特殊医学用途配方食品(foods for special medical purposes,FSMP)简称“特医食品”,是指为满足特定人群对营养素特殊需要而加工的配方食品[1]。根据营养组成差异可分为全营养配方食品、特定全营养配方食品和非全营养配方食品[2]。全营养配方食品可作为单一营养源满足无特殊营养限制人群的营养需求,其液体产品全营养乳富含蛋白质、脂肪、碳水化合物等成分,因营养素全面,无需复水操作特点成为特医食品中的一种主要形式[3-4]。

脂肪是人体三大营养素之一,对满足机体生理需求、维持人体健康发挥着重要作用。脂肪酸是构成脂肪的重要组成部分[5],分为饱和脂肪酸(saturated fatty acids,SFA)、单不饱和脂肪酸(monounsaturated fatty acids,MUFA)和多不饱和脂肪酸(polyunsaturated fatty acid,PUFA)[6],在人体代谢、健康和疾病中起着关键作用[7]。其中,MUFA可降低冠心病等发病风险[8],PUFA有抗癌、改善细胞等功效[7, 9-12],过多的SFA会导致肥胖,注意力下降[13],增加动脉硬化、糖尿病等风险[14]。必需脂肪酸是指维持机体功能不可缺少且机体不能合成,必须由食物提供的脂肪酸,包括α-亚麻酸和亚油酸。不饱和脂肪酸(unsaturated fatty acid,USFA)根据分子中的双键位置可分为ω-3脂肪酸和ω-6脂肪酸,中国营养协会建议膳食中的ω-3与ω-6脂肪酸的比例为1∶4～1∶6为宜。

脂肪酸易受光、热等因素影响,发生氧化变质[15]。食品加工及贮藏过程中,脂肪酸易氧化分解,导致饱和度增加或转变为反式脂肪酸(trans fatty acids,TFA)。丁瑞雪[16]发现,杀菌过程可使巴氏杀菌乳中的脂肪发生降解。植物油多次加热后,亚油酸和α-亚麻酸含量显著降低[17]。将大豆油、玉米油和葵花籽油加热到180 ℃,出现了2种新脂肪酸(C8:0和C12:0)[18]。婴儿配方食品用微波加热至37 ℃后,月桂酸、肉豆蔻酸和丁酸含量增加[19]。李子琰等[20]发现,贮存30 d后,4 ℃保藏的全营养乳中SFAs含量增加3.38%,USFAs含量衰减2.88%;25 ℃保藏的全营养乳中硬脂酸含量增加23.16%(P<0.05),α-亚麻酸浓度降低8.21%(P<0.05)[21]。

近年来,随着特殊医学用途配方食品逐步走进大众视野,液态全营养配方食品的研发日渐火热,然而该类食品在加工和贮藏过程中的脂肪酸含量变化规律尚不清晰,本研究旨在分析脂肪酸在液态全营养配方乳加工及贮藏中的变化规律,为全营养乳的加工及保藏提供参考依据。

1 材料与方法

1.1 材料与试剂

高油酸葵花籽油、大豆油、磷脂,青岛高科技工业园海博生物技术有限公司;中链甘油三酯,丹尼斯克有限公司;麦芽糊精、分离乳清蛋白、酪蛋白酸钙、抗性糊精、菊粉、复配维生素、复配微量元素、复配常量元素、复配食品胶体,北京艾博尔生物科技有限公司。

焦性没食子酸、氯化钠,西陇化工股份有限公司;异辛烷、15%三氟化硼-甲醇、十一烷酸甘油三酯、37种脂肪酸混标、8种反式脂肪酸混标、8种亚麻酸顺反异构体混标,上海安谱实验科技股份有限公司;氢氧化钠、石油醚,现代东方科技发展有限公司;甲醇、无水乙醇、氨水,福晨(天津)化学试剂有限公司;氢氧化钾、正庚烷,大茂化学试剂有限公司;硫酸氢钠,上海阿拉丁试剂有限公司;盐酸,北京通广精细化工公司;无水乙醚,天津富宇精细化工有限公司;无水硫酸钠,北京试剂有限公司。

