脂肪酸平衡營養(yǎng)調(diào)和油配料軟件設(shè)計(jì)與應(yīng)用研究

譚量量 翁夢(mèng)嬌 吳 翔 裘正軍 沈立榮

(浙江大學(xué)生物系統(tǒng)工程與食品科學(xué)學(xué)院，馥莉食品研究院, 杭州 310058)

脂肪酸平衡營養(yǎng)調(diào)和油配料軟件設(shè)計(jì)與應(yīng)用研究

譚量量 翁夢(mèng)嬌 吳 翔 裘正軍 沈立榮

(浙江大學(xué)生物系統(tǒng)工程與食品科學(xué)學(xué)院，馥莉食品研究院, 杭州 310058)

基于單純形法求解目標(biāo)的線性規(guī)劃模型，開發(fā)了替代數(shù)學(xué)建模的調(diào)和油配料軟件系統(tǒng)。該軟件由原料油脂肪酸數(shù)據(jù)庫和運(yùn)算系統(tǒng)2個(gè)模塊組成，數(shù)據(jù)庫用于存儲(chǔ)各種原料油的SFA、MUFA、PUFA、n-3 PUFA和n-6 PUFA百分率；運(yùn)算系統(tǒng)可根據(jù)所輸入的SFA：MUFA：PUFA和n-3 PUFA：n-6 PUFA比例指令給出所選原料油的投料量。然后以經(jīng)氣相色譜分析的山茶油、亞麻籽油、紅花籽油和菜籽油為原料，通過該軟件運(yùn)算輸出符合浙江、江蘇和上海居民營養(yǎng)需求的3種調(diào)和油的原料油投料量，在通過Matlab軟件建模運(yùn)算驗(yàn)證后，取原料油進(jìn)行調(diào)和油調(diào)配。經(jīng)分析驗(yàn)證，所配調(diào)和油的脂肪酸比例與期望值相符。該軟件使用便捷，既適合于食用油企業(yè)新產(chǎn)品開發(fā)，也適合于為居民家庭提供個(gè)性化營養(yǎng)服務(wù)。

調(diào)和油 營養(yǎng)平衡 脂肪酸 配料軟件 檢測(cè)驗(yàn)證

脂肪酸均衡的是維持人體健康的重要膳食因素，是世界衛(wèi)生組織(WHO)和聯(lián)合國糧農(nóng)組織(FAO)以及各國制訂的居民膳食營養(yǎng)指南的重要內(nèi)容，許多國家、地區(qū)或組織已制定了膳食脂肪與脂肪酸的參考攝入量[1]。2000年中國營養(yǎng)學(xué)會(huì)“膳食營養(yǎng)素參考攝入量專家委員會(huì)”結(jié)合我國居民膳食構(gòu)成及脂肪酸攝入實(shí)際提出，在膳食總脂肪供能20%～30%前提下, 飽和脂肪酸(SFA)、單不飽和脂肪酸(MUFA)、多不飽和脂肪酸(PUFA)的供能分別為<10%、>10%和10%,即1∶1∶1；其中n-6 PUFA(或者ω-6 PUFA)與n-3 PUFA(或者ω-3 PUFA)的適宜比值是(4～6)∶ 1[2]。食用油是我國居民膳食脂肪酸的主要來源，但我國居民的傳統(tǒng)食用油通常為脂肪酸組成比較單一的單品種植物油，如菜籽油、花生油、棕櫚油等，很容易導(dǎo)致某種或幾種脂肪酸攝入不足或過量，尤其是n-3 PUFA攝入不足[3]。大量研究表明，脂類與多種慢性非傳染性疾病(慢病)的發(fā)生發(fā)展直接相關(guān)，不同種類的脂肪酸對(duì)血脂的影響不同，例如SFA的攝入有升高血脂的作用，而MUFA和PUFA則有降低血脂的作用。同時(shí)，膳食中各種脂肪酸構(gòu)成比不同對(duì)血脂代謝、免疫功能調(diào)節(jié)以及腫瘤發(fā)生都具有不同的影響。人體攝入的脂肪酸不但要有適當(dāng)數(shù)量，而且要有適宜的比例，例如PUFA是細(xì)胞膜磷脂的重要組成成分，決定了細(xì)胞膜的流動(dòng)性和變形性，n-6 PUFA攝入量過多、n-3 PUFA不足會(huì)導(dǎo)致人體代謝紊亂，引發(fā)多種慢性病。因此，膳食脂肪酸配比合理與否對(duì)人體的生長、發(fā)育及疾病防治具有重要意義[4～5]。

