重量份，氯化钾0～4.5重量份，各营养包的基料优选为乳糖或L-抗坏血酸钠。
上述复配营养素的各组分含量，是指为强化所述营养素物质的添加量，不包括奶粉其他原料中的营养素组分含量，例如，矿物质二中的钙粉(碳酸钙)，每1000千克奶粉中“钙：1300～1600g”是指为强化产品中的钙元素，基于1000千克重量的奶粉，添加矿物质二(例如碳酸钙)以其中钙元素重量计为1300～1600g。
根据本发明的具体实施方案，本发明的配方奶粉中，还可包括益生菌，优选地，所述益生菌为双歧杆菌。优选地，基于1000重量份的所述配方奶粉，双歧杆菌的添加量为0.1～0.2重量份；再优选为0.18～0.2重量份。更优选地，每重量份双歧杆菌粉含双歧杆菌为3×1010CFU以上。
根据本发明的一些优选的具体实施方案，本发明的配方奶粉，其原料包括：
HMO(2’-岩藻糖基乳糖与乳糖-N-四糖)0.18-55重量份。
可以理解，本发明的配方奶粉中，各原料的具体用量应在满足对配方奶粉产品指标要求的前提下进行调整而确定。本发明的配方奶粉中，未详细说明或列出的产品性能指标均应按照婴幼儿配方食品或调制乳粉的国家标准及相关标准和法规的规定执行。
本发明的配方奶粉中，各原料均可商购获得，各原料的选用应符合相关标准要求。此外，所述复配营养素也可自行复配。本发明中仅是为方便表述而采用“复配”，并不意味着复配物中各组分必须先混合在一起再应用。各原料均应在满足相关法规前提下添加使用。
在本发明的一些具体实施方案中，本发明的配方奶粉中的总蛋白含量为10～20g/100g，乳清蛋白占总蛋白的比例为38％～70％，α-乳清蛋白含量为1～3g/100g，β-酪蛋白含量为0～4g/100g，脂肪含量为15～29g/100g，亚油酸含量为1800～5000mg/100g，α-亚麻酸含量200～500mg/100g，膳食纤维0.95～6.3g/100g，碳水化合物含量为50～58g/100g，母乳低聚糖(2’-岩藻糖基乳糖与乳糖-N-四糖)18-5500mg/100g。优选地，其中所述膳食纤维包括母乳低聚糖，还可包括低聚半乳糖和/或低聚果糖。
另一方面，本发明还提供了所述配方奶粉的制备方法，该方法包括：
采用湿法或干法或干湿复合生产工艺，将所述2’-岩藻糖基乳糖与乳糖-N-四糖与配方中的其他原料混合，制备所述配方奶粉。
具体地，本发明的制备所述配方奶粉的方法，其制备的工艺流程主要包括：配料、均质、浓缩杀菌、喷雾干燥、干混得到成品。
在一些具体实施方案中，本发明的制备所述配方奶粉的方法包括：
1)牛奶粗滤：牛奶经过粗过滤及平衡缸脱气后，经过板式换热器预热后，经过分离机分离杂质。
2)牛奶均质杀菌：去除杂质后的生牛乳一部分进入均质机均质，另一部分不均质，二者在均质后进行混合进入杀菌系统杀菌。
3)粉类添加：各种粉类原料按配方经计量后通过风送系统统一加入到配粉罐中贮存。
4)真空吸粉：配粉罐中的各种粉类原料(包括母乳低聚糖原料)通过真空系统吸入真空混料罐中。
5)溶化配油：按配方要求将配方中规定的油脂放入化油间，化油间的温度应保持在50～90℃，待油溶化后，按配方比例要求通过油泵和流量计打入混合油贮罐中。
6)混合油料贮存：混合油在油贮存罐中保温贮存，温度40～50℃，贮存时间小于12小时防止脂肪氧化。
7)称重：按配方要求将混合油经油泵打入混料罐。
8)营养素溶解添加：钙粉、矿物质、维生素等分别添加，用100～200kg纯净水，分别溶解后，打入湿混缸，每打完一种用100kg纯净水冲洗添加罐和管线。
9)过滤：经混合的料液经滤网过滤，去除原料中可能带入的物理杂质。
