一種新型調(diào)制代乳脂的制備及其脂肪酸構(gòu)成分析

丁澤人，童剛平，李跟笑，王錫波，蔡?hào)|蘋，衛(wèi)新璞*

（1.新疆西域春乳業(yè)有限公司，新疆 呼圖壁 831299；2.新疆畜牧科學(xué)院，烏魯木齊 830063）

近年來，隨著人民生活水平的不斷提高，具備保健作用的功能調(diào)制乳粉成為人們的時(shí)尚需求，為了使調(diào)制的乳粉具備相應(yīng)的功能，需要對(duì)乳粉的各宏觀組分進(jìn)行調(diào)制，本課題組前期研究發(fā)現(xiàn)，適當(dāng)多不飽和脂肪酸比例的復(fù)合脂肪酸具備良好的降血脂功能，基于前期研究基礎(chǔ)，本文開發(fā)一種利用植物油脂復(fù)合的代乳脂，為后續(xù)降血脂功能乳粉的開發(fā)奠定必要的功能復(fù)合脂肪酸基礎(chǔ)[1～6]。

杏仁油中油酸含量最高可占總脂肪酸的75%左右，亞油酸含量偏低小于15%[7]；芝麻油含有豐富的維生素和芝麻油中特有的芝麻酚、芝麻酚林素等抗氧化物質(zhì)，使芝麻具有較高的穩(wěn)定性，耐儲(chǔ)存，不易變質(zhì)[8]；巴旦木仁油不飽和脂肪酸占94.77%，亞油酸和亞麻酸含量適當(dāng)，還含有豐富的礦物質(zhì)元素，既能滿足人體保健所需，又具較好的耐貯特性[9]，是適合制備營養(yǎng)保健油的優(yōu)質(zhì)原料；人體對(duì)菜籽油的吸收率很高，可達(dá)99%[10]。它所含的亞油酸等不飽和脂肪酸和維生素E 等營養(yǎng)成分能很好地被機(jī)體吸收，具有一定的軟化血管、延緩衰老的功效，但菜籽油中含有少量芥酸和芥子甙等物質(zhì)，一般認(rèn)為這些物質(zhì)對(duì)人體的生長(zhǎng)發(fā)育不利[11]，一般與富含不飽和酸的油脂混合食用。 近幾年?duì)I養(yǎng)學(xué)研究表明，不飽和脂肪酸不僅能夠降血脂，有利于預(yù)防心腦血管疾病，而且可以減少體內(nèi)氧化物和過氧化物的產(chǎn)生，故國際營養(yǎng)學(xué)專家主張?zhí)岣呤秤糜椭胁伙柡椭舅岬谋壤?2002 年必需脂肪酸會(huì)議上，國際營養(yǎng)學(xué)家提出三種脂肪酸的比例S∶M∶P=1∶6∶1 更為理想[12]。 中國營養(yǎng)學(xué)會(huì)理事長(zhǎng)程義勇表示[13]，我國居民從日常飲食中攝入飽和脂肪酸比例日益升高，過多的飽和脂肪酸的攝入會(huì)增加各種慢性病和心腦血管病的風(fēng)險(xiǎn)。因此，結(jié)合課題組前期研究基礎(chǔ)與后續(xù)功能乳制品的開發(fā)需要，本文適當(dāng)提高不飽和脂肪酸的比例為S∶M∶P=1∶7～9∶3～4。

改變?nèi)橹闹舅針?gòu)成或利用其他脂肪酸進(jìn)行乳脂替代能賦予乳制品新的功能特性，目前在嬰幼兒配方奶粉、中學(xué)生用調(diào)制奶粉等產(chǎn)品中已經(jīng)采用調(diào)制或替代乳脂的方法使乳制品符合相應(yīng)的能量代謝與功能要求。本文以新疆伊吾野山杏仁、巴旦木仁、芝麻和油菜籽為原料，依據(jù)四種原料GC-MS 分析所得脂肪酸組成，以S∶M∶P 比值（1∶7～9∶3～4）為求解的限定條件，建立多元齊次線性數(shù)學(xué)方程組并應(yīng)用matlab 數(shù)學(xué)分析軟件求解，結(jié)合選擇的四種原料出油率，得出復(fù)合油中四種原料的配比，再將其混合，正己烷提取，一體化制備滿足后續(xù)功能開發(fā)需要的代乳脂。

