CN115918729A - 一种模拟母乳脂肪球结构乳液及其制备方法 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及一种模拟母乳脂肪球结构乳液及其制备方法，属于婴儿配方食品制备技术领域。本发明以母乳为参照对象，在其中添加MFGM以及OPO结构酯，通过改进乳液制备过程中MFGM的引入顺序，将MFGM在高压均质前优先引入，并减小均质过程的压力到5Mpa，以实现对母乳脂肪在脂肪酸组成、脂肪球粒径大小和脂肪球界面组成三方面的模拟。本发明可为母乳化婴儿配方奶粉的生产工艺提供技术参考，同时本发明的模拟母乳脂肪球结构乳液能改善婴儿配方奶粉喂养婴儿脂肪利用不足的情况，也能够促进新生儿大脑和神经发育，提高认知能力和抗感染能力，提高新生儿对脂肪酸和钙质的吸收，更易于婴幼儿脂肪消化吸收。
Description
技术领域
本发明属于婴儿配方食品制备技术领域，具体涉及一种模拟母乳脂肪球结构乳液及其制备方法。
背景技术
母乳是新生儿生长发育的最佳食物来源，脂肪是母乳中最大的能量来源，母乳中脂肪含量约为3％～5％，可为出生六个月内的婴儿提供其所需能量的45％-55％。然而不幸的是，母乳喂养往往由于母乳数量不足、母亲健康问题或无法改变的工作环境等原因无法实现，为了满足新生儿的营养需求，婴儿配方奶粉喂养在新生儿健康成长中起着重要作用。因此，婴儿配方奶粉作为母乳的替代品和补充品，也必须要能满足婴幼儿生长发育所需要的各种营养物质，尽可能地与母乳具有相似的营养和功能特性。随着科学家对母乳及其成分的了解，逐渐提出“母乳化”的婴儿配方产品，大部分婴幼儿配方乳粉脂质主要从脂肪酸和其他复杂脂质几个特征维度模拟母乳，通过多种植物油复配组合添加到产品中，使产品中的对的脂肪酸组成与母乳相似，通过添加1,3-二油酸-2-棕榈酸甘油三酯(1,3-dioleoyl-2-palmitoyl triglyceride,OPO)结构脂提高婴儿配方奶粉中sn-2位棕榈酸含量。虽然植物油和OPO结构脂在婴儿配方奶粉中的应用使其脂肪酸组成和甘油三酯(TAG)结构更接近母乳，但在脂肪球结构方面与母乳仍有较大差距，主要表现在脂肪球粒径大小和球界面组成两个方面。脂肪球的这种结构差异除了影响脂质的消化吸收外，对婴幼儿的生长发育和健康也有着不可低估的作用。母乳脂肪球的界面组成可以保护婴幼儿免受感染，通过膜糖蛋白充当细菌和病毒的配体阻止病原体在肠道粘膜的附着，通过消化过程释放游离脂肪酸和单甘酯脂肪引发病毒、细菌和原生动物的裂解。
母乳脂肪球的粒径分布较广，大约分布于0.2～15μm范围内，平均直径约为3-5μm，脂肪球内部核心主要为TAG，外侧被10～20nm厚的三层膜结构包裹，被称为MFGM，由极性脂质、膜蛋白及胆固醇等组成。极性脂质是MFGM的主要成分，不到总脂肪的1％。磷脂中甘油磷脂主要是磷脂酰胆碱(PC)、磷脂酰乙醇胺(PE)、磷脂酰丝氨酸(PS)和磷脂酰肌醇(PI)，鞘脂类主要是鞘磷脂(SM)和质量分数较少的神经节苷脂和脑苷脂。甘油磷脂的乳化性能对脂质在胃里的消化具有重要的作用，SM对肠道胆固醇吸收具有重要的作用，神经节苷脂和脑苷脂对肠道的健康至关重要。
目前市售婴儿配方奶粉多以脱脂乳粉和生牛乳为原料，其中往往会添加植物油等其他来源油脂以模拟母乳脂肪酸组成，这就使得其脂肪结构变得十分复杂，导致天然乳的原始脂肪球结构会由于生产加工时所经历的均质、杀菌等工艺受到破坏而发生改变，市售婴儿配方奶粉的脂肪球粒径主处要于亚微米级，约为0.4um左右，外部主要被一层较厚乳蛋白所包裹，这使得婴儿配方奶粉中缺少MFGM成分。MFGM的缺失一方面导致婴儿配方奶粉与母乳极性脂质组成存在较大差异，另一方面导致婴儿配方奶粉脂肪球缺少MFGM的包裹，不易于婴幼儿脂肪的消化吸收。近年来，随着乳制品加工技术的进步，已有很多MFGM产品在市场上出售，并且也有部分品牌的婴儿配方奶粉中添加了MFGM，MFGM的添加能够使婴幼儿配方奶粉的营养功能更接近母乳，给婴儿带来了许多健康益处。然而，婴儿配方奶粉中MFGM的添加仅仅是在成分上进一步实现了母乳化，并没有改变婴儿配方奶粉的脂肪球结构，即使是添加MFGM的婴儿配方奶粉，其脂肪球粒径依然较小，TAG外部仍被较厚的乳蛋白所包裹，MFGM多以游离形式存在于乳液的水相当，因此，构建模拟母乳脂肪球结构的婴儿配方奶粉至关重要。