10)均质：混合后的料液通过均质机进行均质，均质一级压力为105±5bar，均质一级压力为32±3bar，将脂肪球进行机械处理，把它们分散成均匀一致的脂肪球。
11)冷却与贮存：均质后的料液进入板式换热器进行冷却：冷却至20℃以下，暂存在预存缸中，6小时内进入下道工序，搅拌器按设定需求开启。
12)浓缩杀菌：生产时使用双效浓缩，杀菌温度≥83℃，杀菌时间25秒。出料浓度均为48％～52％干物质。
13)浓奶贮存、预热过滤、喷雾干燥：浓缩后的奶暂存在浓奶平衡罐。经刮板预热器预热到60～70℃，预热后物料经1mm孔径的过滤器过滤后，用高压泵打入干燥塔喷雾干燥，细粉按要求在塔顶或流化床附聚。进风温度：165～180℃，排风温度75-90℃，高压泵压力160～210bar，塔负压-4～-2mbar。
14)流化床干燥冷却：从干燥塔出来的粉再经流化床(一级)二次干燥后，经流化床(二级)冷却到25～30℃，得到奶粉主料。可根据需要将磷脂类载体加热至60～65℃，在压缩空气作用下，均匀分散到粉表面，使粉颗粒附聚增加其颗粒度和速溶性。
15)分装：当配方中包括DHA、ARA乳铁蛋白、双歧杆菌时，按照配方要求，将DHA、ARA乳铁蛋白、双歧杆菌称量封袋分装。
16)干混：将称量好的DHA、ARA、乳铁蛋白、双歧杆菌与奶粉主料在干混机内混均。
17)筛粉：通过振动筛，使奶粉的颗粒度均匀，粉渣报废处理。
18)出粉：用经过消毒的集粉箱接粉，并由出粉间运至上粉间。
19)上粉：将奶粉按包装要求倒入大小包装机上的储粉罐中。
20)包装：800克自动包装机充氮包装。充氮时含氧量低于1％。900克铁听自动充氮包装含氧量低于5％。
21)装箱：将已包装的小袋装入纸箱中同时加入粉勺，用封箱机封口。
22)成品检验：对包装完后的产品按检验计划进行抽样检验。
23)入库贮存：经检验合格的产品入库贮存，要求在常温下贮存，湿度≤65％。
另一方面，本发明还提供了所述配方奶粉在作为改善肠道微环境健康的食品中的应用。换而言之，本发明提供了所述的2’-岩藻糖基乳糖与乳糖-N-四糖的组合物在制备改善肠道微环境健康功效的食品(配方奶粉)中的应用。在本发明的一些具体实施方案中，所述配方奶粉是用于改善配方粉喂养的婴幼儿肠道微环境健康。优选地，所述减少肠道支链脂肪酸包括减少远端结肠异戊酸的产生。更进一步，所述改善肠道微环境健康还包括：减少远端结肠异丁酸的产生、降低肠道pH值、在肠道系统中作为益生元被肠道菌群利用并产气，和/或调控肠道系统中有益的短链脂肪酸的产生，所述有益的短链脂肪酸包括甲酸、乙酸、丙酸、丁酸和/或乳酸。
综合而言，本发明提供了一种含有2’-岩藻糖基乳糖与乳糖-N-四糖的配方奶粉及其制备方法，本发明的配方奶粉具有显著改善肠道微环境健康的作用，具体表现在可抑制或减少肠道支链脂肪酸的产生，特别是对于未接受母乳喂养的婴幼儿(配方粉喂养的婴幼儿)，能够显著地减少肠道内支链脂肪酸如异戊酸的产生。
附图说明
图1显示本发明中的2’-FL与LNT组合物与婴儿粪便发酵产生异戊酸的情况。
图2显示各HMO单体与组合物经婴儿粪便发酵后的pH情况。
图3显示各HMO单体与组合物经婴儿粪便发酵后气压情况。
图4显示本发明的各HMO单体与组合物产短链脂肪酸情况。
图5显示本发明的各HMO单体与组合物与婴儿粪便发酵产生甲酸、乙酸、丙酸、丁酸、异丁酸、乳酸的情况。
具体实施方式
为了对本发明的技术特征、目的和有益效果有更加清楚的理解，现结合具体实例对本发明的技术方案进行以下详细说明，应理解这些实例仅用于说明本发明而不用于限制本发明的范围。