1.2 仪器与设备

HomoLab高压均质机,意大利FBF公司;T25剪切机、RV10旋转蒸发仪,广州艾卡仪器设备有限公司;GC-2010 Plus气相色谱仪,岛津企业管理(中国)有限公司;H.H.SS电热恒温水浴锅,上海医疗器械三厂;DHG-9145A电热鼓风干燥箱,上海恒科学仪器有限公司;YXQ-LS30SⅡ立式压力蒸汽灭菌锅,上海博迅医疗生物仪器;PL203电子精密天平,梅特勤-托利多仪器(上海)有限公司。

1.3 全营养乳的制备方法

1.3.1 全营养乳制备工艺

在水中依次投入麦芽糊精、乳清分离蛋白、酪蛋白酸钙、抗性糊精和菊粉,搅拌溶解。在料液中依次投入复配维生素、复配宏量元素、复配微量元素、复配食品胶体,搅拌溶解。在料液中边剪切(10 000 r/min)边加入葵花籽油、大豆油、中链甘油三酯及磷脂,制得粗乳液。将粗乳液在80 ℃、5 min条件下进行前杀菌处理,水浴降温至60 ℃后进行高压均质(30 MPa),灌装,于121 ℃、15 min条件下进行二次灭菌,制得全营养乳。

1.3.2 前杀菌样品制备条件

按照1.3.1节制备全营养乳,将前杀菌条件分别调整为80 ℃、5 min和90 ℃、5 min,制得前杀菌乳。前杀菌乳不进行二次灭菌处理。

1.3.3 后杀菌样品制备条件

按照1.3.1节制备全营养乳,将二次灭菌参数分别调整为121 ℃、10 min,121 ℃、15 min和121 ℃、30 min,制得全营养乳。

1.4 全营养乳保藏条件

1.4.1 常温保藏条件

按照1.3.1节制备全营养乳,将全营养乳置于(25±2) ℃的恒湿恒温箱中进行保藏,分别在第0、30、60天取样,测定脂肪酸含量。

1.4.2 加速保藏条件

按照1.3.1节制备全营养乳,将全营养乳置于(37±2) ℃的恒湿恒温箱中进行保藏,分别在第0、30、60天取样,测定脂肪酸含量。

1.5 脂肪酸测定方法

1.5.1 分析条件

色谱柱:CD-2560(100 m×0.25 mm×0.20 μm),进样口温度:250 ℃,隔垫吹扫:3 mL/min,分流比:10∶1,柱温:程序升温,起始温度130 ℃,保持5 min,以4 ℃/min升至250 ℃保持20 min,FID检测器温度:250 ℃,氮气流速:1.0 mL/min,氢气流速:40 mL/min,空气流速:400 mL/min,尾吹:25 mL/min,进样量:1 μL。

1.5.2 原料油脂脂肪酸测定

称取试样60.0 mg至具塞试管中,加入2.0 mL十一碳酸甘油三酯内标液(5.00 mg/mL)。加入4.0 mL异辛烷溶解,加入200 μL氢氧化钾-甲醇溶液(2 mol/L),盖上玻璃塞振摇30 s后静置至澄清。加入1.0 g硫酸氢钠,猛烈振摇,待盐沉淀后,将上清液过0.22 μm有机膜使用气相色谱测定。

1.5.3 原料油脂反式脂肪酸测定

称取试样60.0 mg至具塞试管中,加入4.0 mL异辛烷溶解试样后加入200 μL氢氧化钾-甲醇溶液,盖塞振摇30 s后静置至澄清。加入1.0 g硫酸氢钠,猛烈振摇30 s,4 000 r/min离心5 min,上清液过0.22 μm有机膜使用气相色谱测定。