此外，研究发现婴儿配方奶粉的脂肪酸组成会影响婴儿对脂肪和能量的吸收。母乳中的主要脂肪酸为有油酸、棕榈酸、亚油酸、肉豆蔻酸、硬脂酸以及中链脂肪酸(C8:0-C12:0)等。然而，牛乳基婴儿配方奶粉多以脱脂乳粉或生牛乳为原料，不能够满足母乳的脂肪酸组成，而植物油来源广泛多样，并且植物油中脂肪酸组成也十分丰富，当不同植物油按照一定比例混合后便可得到接近母乳脂肪酸组成的脂肪。椰子油是中链饱和脂肪酸肉豆蔻酸的主要来源，大豆油是亚油酸、油酸和α-亚麻酸的重要来源，a-亚麻酸在体内可转化为二十二碳六烯酸和二十碳五烯酸。因此，本发明依据母乳主要脂肪酸，选用多种商业化植物油按照一定比例混合，使本发明的模拟母乳脂肪球结构乳液在脂肪酸组成上实现“母乳化”。
目前，很多研究人员都使用MFGM作为乳化剂，通过高压均质技术制备MFGM包裹的脂肪球乳液，如Lopez等利用黄油乳清乳化无水奶油制备出MFGM片段包裹的脂滴，并评价了该乳液的物理稳定性及pH对功能性质的影响，结果表明乳液储存30天后无聚集，pH的变化影响乳液的微观结构和流变性能。Lou分别制备了酪蛋白和极性脂质包裹的脂肪球乳液，发现相对于酪蛋白包裹着的脂滴，由极性脂质包裹着的脂滴表在消化后期表现出较高的游离脂肪酸释放，并且极性脂质包裹的脂滴稳定性更高。
中国专利申请CN 111328882 A公开了一种仿人乳脂肪球结构乳液的制备方法，该乳液以OPO结构酯与混合植物油为芯材，MFGM为乳化剂，通过高速剪切结合超声乳化法制备乳液，平均粒径与母乳脂肪球高度相似，且其脂肪酸的组成和乳液表面结构更接近母乳。
然而，以上制备方法和专利均是使用MFGM作为单一乳化剂来制备模拟母乳脂肪球结构的乳液，但是在婴儿配方奶粉的中，乳蛋白也是十分重要的成分，表现出优异的乳化特性，如何在乳蛋白和MFGM共存体系中仍保持MFGM包裹的脂肪球结构以上制备方法和专利还未提及。
发明内容
有鉴于此，本发明的目的是制备一种模拟母乳脂肪球结构乳液。所述模拟母乳脂肪球结构乳液可实现对母乳脂肪酸、脂肪球粒径大小和脂肪球界面组成三方面的最大程度模拟，以实现婴儿配方奶粉的深入母乳化及改善婴儿配方奶粉喂养脂肪利用不足的情况，具有较高的实际使用价值。
具体地，本发明所述模拟母乳脂肪球结构乳液不仅能够在脂肪组成、脂肪球粒径大小和脂肪球界面组成方面最大程度实现了母乳化，同时还从脂肪消化及乳液稳定性等方面进行了控制，实现了母乳脂肪层面的较为全面的模拟，可以用于改善婴儿配方奶粉喂养婴儿出现的脂肪利用不足的情况。此外，该乳液体系更为全面的模拟了母乳的状态，将酪蛋白和乳清蛋白引入到了乳液中，同时各组分含量比例也与母乳十分接近。
为了实现上述目的，本发明提供如下技术方案：
一种模拟母乳脂肪球结构乳液，所述乳液的各组分质量百分比为：超纯水94.45％、混合油脂3.5％、乳蛋白1.55％、乳脂肪球膜(MFGM)0.5％；；其中，所述乳蛋白是由乳清蛋白和酪蛋白按照质量比6:4组成。
可选地，所述混合油脂包括如下组成，以质量百分比计：
OPO结构酯13.923％、无水奶油18.702％、大豆油15.913％、葵花籽油23.687％、椰子油16.304％、棕榈油11.471％。
本发明还请求上述模拟母乳脂肪球结构乳液的制备方法，具体包括如下步骤：
1)将乳脂肪球膜(MFGM)溶解于超纯水中，搅拌水合，然后均质处理，得到乳脂肪球膜(MFGM)溶液；
2)将乳蛋白溶解于超纯水中，搅拌水合，然后均质处理，得到乳蛋白溶液；
3)将OPO结构酯、无水奶油、大豆油、葵花籽油、椰子油、棕榈油按如权利要求2所述质量比例混合，水浴融化搅拌均匀，得到混合油脂，备用；