除非另外专门定义，本文使用的所有技术和科学术语都与相关领域普通技术人员的通常理解具有相同的含义。本发明中所有HMO原料来自供应商Jennewein。实施例中各组分的含量检测采用所属领域中的常规方法。实施例中未详细注明的操作条件，按照所属领域的常规操作进行。
实施例1、婴儿配方奶粉(制备1000千克)
生牛乳1000千克，乳糖289千克，乳清蛋白粉WPC80％25千克，脱盐乳清粉D90 175千克，玉米油40千克，大豆油50千克，OPO结构脂140千克，α-乳清蛋白粉27千克，β-酪蛋白粉9千克，无水奶油1千克，低聚果糖粉8千克，低聚半乳糖浆10千克，母乳低聚糖组合物50千克，复配营养素17千克，DHA12千克，ARA 22千克，双歧杆菌0.1千克。
其中复配营养素包括复配维生素营养包约2.5千克、氯化胆碱营养包约0.75千克、钙粉营养包约6千克、矿物质营养包约1千克、氯化镁营养包约1.5千克和氯化钾营养包约2千克，各营养包的基料为乳糖。
本实施例的婴儿配方奶粉具体制备工艺如下：
1)牛乳粗滤：将牛乳经过粗过滤及平衡缸脱气后，经过板式换热器预热后，经过分离机分离杂质。
2)牛乳均质杀菌：去除杂质后的生牛乳一部分进入均质机均质，另一部分不均质，二者在均质后进行混合进入杀菌系统杀菌。
3)粉类添加：各种粉类原料按配方经计量后通过风送系统统一加入到配粉罐中，并通过真空系统吸入真空混料罐中；
4)溶化配油：按配方要求将配方中规定的油脂放入化油间，化油间的温度保持在50～90℃，待油溶化后，打入混合油贮罐中，并按配方要求将混合油经油泵打入混料罐中；
5)营养素溶解添加：将钙粉、维生素、矿物质等营养素包用纯净水分别溶解后，依序添加到混料罐中，得到混合的料液。
6)过滤：经混合的料液经滤网过滤，去除原料中可能带入的物理杂质。
7)均质：混合后的料液通过均质机进行均质，将脂肪球进行机械处理，把它们分散成均匀一致的脂肪球。
8)冷却与贮存：均质后的料液进入板式换热器进行冷却：冷却至20℃以下，暂存在预存缸中，6小时内进入下道工序，搅拌器按设定需求开启。
9)浓缩杀菌：生产时使用双效浓缩，杀菌温度≥83℃，杀菌时间25秒。出料浓度均为50％干物质。
10)浓奶贮存、预热过滤、喷雾干燥：浓缩后的奶暂存在浓奶平衡罐。经刮板预热器预热到60℃，预热后物料经1mm孔径的过滤器过滤后，用高压泵打入干燥塔喷雾干燥，细粉按要求在塔顶或流化床附聚。进风温度：180℃，排风温度86℃，高压泵压力200bar，塔负压-4mba左右。
11)流化床干燥冷却：从干燥塔出来的粉再经流化床(一级)二次干燥后，经流化床(二级)冷却到30℃，得到奶粉主料。
12)分装：按照配方要求，将DHA、ARA或双歧杆菌称量封袋分装。
13)干混：将称量好的DHA、ARA或双歧杆菌与奶粉主料在干混机内混均。
14)筛粉：通过振动筛，使奶粉的颗粒度均匀，粉渣报废处理。
15)出粉：用经过消毒的集粉箱接粉，并由出粉间运至上粉间。
16)上粉：将奶粉按包装要求倒入大小包装机上的储粉罐中。
17)包装：400克自动包装机充氮包装。充氮时含氧量低于1％。900克铁听自动充氮包装含氧量低于5％。
18)装箱：将已包装的小袋装入纸箱中同时加入粉勺，用封箱机封口。
19)成品检验：对包装完后的产品按检验计划进行抽样检验。
20)入库贮存：经检验合格的产品入库贮存，要求在常温下贮存，湿度≤65％。
本产品中，2’-岩藻糖基乳糖的含量约为2500mg/100g粉，换算为奶液的含量为3525mg/L；乳糖-N-四糖(lacto-N-tetraose，LNT)约为2500mg/100g粉，换算为奶液的含量为3525mg/L。
实施例2、婴儿配方奶粉(制备1000千克)