1.5.4 全营养乳脂肪酸测定

称取试样2.0 g至平底烧瓶,加入2.0 mL十一烷酸甘油三酯内标液、100.0 mg焦性没食子酸、2.0 mL 95%(体积分数)乙醇和4.0 mL水,混匀后加入5.0 mL氨水混匀。70 ℃水浴40 min,每10 min振荡1次。冷却室温后加入10.0 mL 95%乙醇混匀。转移至分液漏斗,用50.0 mL石油醚乙醚(体积比1∶1)混合液冲洗后合并至分液漏斗。振荡5 min,静置10 min。将醚层收集至平底烧瓶,重复3次,最后用石油醚乙醚混合液冲洗分液漏斗,旋蒸至干,为脂肪提取物。加入8.0 mL氢氧化钾-甲醇溶液,连接回流冷凝器,80 ℃水浴回流至油滴消失,从冷凝器上端加入7.0 mL 15%三氟化硼-甲醇溶液,水浴回流2 min,少量水冲洗冷凝器,停止加热,迅速冷却至室温。加入15.0 mL正庚烷,振摇2 min后加入15.0 mL饱和氯化钠溶液,静置分层。吸5.0 mL上层液至试管,加入 5.0 g无水硫酸钠,振摇1 min,静置5 min,上清液过0.22 μm有机膜使用气相色谱测定。

1.5.5 全营养乳反式脂肪酸测定

称取试样10.0 g至锥形瓶,加入10.0 mL盐酸混匀,70 ℃水浴约45 min,每5 min振荡1次,结束后加入10.0 mL乙醇混匀,冷却室温后转移至分液漏斗,使用25.0 mL乙醚分2次润洗,合并至分液漏斗,振摇1 min,石油醚乙醚混合液冲洗瓶塞瓶口,静置约15 min,收集有机相,上述重复提取3次,合并全部有机相过适量无水硫酸钠,少量石油醚乙醚混合液润洗,收集至100 mL量筒,乙醚定容。准确移取50.0 mL至恒重烧瓶,50 ℃旋蒸至干后于105 ℃下烘干,计算脂肪含量;另50.0 mL有机相50 ℃下旋蒸至干,称取60.0 mg于10 mL试管中加入4.0 mL异辛烷充分溶解,加入0.2 mL 氢氧化钾-甲醇溶液,涡旋1 min,加入1.0 g硫酸氢钠,涡旋30 s,4 000 r/min离心5 min,上清液过0.22 μm有机膜使用气相色谱测定。

2 结果与分析

2.1 全营养乳油脂原料的脂肪酸组成

全营养乳中的脂肪酸由葵花籽油、大豆油、中链甘油三酯(medium-chain triglycerides,MCT)和磷脂提供,原料油中的脂肪酸含量如表1所示。全营养乳原料油中的SFAs、MUFAs和PUFAs的含量分别为0.94、1.46、1.08 g/100 g,其中SFAs主要为C8:0(辛酸)、C10:0(葵酸)、C16:0(棕榈酸)、C18:0(硬脂酸)、C20:0(花生酸)、C22:0(山嵛酸);MUFA主要为C18:1n9c(油酸);PUFAs主要为C18:2n6c(亚油酸)和C18:3n3(α-亚麻酸)。原料油中仅大豆油有TFAs检出,折合全营养乳中TFAs的含量为0.013 g/100 g,低于预包装食品营养标签的标识值(0.3%)。此外,全营养乳中ω-3系和ω-6系脂肪酸的比例为1∶6,符合膳食推荐比例。

2.2 加工过程对全营养乳中脂肪酸影响

2.2.1 前杀菌过程

全营养乳的加工周期较长,加工过程中的微生物生长可能会引发腐败变质,工业生产中通常要对半成品进行前杀菌处理。本研究对比了无前杀菌、80 ℃前杀菌和90 ℃前杀菌对全营养乳中脂肪酸的影响。如图1所示,前杀菌过程中,全营养乳中的SFAs含量呈上升趋势,USFAs含量呈下降趋势。80 ℃前杀菌条件下,全营养乳中的油酸和亚油酸分别衰减了2.84%和3.11%;90 ℃前杀菌条件下,全营养乳中的油酸和亚油酸分别衰减了5.44%和3.12%。丁瑞雪[16]发现,经加热处理(>90 ℃)后牛乳中的PUFAs含量呈下降趋势,与本研究结果一致。全营养乳中TFAs含量随加热温度升高而增加,经80 ℃和90 ℃前杀菌处理后分别从0.013%增加到了0.020%、0.037%,加热过程中TFAs的生成量与加热温度密切相关[22]。