4)将步骤3)制备的混合油脂加入至经步骤1)处理的乳脂肪球膜(MFGM)溶液中，先乳化剪切，随后均化，得到均化乳液，备用；
5)将步骤4)得到的均化乳液与步骤2)处理的乳蛋白溶液混合，经乳化剪切分散、混合均匀，即得所述模拟母乳脂肪球结构乳液。
可选地，步骤1)和步骤2)中的搅拌水合温度均为室温，搅拌水合速度均为1000rpm/min，搅拌水合时间均为12h，均质处理压力均为80Mpa，均质处理循环次数均为2次。
可选地，步骤3)中的水浴加热温度为50℃，水浴加热时间为5min。
可选地，步骤4)中的乳化剪切速度为10000rpm/min，乳化剪切时间为5min，均质压力为0～20Mpa，均质循环次数为1～5次。
具体地，均质压力为3～5Mpa，均质循环次数为1～3次。
可选地，步骤5)中的乳化剪切速度为5000rpm/min，乳化剪切时间为30s。
经由上述的技术方案可知，与现有技术相比，本发明提供的一种模拟母乳脂肪球结构乳液及其制备方法，具有如下优异效果：
(1)本发明在前期研究的基础上，更为全面的模拟了母乳体系，将乳清蛋白和酪蛋白引入到了乳液体系当中，实现了乳蛋白与MFGM共存体系中脂肪球结构的母乳化。
(2)本发明采用从脂质全面母乳的角度出发，从脂肪酸组成、脂肪球粒径大小及脂肪球界面组成三个方面入手，更为细致的模拟母乳脂肪组成和结构，不仅缩小了配方奶粉喂养和母乳喂养婴儿之间的健康结果差距，促进婴儿对脂肪酸和钙质的吸收，还能够有效改善婴儿配方奶粉喂养婴儿脂肪利用不足的情况，同时MFGM的添加能够提升婴儿认知能力，降低肠道疾病发生率，并且在神经发育和预防感染方面均油很好的作用，适用婴幼儿配方乳粉的开发。
附图说明
为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术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的前提下，还可以根据提供的附图获得其他的附图。
图1为模拟母乳脂肪球结构乳液与母乳粒径分布对比图。
图2为模拟母乳脂肪球结构乳液与母乳脂肪球结构对比图。
图3为模拟母乳脂肪球乳液在4℃储存30天的粒径变化图。
具体实施方式
下面将结合本发明实施例及说明书附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
本发明实施例公开了一种模拟母乳脂肪球结构乳液的制备方法，具体公开：
步骤一：将0.5g MFGM溶解于29.5g超纯水中，1000rpm/min，室温搅拌水合12h，然后用高压微射流均质机在80Mpa压力下均质处理2次，得到MFGM溶液；
步骤二：将0.93g乳清蛋白和0.62g酪蛋白加入到64.95g超纯水中，1000rpm/min，室温搅拌水合12h，然后用高压微射流均质机在80Mpa压力下均质处理2次，得到乳蛋白溶液；
步骤三：将0.49g OPO结构酯、0.65g无水奶油、0.56g大豆油、0.85g葵花籽油、0.57g椰子油、0.40g棕榈油在50℃水浴下融化搅拌5min以混合均匀，得到混合油脂，备用；
步骤四：将步骤三中的混合油脂加入到步骤一的MFGM溶液中，首先10000rpm/min，乳化剪切5min，然后用高压微射流均质机在0、3、5、10、15、20Mpa压力下，均质循环1、2、3、4、5次；
步骤五：然后将步骤四中得到的均化乳液与步骤二中的蛋白溶液混合，5000rpm/min，乳化剪切时间为30s，最终得到模拟母乳脂肪球结构乳液。
表1不同均质压力下模拟母乳脂肪球脂肪球粒径
从表1中我们可以看出，在不同的均质压力下，模拟母乳脂肪球乳液表现出不同的脂肪球粒径，由于之前的研究表明，母乳脂肪球的平均粒径范围在3～5μm之间，当均质压力超过5MPa时，模拟母乳脂肪球乳液的粒径小于天然母乳脂肪球范围，因此我们选择均质压力3～5Mpa作为最佳的均质参数。