生牛乳1000千克，脱脂奶粉250千块，乳糖115千克，乳清蛋白粉WPC34％50千克，脱盐乳清粉D90 225千克，OPO结构脂106千克，大豆油37千克，玉米油30千克，α-乳清蛋白粉10千克，β-酪蛋白粉10千克，低聚果糖粉5千克，低聚半乳糖浆15千克，母乳低聚糖组合物45千克，复配营养素11千克，DHA12千克，ARA 14千克，双歧杆菌0.2千克，核苷酸0.65千克。
其中复配营养素包括复配维生素营养包约1.5千克、氯化胆碱营养包约0.75千克、钙粉营养包约5千克、矿物质营养包约1千克、氯化镁营养包约0.75千克和氯化钾营养包约2千克，各营养包的基料为乳糖。产品制备工艺如实施例1。
本产品中，2’-岩藻糖基乳糖的含量约为3000mg/100g粉，换算为奶液的含量为4230mg/L；乳糖-N-四糖的含量约为1500mg/100g粉，换算为奶液的含量为2115mg/L。
实施例3、婴儿配方奶粉(制备1000千克)
生牛乳1000千克，乳糖223千克，乳清蛋白粉WPC34％75千克，脱盐乳清粉D90 175千克，葵花油105千克，大豆油45千克，玉米油23千克，α-乳清蛋白粉10千克，β-酪蛋白粉10千克，低聚果糖粉3千克，低聚半乳糖浆25千克，母乳低聚糖组合物1千克，复配营养素18.85千克，DHA12千克，ARA 14千克，双歧杆菌0.1千克，核苷酸0.6千克。
其中复配营养素包括复配维生素营养包约3.5千克、氯化胆碱营养包约1.5千克、钙粉营养包约10千克、矿物质营养包约1千克、氯化镁营养包约0.85千克和氯化钾营养包约2千克，各营养包的基料为乳糖。产品制备工艺如实施例1。
本产品中，2’-岩藻糖基乳糖的含量为80mg/100g粉，换算为奶液的含量为112.8mg/L；乳糖-N-四糖(lacto-N-tetraose，LNT)为20mg/100g粉，换算为奶液的含量为28.2mg/L。
母乳低聚糖组合物改善肠道微环境健康功效实验
实验方法
从捐献者处获得婴儿粪便样本(所有受试者婴儿均为常规婴儿配方粉喂养的三月龄婴儿)，冷冻储存。将粪便样本在30分钟内化冻后，与培养基轻柔的混合，作为初始培养物质加入到批量发酵培养基中，并持续混合溶液，维持理想的混合均一度。因为化冻时间一致，各组在初始的细菌组成相似。对发酵过程中的短链脂肪酸、pH、气压和菌群进行测定。本实验中所有HMO原料来自供应商Jennewein。具体实验过程如下：
样品前处理：
从婴儿粪便捐献者处通过尿布多次采集粪便。将每次采集的粪便转运到试管，并在-20℃条件下储存。将多次采集的粪便样本解冻后混合，使用灭菌的氯化钠溶液(0.9％(w/v))在厌氧操作台中进行稀释溶解(气相：81％N2、15％CO2和4％H2，Bactron300，SheldonManufacturing，Cornelius，USA)。通过加入灭菌的玻璃球进行混匀，再进行充分混合(2000rpm)。将粪便溶液与SIEM培养基以5：82(v/v)比例混合，作为粪便培养液。
小批量发酵：
取10mL婴儿粪便菌群并在厌氧条件下转移到发酵瓶进行小批量发酵。在43mL基底缓冲液(用于调整pH并模拟相应的远端结肠环境)的基础上，每个发酵瓶中还含有添加了不同组别HMO单体或组合物的20mL PBS缓冲液(用于溶解和带入HMO受试物质)，每个发酵瓶中的各HMO单体或组合物的终浓度均为2g/L。另设对照组不添加HMO。小瓶在37℃震动条件下孵育。孵育时，在0、6小时、24小时和48小时检测气压(使用气体压力计测定发酵瓶中的压力)，随后取样检测pH和短链脂肪酸。重复测定三次。