1 材料與方法

1.1 實(shí)驗(yàn)儀器與材料

1.1.1 實(shí)驗(yàn)儀器

氣相-質(zhì)譜儀（Agilent 7890A-5975C）；電子分析天平（METTLER TOLEDO AB204-S，d=0.01 mg；梅特勒-托利多國際貿(mào)易上海有限公司）； 真空泵 （萊伯泰科有限公司LabTechVB50）； 粉碎機(jī) （九陽JYLC16T）；電熱鼓風(fēng)干燥箱（上海一恒科學(xué)儀器有限公司DHG-9 101-ISA 型）；數(shù)碼恒溫水浴箱（余姚市亞星儀器儀表有限公司HH-S）；旋轉(zhuǎn)蒸發(fā)器（上海亞榮生化儀器廠RE-52B）；循環(huán)水式多用真空泵（鄭州杜甫儀器廠SHB-III）。

1.1.2 實(shí)驗(yàn)材料

野山杏仁（采自伊吾縣）、新油4 號(hào)油菜籽(炒制)、伊犁紙皮巴旦木、白芝麻（購自明珠花卉市場(chǎng)）、Wijis 試劑（天津威一化工科技有限公司）、正己烷、EDTA-二鈉、檸檬酸鈉、氯化鈉、乙醚、乙醇、KI、可溶性淀粉、酚酞、丙酮、氫氧化鉀、鹽酸、冰乙酸、甲醇、無水乙醇、中性乙醚、硫代硫酸鈉、石油醚、95%乙醇、均為分析純。

1.2 試驗(yàn)方法

1.2.1 四種原料油的制備及品質(zhì)檢測(cè)方法

1.2.1.1 原料的預(yù)處理 分別取杏仁、白芝麻、巴旦木于60～65 ℃恒溫干燥箱中干燥2 h，粉碎，備用。 油菜籽于110 ℃炒制10 min（使芥子苷失活），粉碎，備用。

1.2.1.2 油脂的提取 稱取50 g 處理后的各原料，分別按料液比1:6（質(zhì)量體積比）加入正己烷，在70～75 ℃條件下恒溫水浴回流2 h，抽濾，取濾液于55 ～60 ℃真空旋蒸脫除提取溶劑正己烷，再于85 ℃水中同溫脫磷后，在3 000 rmp 的離心機(jī)中離心10 min，吸取上層油脂，脫水，即得精煉油并計(jì)算出油率。

1.2.1.3 油脂理化性質(zhì)檢測(cè)

（1）皂化價(jià)的測(cè)定

按GB/T5534-95 方法執(zhí)行，稱取2.00 g 油樣（精確到0.005 g）于錐形瓶中，用移液管移取25 mL 氫氧化鉀-乙醇溶液加入到試樣中，并加入2 粒沸石，連接回流裝置，錐形瓶放在水浴上慢慢煮沸，不時(shí)搖動(dòng)，油脂維持沸騰狀態(tài)1 h，至溶液透明。 加0.5～1 mL 酚酞指示劑于熱溶液中，并用標(biāo)準(zhǔn)體積鹽酸滴定到粉色剛好消失。 如果皂化液是深色的則用堿性藍(lán)代替酚酞。

（2）碘值的測(cè)定

按GB/T5532-2008 方法執(zhí)行，稱取0.1 g 油樣于干燥的500 mL 碘量瓶中，加入10 mL 環(huán)己烷使其全部溶解，用移液管加入25 mLWijis 試劑，加蓋振搖，用10%碘化鉀溶液封閉縫隙，置于20～30 ℃暗處1 h，待反應(yīng)完全后，輕輕提起瓶蓋，用10%碘化鉀10 mL 和50 mL 蒸餾水沖洗瓶蓋，使液體流入瓶?jī)?nèi)，打開瓶蓋，振搖。 迅速用標(biāo)定的硫代硫酸鈉標(biāo)準(zhǔn)液滴定至淺黃色，然后加入1～2 mL 淀粉溶液繼續(xù)滴定，直到劇烈搖動(dòng)后藍(lán)色剛好消失。

（3）酸值的測(cè)定

按GB/T5530-2005 方法執(zhí)行， 稱取油樣3.00 g 于250 mL 干燥的錐形瓶中， 加入50 mL 中性乙醚和-95%乙醇（2:1）混合液（臨用前加酚酞指示液1.0 mL，用氫氧化鉀3 g/L 調(diào)至微顯粉紅色）溶解試樣，再加入2～3 滴酚酞指示劑，然后用氫氧化鉀標(biāo)準(zhǔn)液滴定，出現(xiàn)微紅色且在0.5 min 內(nèi)不褪色即終點(diǎn)。