表2不同均质次数下模拟母乳脂肪球脂肪球粒径
随后我们探究了在最佳均质压力下，均质次数对模拟母乳脂肪球乳液粒径的影响，从表2中我们可以看出，在不同的均质次数下，模拟母乳脂肪球乳液表现出不同的脂肪球粒径，随着均质次数增加，乳液脂肪球粒径逐渐减小，但是当均质次数在1～3次之间时，粒径之间无显著差异(P>0.05)，因此我们选择最佳的均质次数为1～3次。
此后，将得到的模拟母乳脂肪球结构乳液进行储存、检验以及模拟婴儿体外脂肪消化，实施例中的模拟母乳乳脂肪球结构乳液的体积平均粒径为3.61±0.34μm，粒径分布如图1所示，与已知文献报道的母乳粒径分布在0.1～15μm,平均直径约3～5um十分接近。
脂肪球结构也与母乳相似，脂肪球外部被磷脂包裹(如图2所示)，同时模拟母乳乳脂肪球结构乳液具有较好的稳定性，在4℃条件下储藏15d脂肪球仍保持初始结构，粒径大小与新制备是无显著差异(如图3所示)，这主要是由于外源MFGM磷脂的添加能够使乳液的脂肪球表面吸附蛋白质减少，形成的脂肪球表面电位绝对值更大，进而表现出更好的物理性。模拟婴儿体外消化结束后游离脂肪酸释放量为73.48±2.56μmol/mL，十分接近于母乳的75.68±2.34μmol/mL。
对所公开的实施例的上述说明，使本领域专业技术人员能够实现或使用本发明。对这些实施例的多种修改对本领域的专业技术人员来说将是显而易见的，本文中所定义的一般原理可以在不脱离本发明的精神或范围的情况下，在其它实施例中实现。因此，本发明将不会被限制于本文所示的这些实施例，而是要符合与本文所公开的原理和新颖特点相一致的最宽的范围。
Claims (7)
1.一种模拟母乳脂肪球结构乳液，其特征在于，所述乳液的各组分质量百分比为：超纯水94.45％、混合油脂3.5％、乳蛋白1.55％、乳脂肪球膜(MFGM)0.5％；其中，所述乳蛋白是由乳清蛋白和酪蛋白按照质量比6:4组成。
2.根据权利要求1所述的一种模拟母乳脂肪球结构乳液，其特征在于，所述混合油脂包括如下组成，以质量百分比计：
OPO结构酯13.923％、无水奶油18.702％、大豆油15.913％、葵花籽油23.687％、椰子油16.304％、棕榈油11.471％。
3.一种如权利要求1所述模拟母乳脂肪球结构乳液的制备方法，其特征在于，所述方法具体包括如下步骤：
1)将乳脂肪球膜(MFGM)溶解于超纯水中，搅拌水合，然后均质处理，得到乳脂肪球膜(MFGM)溶液；
2)将乳蛋白溶解于超纯水中，搅拌水合，然后均质处理，得到乳蛋白溶液；
3)将OPO结构酯、无水奶油、大豆油、葵花籽油、椰子油、棕榈油按如权利要求2所述质量比例混合，水浴融化搅拌均匀，得到混合油脂，备用；
4)将步骤3)制备的混合油脂加入至经步骤1)处理的乳脂肪球膜(MFGM)溶液中，先乳化剪切，随后均化，得到均化乳液，备用；
5)将步骤4)得到的均化乳液与步骤2)处理的乳蛋白溶液混合，经乳化剪切分散、混合均匀，即得所述模拟母乳脂肪球结构乳液。
4.根据权利要求3所述的一种模拟母乳脂肪球结构乳液的制备方法，其特征在于，步骤1)和步骤2)中的搅拌水合温度均为室温，搅拌水合速度均为1000rpm/min，搅拌水合时间均为12h，均质处理压力均为80Mpa，均质处理循环次数均为2次。
5.根据权利要求3所述的一种模拟母乳脂肪球结构乳液的制备方法，其特征在于，步骤3)中的水浴加热温度为50℃，水浴加热时间为5min。
6.根据权利要求3所述的一种模拟母乳脂肪球结构乳液的制备方法，其特征在于，步骤4)中的乳化剪切速度为10000rpm/min，乳化剪切时间为5min，均质压力为0～20Mpa，均质循环次数为1～5次。
7.根据权利要求3所述的一种模拟母乳脂肪球结构乳液的制备方法，其特征在于，步骤5)中的乳化剪切速度为5000rpm/min，乳化剪切时间为30s。
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