2.2.2 后杀菌过程

后杀菌(二次灭菌)是预包装食品常用的杀菌工艺,可有效杀灭产品中残存微生物,确保终端产品在保质期内不会腐败变质,然而较强的杀菌强度可能会破坏其脂肪酸组成。本研究对比了无后杀菌,121 ℃后杀菌10、15、30 min对全营养乳中脂肪酸的影响。如图2所示,在3种条件下,乳中SFAs含量总量随杀菌时间延长而显著上升,分别增加13.98%、16.62%和26.48%;USFAs含量则显著下降,其中油酸分别衰减了7.52%、23.83%和29.99%;亚油酸含量分别衰减了4.24%、4.45%和23.91%,α-亚麻酸含量分别衰减了0.81%、1.61%和6.45%。可以看出植物油经长时间加热后油酸、亚油酸、α-亚麻酸含量显著降低[17]。全营养乳在121 ℃后杀菌10、15、30 min后,TFAs总量从0.013%分别增加到了0.051%、0.072%和0.112%;虽然含量显著增加,但仍未达到预包装食品营养标签的标示值(0.3%),可记为0。因此,全营养乳热处理过程中应在确保杀菌效果的同时,尽可能选择强度较低的杀菌条件。

2.3 保藏过程对全营养乳中脂肪酸影响

2.3.1 常温保藏

为探究全营养乳中脂肪酸在保藏过程的变化规律,在(25±2) ℃下开展了为期2个月的货架期模拟试验,分别于第0、30、60天测定乳中脂肪酸含量。如图3所示,常温保藏期间,全营养乳中的SFAs总量整体呈上升趋势,30 d和60 d后分别增加11.82%和32.15%;USFAs含量呈下降趋势,其中油酸的衰减程度最大,60 d后衰减36.66%;TFAs含量在30、60 d后分别增加到了0.118%和0.292%。常温保藏30 d后产品中的ω-3系和ω-6系脂肪酸的比例未发生变化,仍为1∶6;60 d后变为1∶8,超出了最佳比例。等[23]发现在不同的光照条件下,食品脂肪酸谱会有显著差异,光照12 h后,SFAs含量增加23.11%;USFAs中油酸、亚油酸、花生四烯酸和二十碳五烯酸含量衰减程度较大,分别为29.66%、1.50%、1.79和8.69%。本试验中产品脂肪酸含量变化较大,可能是因为未进行避光处理所致。

2.3.2 加速保藏

加速保藏试验指将产品置于更剧烈的环境中加快变质过程,短期内预测产品保质期。在(37±2) ℃下开展了为期2个月的加速保藏试验,分别在第0、30、60天时测定全营养乳的脂肪酸含量。如图4所示,加速保藏期间乳中脂肪酸变化趋势与常温保藏一致,但SFAs含量的增加和USFAs含量的衰减进一步加剧,60 d后油酸、亚油酸、α-亚麻酸分别衰减40.71%、7.47%、21.31%,TFAs含量从0.072%增加到了0.462%。在保藏过程中,因脂肪持续氧化,乳中脂肪酸饱和度会逐渐增加[20],可通过添加姜黄素、葡萄籽提取物等抗氧化成分延缓油脂腐败,以延长食品保质期[24]。