1.2.2 四種原料油中脂肪酸組成分析

1.2.2.1 脂肪酸的甲酯化 取油樣100 μL 加入150 mL 圓底燒瓶，并加入沸石1 粒，加入氫氧化鈉-乙醇溶液10 mL，置于75 ℃水浴回流20 min。然后從冷凝管上端加入10 mL 三氟化硼-甲醇溶液繼續(xù)75 ℃回流5～10 min，繼續(xù)從冷凝管頂端加入10 mL 環(huán)己烷回流1～3 min。取下燒瓶，立即加入20 mL 氯化鈉飽和溶液。 振搖15 s，然后繼續(xù)加入氯化鈉飽和溶液至圓底燒瓶瓶口，吸取1～2 mL 上層環(huán)己烷液。 在吸取的環(huán)己烷液中加入適量無水硫酸鈉以去除痕量的水分，將上述制備好的產(chǎn)物過膜（0.25 μm），置于干凈的10 mL棕色瓶中，備GC-MS 檢測(cè)。

1.2.2.2 脂肪酸組成分析的GC-MS 條件 GC 條件： 色譜柱：HP-5MS 毛細(xì)管柱 （30 m×0.25 mm×0.25 μm）；進(jìn)樣量：0.2 μL；分流比：100:1；升溫程序：起始溫度為50 ℃，以10 ℃/min 升溫至210 ℃，然后以3 ℃/min 升溫到240 ℃，再以10 ℃/min 升到300 ℃/min 保持5 min；運(yùn)行時(shí)間37 min。 MS 條件：電離方式：EI，負(fù)離子模式掃描；電離能量：70 eV；離子源發(fā)生器溫度：230 ℃；質(zhì)量掃描范圍：30～700 amu，溶劑延遲3 min。

1.2.3 復(fù)合油的原料配比計(jì)算方法

設(shè)置以復(fù)合油中S:M:P＝1:7～9:3～4 為條件的目標(biāo)函數(shù)，建立數(shù)學(xué)方程組，用Matlab 數(shù)學(xué)分析軟件求解，得到復(fù)合油中各單一油樣的配比，再結(jié)合各單一油樣的出油率，計(jì)算出復(fù)合油的原料配比。復(fù)合油中脂肪酸的和應(yīng)滿足：方程組①：

符號(hào)說明：Xi為第i 種原料油的含量；Si為第i 種原料油的SFA 值；Mi為第i 種原料油的MUFA 值；Pi為第i 種原料油的PUFA 值。

根據(jù)4 種原料GC-MS 檢測(cè)結(jié)果，統(tǒng)計(jì)S、M、P 值，建立方程組①，利用Matlab 數(shù)學(xué)軟件求解，即得配比比例。

1.2.4 復(fù)合油的制備及品質(zhì)檢測(cè)方法

復(fù)合油的制備：根據(jù)1.2.3 復(fù)合油的配比方程解得結(jié)果，稱取烘干粉碎后的野山杏仁、巴旦木、芝麻和炒制后的油菜籽，按料液比1:6（g/mL）加入正己烷，在70 ～75 ℃條件下恒溫水浴回流2 h，抽濾，取濾液于55～60 ℃真空旋蒸脫除提取溶劑正己烷， 再于85 ℃水中同溫脫磷后， 在3 000 rmp 的離心機(jī)中離心10 min，吸取上層油脂，脫水，即得精煉油并計(jì)算出油率。 重復(fù)測(cè)定三次，取平均值。

復(fù)合油皂化價(jià)、碘值的測(cè)定、酸值的測(cè)定與前述各原料油脂的檢測(cè)方法相同，復(fù)合油脂肪酸構(gòu)成分析甲酯化方法同1.2.2 GC-MS 條件同1.2.2。

2 結(jié)果與分析

2.1 四種原料油脂的理化指標(biāo)結(jié)果及脂肪酸組成分析

2.1.1 四種原料油脂的出油率

巴旦木的出油率最高可達(dá)58.62%，為淡黃色澄清液體；杏仁的出油率在52.81%左右，色澤為淡黃色，且油品澄清透明；芝麻油的出油率大約在50.34%，顏色為棕黃色；菜籽的出油率為42.23%，顏色為棕黑色。