短链脂肪酸测试方法为：使用气象色谱仪GC-2014(Shimadzu，'s-Hertogenbosch,Netherlands)对样品中的短链脂肪酸进行测定。通过毛细管柱(EC-1000,Econo-Cap,25mm×0.53mm,1.2μM,Alltech,Laarne，Belgium)分离样品中各脂肪酸后，使用火焰电离检测器进行检测，其中进样器温度设为100℃，检测器温度设为220℃，使用氮气为载气，2-甲基乙酸为内标。
在HMO干预期间，各组的气体产量通过测量气压变化来比较。对短链脂肪酸的分析包括异戊酸，还分析了甲酸、乙酸、丙酸、丁酸、异丁酸和乳酸，各物质通过HPLC进行分析。
数据分析：
对于数据结果进行Two way ANOVA的统计分析，并采用Tukey’s multiplecomparisons test进行显著性差异分析。两个组若有显著性差异，且p<0.05，则用星号*表示。两个星号**表示p<0.01。三个星号***表示p<0.001。
实验结果
(1)2’-FL与LNT组合物抑制/减少异戊酸的产生
本实验中，设置以下多组受试组别，各组中HMO添加情况如下(除对照组未添加HMO外，其余每个发酵瓶中的HMO的总终浓度均为2g/L)：
对照组：未添加HMO(即仅添加缓冲液)；
试验组1：添加2’-FL与LNT组合物，2’-FL与LNT质量比1：1；
试验组2：添加2’-FL与LNT组合物，2’-FL与LNT质量比4：1；
比较组1：仅添加2’-FL；
比较组2：仅添加LNT；
比较组3：添加LNT与3’-SL组合物，LNT与3’-SL质量比6：1。
各受试组在0、6小时、24小时和48小时时产异戊酸情况请参见图1及表1。
表1
| 发酵48h后，产异戊酸 | 是否有显著性差异 | P值 |
| 2’-FL+LNT 1:1vs.对照 | ** | 0.0078 |
| 2’-FL+LNT 4:1vs.对照 | ** | 0.0084 |
| LNT+3’-SL 6:1vs.对照 | 否 | 0.3023 |
| 2’-FL vs.对照 | * | 0.0292 |
| LNT vs.对照 | * | 0.0414 |
在发酵48小时后，对于产生异戊酸的情况进行了分析，发现相比对照，各HMO组合物或单体均有降低异戊酸的趋势。其中，单独的2’-FL与LNT均显著降低了异戊酸(P<0.05)，而质量比1：1和4：1的2’-FL+LNT组合物更加显著地降低了异戊酸(P<0.01)，体现了组合物在抑制/减少肠道异戊酸产生方面的协同效应。
(2)2’-FL与LNT组合物对肠道菌群发酵产气及产其他酸性能的影响
本实验中，考察了2’-FL与LNT组合物对肠道菌群发酵产气及产其他酸性能的影响。其中，设置以下多组受试组别，各组中HMO添加情况如下(除对照组未添加HMO外，其余每个发酵瓶中的HMO的总终浓度均为2g/L)：
对照组：未添加HMO(即仅添加缓冲液)；
试验组1：添加2’-FL与LNT组合物，2’-FL与LNT质量比1：1；
试验组2：添加2’-FL与LNT组合物，2’-FL与LNT质量比2：1；
试验组3：添加2’-FL与LNT组合物，2’-FL与LNT质量比4：1；
比较组1：仅添加2’-FL；
比较组2：仅添加LNT。
各受试组经婴儿粪便发酵后产pH情况请参见图2。几乎所有的受试HMO和HMO组合物对于培养基的酸化(即降低pH)作用效果都相似。说明各受试HMO组合物发酵后都能产生一定量的短链脂肪酸作为代谢产物。
各受试组经婴儿粪便发酵后气压情况请参见图3。各受试组均具有一定的发酵产气能力，特别是2’-FL与LNT质量比4：1组产生的气压相比其他组别更高(图3)。