3 结论与讨论

本研究通过二次灭菌工艺制备全营养乳,研究了全营养乳在不同热加工及保藏条件下脂肪酸变化规律。结果表明,前杀菌过程中配方乳的SFAs和TFAs含量与加工时间、温度呈正相关,USFAs含量呈相反趋势;后杀菌过程中,其脂肪酸谱发生显著变化。在25 ℃及37 ℃保藏期间配方乳中SFAs和TFAs含量均显著增加,而USFAs含量呈显著下降趋势。因此全营养乳热加工过程中应采用较低的杀菌温度及较短的时间以降低乳中油脂营养的损失。先前研究表明,保藏过程中其他重要参数(光照等)也会增加SFAs含量,而USFAs含量会发生衰减[25]。因此后续试验可尝试不同光线强度及避光保藏,或添加抗氧化成分提高油脂氧化稳定性,从而更好地保证食用安全[26]。研究结果对指导全营养乳加工、贮藏以及推动我国全营养配方食品行业的发展奠定了基础。

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Research on change of fatty acids in processing and storage of total nutrient emulsion

LI Zishuo1,2, LIU Jia2, DING Zhenjiang2, YANG Zongling2, ZHOU Fangzheng2, XIA Kai2, LIU Shiwei2, YUAN Peng2, DUAN Shenglin2, WANG Yongxia1*, LIU Jinyang2*

1(College of Life Science and Food Engineering, Hebei University of Engineering, Handan 056000, China)2(China National Research Institute of Food and Fermentation Industries Co.Ltd., Beijing Key Laboratory of the Innovative Development of Functional Staple and Nutritional Intervention for Chronic Diseases, Beijing 100015, China)

ABSTRACT This study aimed to explore the changes in fatty acids of total nutrient emulsion in foods for special medical purposes under different thermal processing and storage conditions, providing a reference for the research, development, and industrial application of total nutrient emulsion.This experiment used secondary bactericidal to prepare a total nutrient emulsion.This study analyzed the changes in fatty acids during pre-bactericidal (80 ℃/90 ℃, 5 min), post-bactericidal (121 ℃, 10 min/15 min/30 min), room temperature storage (25 ℃, 0 day/30 days/60 days), and accelerated storage (37 ℃, 0 day/30 days/60 days) of total nutrient emulsion.Results showed that during the pre-bactericidal process, as the bactericidal temperature increased, the content of saturated fatty acids and trans fatty acids in the total nutrient emulsion increased, while the content of unsaturated fatty acids decreased.During the post-bactericidal process, as the bactericidal time prolonged, the content of unsaturated fatty acids decreased, with oleic acid decreasing by 9.69%, 23.83%, and 29.99% under heating conditions of 10 min, 15 min, and 30 min, respectively.During storage at room temperature and accelerated storage, the content of saturated fatty acids and trans fatty acids increased, while unsaturated fatty acids showed the opposite trend.After 60 days of storage at room temperature, the content of saturated fatty acids significantly increased, and oleic acid, linoleic acid, and alpha-linolenic acid decreased by 36.66%, 6.43% and 14.70%, respectively.After 60 days of accelerated storage, the contents of oleic acid, linoleic acid, and alpha-linolenic acid significantly decreased, decreasing by 40.71%, 7.47%, and 21.31%, respectively.During the processing and storage of total nutrient emulsion, the content of saturated and trans fatty acids showed an upward trend, while unsaturated fatty acids showed a downward trend.The changing trend of fatty acids was positively correlated with heating intensity, heating time and, storage time.

Key words total nutrient emulsion; fatty acid; trans fatty acids

DOI：10.13995/j.cnki.11-1802/ts.041576

引用格式：李梓硕,柳嘉,丁振江,等.脂肪酸在全营养乳加工及贮藏过程中的变化规律[J].食品与发酵工业,2025,51(18):269-274.LI Zishuo,LIU Jia,DING Zhenjiang, et al.Research on change of fatty acids in processing and storage of total nutrient emulsion[J].Food and Fermentation Industries,2025,51(18):269-274.

第一作者：硕士研究生(王永霞教授和刘金洋高级工程师为共同通信作者,E-mail:wyxhd2004@126.com;liujinyangphd@126.com)

基金项目：糖尿病特定全营养配方食品关键技术体系研究与产业化应用示范(ZQ2022YY02)

收稿日期：2024-11-13,改回日期:2025-01-07