2.1.2 四種原料油脂理化指標(biāo)分析

根據(jù)國家食用植物油脂的標(biāo)準(zhǔn)，對(duì)提取的油脂進(jìn)行理化指標(biāo)的分析，其理化性質(zhì)如表1。 酸價(jià)是評(píng)價(jià)油脂質(zhì)量的一項(xiàng)重要指標(biāo)，糧油企業(yè)油脂內(nèi)控標(biāo)準(zhǔn)中酸價(jià)一般要求≤4[14]。 巴旦木仁油的酸價(jià)最小，野山杏仁油的酸價(jià)次之，芝麻油的酸價(jià)略高于野山杏仁油，菜籽油的酸價(jià)最大，但這幾種油脂的酸價(jià)均小于4，符合國家食用植物油的標(biāo)準(zhǔn)；碘值是反應(yīng)油脂不飽和程度的指標(biāo)，不飽和度越大，碘值也愈越大。 從碘值數(shù)據(jù)比較可知，這四種油的不飽和脂肪酸的含量較高；皂化值的大小與油脂所含甘油酯的化學(xué)成分有關(guān)，反應(yīng)一種油脂的平均分子量。 一般來說，甘油酯相對(duì)分子量愈小，皂化值越高，不飽和脂肪酸含量越高。

表1 四種原料油脂的理化指標(biāo)（n=3）

2.1.3 四種原料油脂脂肪酸組成分析

通過氣相色譜儀測(cè)得各植物油脂肪酸分析色譜圖，以保留時(shí)間定性，峰面積歸一法定量，可得出4 種原料油中脂肪酸組成。

2.1.3.1 野山杏仁油的脂肪酸組成分析結(jié)果 野山杏仁油的GC-MS 檢測(cè)的總離子圖譜見圖1，野山杏仁油的脂肪酸組成見表2。 野山杏仁油的不飽和脂肪酸高達(dá)總脂肪酸含量的88.11%，其中多不飽和脂肪酸占總脂肪酸含量的10.77%，單不飽和脂肪酸占77.34%，飽和脂肪酸含量為6.58%。根據(jù)GC-MS 脂肪酸組分分析可知，野山杏仁油的S:M:P(飽和脂肪酸:單不飽和脂肪酸:多不飽和脂肪酸)為1:11.75 :1.64。

圖1 野山杏油GC-MS 總離子流圖

表2 野山杏仁油GC-MS 分析結(jié)果

2.1.3.2 芝麻油的脂肪酸組成分析結(jié)果 芝麻油的GC-MS 檢測(cè)的總離子圖譜見圖2， 芝麻油的脂肪酸組成見表3。芝麻油中多不飽和脂肪酸占總脂肪酸含量的32.88%，單不飽和脂肪酸占4.70%，飽和脂肪酸含量為61.26%。 根據(jù)GC-MS 脂肪酸組分分析可知，芝麻油的S:M:P（飽和脂肪酸:單不飽和脂肪酸:多不飽和脂肪酸）為13.03:1.0:7.0。

表3 芝麻油GC-MS 分析結(jié)果

圖2 芝麻油的GC-MS 分析的總離子流圖

2.1.3.3 菜籽油的脂肪酸組成分析結(jié)果 菜籽油的GC-MS 檢測(cè)的總離子圖譜見圖3，菜籽油的脂肪酸組成見表4。 菜籽油中不飽和脂肪酸高達(dá)總脂肪酸含量的85.64%，其中多不飽和脂肪酸占總脂肪酸含量的52.72%，飽和脂肪酸含量為14.36%。根據(jù)GC-MS 脂肪酸組分分析可知，菜籽油的S:M:P(飽和脂肪酸:單不飽和脂肪酸:多不飽和脂肪酸)為1:2.03:3.67。

圖3 油菜籽油的GC-MS 分析的總離子流圖

表4 油菜籽油GC-MS 分析結(jié)果

2.1.3.4 巴旦木仁油的脂肪酸組成分析結(jié)果 巴旦木仁油的GC-MS 檢測(cè)的總離子圖譜見圖4， 巴旦木仁油的脂肪酸組成見表5。巴旦木仁油的不飽和脂肪酸高達(dá)總脂肪酸含量的91.12%，其中多不飽和脂肪酸占總脂肪酸含量的23.63%，飽和脂肪酸含量為8.87%。 根據(jù)GC-MS 脂肪酸組分分析可知，巴旦杏仁油的S:M:P(飽和脂肪酸:單不飽和脂肪酸:多不飽和脂肪酸)為3:22.3:8。

表5 巴旦杏仁油GC-MS 分析結(jié)果

圖4 巴旦木仁油的GC-MS 分析的總離子流圖

2.1.4 復(fù)合油的原料配比結(jié)果

根據(jù)1.2.3 復(fù)合油的原料配比方法和4 種原料油脂肪酸的組成得到如下方程組①：

將方程組①求解， 解得X1=15.843 、X2=5.5374 、X3=6.7568 、X4=27.45， X1、X2、X3、X4分別代表復(fù)合油中野山杏仁油油量、芝麻油油量、菜籽油油量、巴旦木油油量，再分別除以4 種原料的出油率即得到復(fù)合油中各原料的配比。 以100 g 復(fù)合油原料計(jì)，則復(fù)合油的原料組成為野山杏仁30 g、芝麻11 g、菜籽16 g、巴旦木仁43 g。