各组HMO组合物经婴儿粪便发酵后产生短链脂肪酸的情况分别参见图4和图5。可以看出，本发明的2’-FL与LNT组合物各受试组均能一定程度上促进有益的短链脂肪酸包括甲酸、乙酸、丙酸、丁酸和/或乳酸的产生，并减少异丁酸的产生。
Claims (14)
1.一种配方奶粉在制备具有改善肠道微环境健康功效的食品中的应用，该配方奶粉中含有2’-岩藻糖基乳糖与乳糖-N-四糖，其中，2’-岩藻糖基乳糖与乳糖-N-四糖的质量比为(1~4)：1，且以配方奶粉的总质量计，2’-岩藻糖基乳糖与乳糖-N-四糖在配方奶粉中的总含量为18-5500mg/100g粉，或换算为奶液的含量为25-7755mg/L；其中所述改善肠道微环境健康包括减少远端结肠异戊酸的产生。
2.根据权利要求1所述的应用，以配方奶粉的总质量计，该配方奶粉中的总蛋白含量为10~20g/100g，乳清蛋白占总蛋白的比例为38%~70%，α-乳清蛋白含量为1~3 g/100g，β-酪蛋白含量为0~4 g/100g，脂肪含量为15~29g/100g，亚油酸含量为1800~5000mg/100g，α-亚麻酸含量200~500mg/100g，膳食纤维含量0.95~6.3g/100g，碳水化合物含量为50~58g/100g。
3.根据权利要求2所述的应用，其中，所述膳食纤维包括母乳低聚糖。
4.根据权利要求3所述的应用，其中，所述膳食纤维还包括低聚半乳糖和/或低聚果糖。
5.根据权利要求1或2所述的应用，其中，以配方奶粉的总质量计，所述2’-岩藻糖基乳糖与乳糖-N-四糖在配方奶粉中的总含量为40-5000 mg/100g粉，或换算为奶液的含量为56-7050 mg/L。
6.根据权利要求1所述的应用，2’-岩藻糖基乳糖在乳粉中的含量至少为20 mg/100g粉。
7.根据权利要求1所述的应用，2’-岩藻糖基乳糖在乳粉中的含量为80-3000 mg/100g粉。
8.根据权利要求1所述的应用，2’-岩藻糖基乳糖在乳粉中的含量为100-2700 mg/100g粉。
9.根据权利要求1或5所述的应用，乳糖-N-四糖在乳粉中的含量至少为20 mg/100g粉。
10.根据权利要求9所述的应用，乳糖-N-四糖在乳粉中的含量为20-2500 mg/100g。
11.根据权利要求9所述的应用，乳糖-N-四糖在乳粉中的含量为100-2000mg/100g。
12.根据权利要求1所述的应用，其中，配方奶粉为婴幼儿配方粉。
13.权利要求1所述的应用，其中，所述配方奶粉是按照以下制备方法得到的，该方法包括：
采用湿法或干法或干湿复合生产工艺，将所述2’-岩藻糖基乳糖与乳糖-N-四糖与配方中的其他原料混合，制备所述配方奶粉。
14.根据权利要求1所述的应用，其中，
所述改善肠道微环境健康还包括：减少远端结肠异丁酸的产生、降低肠道pH值、在肠道系统中作为益生元被肠道菌群利用并产气，和/或调控肠道系统中有益的短链脂肪酸的产生，所述有益的短链脂肪酸包括甲酸、乙酸、丙酸、丁酸和/或乳酸。
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Legal Events
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| PB01 | Publication | ||
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| GR01 | Patent grant | ||
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