2.2 復(fù)合油脂的理化指標(biāo)結(jié)果及脂肪酸組成分析

2.2.1 復(fù)合油的出油率（見表6）

表6 復(fù)合油的出油率

2.2.2 復(fù)合油的理化指標(biāo)結(jié)果

四種原料油還是復(fù)合油的酸價(jià)均小于1，說明4 種原料油一體化制備后所得的復(fù)合油沒有發(fā)生明顯的化學(xué)變化，其碘值為102.19，說明復(fù)合油的不飽和脂肪酸含量較高；皂化值是反映油脂相對(duì)分子量大小的，一般來說，甘油酯相對(duì)分子量愈小，皂化值越高，不飽和脂肪酸含量越高。 具體結(jié)果見表7。

表7 復(fù)合油的理化指標(biāo)結(jié)果（n=3）

2.2.3 復(fù)合油脂肪酸成分分析

復(fù)合油的GC-MS 檢測(cè)的總離子圖譜見圖5，復(fù)合油的脂肪酸組成見表8。 制備的復(fù)合油中，不飽和脂肪酸高達(dá)總脂肪酸含量的92.29%，其中多不飽和脂肪酸占總脂肪酸含量的25.90%，單不飽和脂肪酸占總脂肪酸含量的66.39%。飽和脂肪酸含量為7.70%。根據(jù)GC-MS 脂肪酸組分分析可知，復(fù)合油的S:M:P=1:8.6:3.36。

表8 復(fù)合油GC-MS 分析結(jié)果

圖5 復(fù)合油的GC-MS 總離子流圖

3 分析與討論

3.1 四種原料的脂肪酸成分含量分析

經(jīng)GC-MS 法檢測(cè)可知，野山杏仁油中油酸含量高達(dá)77.34%，亞油酸含量為10.77%，飽和脂肪酸含量較少為6.58%；芝麻油中棕櫚酸含量高達(dá)61.26%，亞油酸含量為32.88%；菜籽油中亞油酸的含量為52.72%，油酸的含量是32.92%；巴旦木仁油中油酸含量高達(dá)67.09%，亞油酸的含量為23.63%。 4 種原料脂肪酸組成S:M:P 值分別為：野山杏仁油S:M:P=1:11.75:1.64；芝麻油S:M:P=13.03:1.0:7.0；菜籽油S:M:P=1:2.03:3.67；巴旦木仁油S:M:P=3:22.3:8。 這4 種油脂均不滿足單獨(dú)作為調(diào)制乳脂粉代乳脂的要求及后續(xù)功能研究的需要。

3.2 多元齊次線性數(shù)學(xué)方程組計(jì)算復(fù)合油原料配比的可行性分析

選擇新疆易得的原料且能夠調(diào)制復(fù)合油脂肪酸組成的油脂原料，根據(jù)國際通識(shí)的S:M:P 的比例，結(jié)合我國居民日常脂肪酸的攝取，設(shè)置S:M:P=1:7～9:3～4，建立數(shù)學(xué)方程組，用matlab 數(shù)學(xué)分析軟件求解，計(jì)算出復(fù)合油相應(yīng)的原料配比，一體化制備復(fù)合油，實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明，該方法可用于多元復(fù)合油的制備，值得進(jìn)一步探索。

3.3 復(fù)合油脂肪酸組成與4 種原料脂肪酸組成的對(duì)比分析

通過GC-MS 檢測(cè)分析，復(fù)合油的油酸為66.39%，亞油酸為25.90%， S:M:P 為1:8.6:3.36，其油酸含量與芝麻油相比增加了62%，與菜籽油相比增加了34%。 亞油酸含量與野山杏油相比增加了15%，與巴旦木仁油相比增加了2%。

油脂所含的單不飽和脂肪酸有利于降低心腦血管硬化的危險(xiǎn)性[15]，高含量的多不飽和脂肪酸有降脂作用[16，17]。 從營養(yǎng)學(xué)角度來看，復(fù)合油S:M:P＝1:8.6:3.36，適合于功能性油脂開發(fā)利用。

4 結(jié) 論

復(fù)合油原料配比為新疆伊吾野山杏仁:巴旦木仁:芝麻:油菜為2.73:1:1.45:3.91 的S:M:P＝1:8.6:3.36，碘值為102.19±1.20，酸價(jià)為0.426±0.03，皂化值為156.288±1.50，符合后續(xù)制備功能乳制品調(diào)制脂肪的要求，亦符合代乳脂制備標(biāo)準(zhǔn)。