調(diào)和油可以通過調(diào)節(jié)不同的原料比例，實(shí)現(xiàn)脂肪酸含量的改變，使用調(diào)和油是一個(gè)使人體膳食脂肪酸達(dá)到均衡攝入的有效手段。隨著我國經(jīng)濟(jì)的高度發(fā)展和居民生活水平的快速提高，公眾健康意識(shí)日益增強(qiáng)，居民膳食結(jié)構(gòu)變化加快，脂肪酸均衡越來越受關(guān)注，食用調(diào)和油越來越受關(guān)注，成為目前中國市場(chǎng)上消費(fèi)量最大的三大類小包裝食用油之一。但目前市售調(diào)和油均由大型食用油生產(chǎn)企業(yè)大批量生產(chǎn)，在設(shè)計(jì)和開發(fā)調(diào)和油產(chǎn)品時(shí)，通常按特定時(shí)期一般人群和膳食營養(yǎng)推薦比例配比，難以滿足特殊人群、特殊地區(qū)人群和膳食結(jié)構(gòu)改變后居民的健康需求[3]。因此，很有必要研究開發(fā)符合現(xiàn)代個(gè)性化營養(yǎng)發(fā)展趨勢(shì)的營養(yǎng)平衡調(diào)和油新技術(shù)。事實(shí)上,調(diào)和油加工工藝并不復(fù)雜，其關(guān)鍵技術(shù)是所用原料油脂肪酸的檢測(cè)和原料油的配比計(jì)算?，F(xiàn)有調(diào)和油生產(chǎn)通常采用數(shù)學(xué)模型與計(jì)算相結(jié)合的方法，也有采用響應(yīng)面法計(jì)算的報(bào)道，但這些方法要求操作人員既具備軟件編程和數(shù)學(xué)建模專業(yè)知識(shí)，又熟悉食品營養(yǎng)知識(shí)和脂肪酸檢測(cè)技能[6-10]，而這正是一般企業(yè)、家庭和個(gè)人難以逾越的技術(shù)障礙。為此，本研究開發(fā)了一種替代數(shù)學(xué)建模和復(fù)雜計(jì)算的脂肪酸平衡營養(yǎng)調(diào)和油配料軟件(計(jì)算機(jī)著者權(quán)登記證號(hào)：軟著登字第0761892號(hào))，該軟件由原料油脂肪酸數(shù)據(jù)庫和運(yùn)算系統(tǒng)2個(gè)模塊組成，運(yùn)算系統(tǒng)可根據(jù)設(shè)定的營養(yǎng)調(diào)和油脂肪酸參數(shù)，自動(dòng)給出所選各種原料油的投料比例，并可通過人工調(diào)節(jié)進(jìn)行完善。同時(shí)，以山茶油、亞麻籽油、紅花籽油和菜籽油為原料進(jìn)行了脂肪酸檢測(cè)，調(diào)和油生產(chǎn)與產(chǎn)品檢測(cè)驗(yàn)證。該軟件既適合生產(chǎn)企業(yè)調(diào)和油新產(chǎn)品開發(fā)，也適合為居民家庭提供個(gè)性化營養(yǎng)服務(wù)。

1 材料與方法

1.1 原料與試劑

山茶油：浙江常發(fā)糧油食品有限公司；菜籽油：宜興市和潤油脂有限公司；亞麻籽油、紅花籽油：中糧日清有限公司；脂肪酸混標(biāo)(色譜純)：美國Nu-Chek公司；正己烷(色譜純)、三氟化硼甲醇(分析純)：美國Sigma公司。

1.2 儀器和設(shè)備

GC-14C型氣相色譜儀：日本島津有限公司；DB-23氣相色譜柱(60 m×0.25 mm×0.25 μm)：美國安捷倫公司；K30干式加熱器：杭州奧盛儀器有限公司。

1.3 方法

1.3.1 流程

原料油→氣相色譜測(cè)定脂肪酸相對(duì)含量→建立原料油數(shù)據(jù)庫→調(diào)和油配料軟件設(shè)計(jì)→輸入目標(biāo)調(diào)和油脂肪酸配比→運(yùn)行后輸出調(diào)和油投料量→調(diào)和油配料→調(diào)和油脂肪酸含量檢測(cè)。

1.3.2 氣相色譜檢測(cè)脂肪酸

樣品前處理：參考文獻(xiàn)[11]改進(jìn)，主要步驟為：取2 μL油脂加入三氟化硼甲醇溶液和正己烷各1.5 mL，充入氮?dú)猓芊?。在干式加熱器?00 ℃條件下加熱60 min，冷卻至室溫。加入1 mL雙蒸水，搖勻1 min，3 000 r/min條件下離心5 min，將上層己烷相移到干凈的試管中，加入無水硫酸鈉除去水分，移取溶液至干凈試管，溶液用硅膠柱過濾，收集濾液，氮?dú)獯蹈桑尤?00 μL正己烷溶解。

色譜分析條件：FID檢測(cè)器，調(diào)節(jié)空氣到50 kPa，調(diào)節(jié)氫氣到75 kPa，調(diào)節(jié)柱溫到140 ℃，調(diào)節(jié)檢測(cè)器溫度到270 ℃，調(diào)節(jié)進(jìn)樣口溫度到270 ℃；柱溫升溫程序：140 ℃保持1 min，以6 ℃/min升至170 ℃，保持3 min，以9 ℃/min升溫至220 ℃，保持18 min，以2 ℃/min升溫至230 ℃，保持2 min；進(jìn)樣量1 μL；分流比1∶30。

1.4 軟件系統(tǒng)編制與數(shù)學(xué)建模

1.4.1 數(shù)據(jù)庫

根據(jù)常見油料的脂肪酸構(gòu)成，選擇山茶油、亞麻籽油、紅花籽油和菜籽油進(jìn)行脂肪酸檢測(cè)，建立4種油料的脂肪酸數(shù)據(jù)庫。

1.4.2 運(yùn)算系統(tǒng)

用線性規(guī)劃描述調(diào)和油配比，通過單純形法求解目標(biāo)規(guī)劃數(shù)學(xué)模型，使用VB.NET語言在VS2008上開發(fā)系統(tǒng)。

1.4.3 系統(tǒng)驗(yàn)證與優(yōu)化

為驗(yàn)證配料軟件系統(tǒng)與實(shí)際工藝的匹配性，以上海市糧食科學(xué)研究所與上海市營養(yǎng)學(xué)會(huì)、江蘇省營養(yǎng)學(xué)會(huì)、浙江省營養(yǎng)學(xué)會(huì)依據(jù)上海市、江蘇省、浙江省居民膳食營養(yǎng)調(diào)查結(jié)果，以及所設(shè)計(jì)的適合三地居民的食用調(diào)和油(表1)為配方依據(jù)[3]，以適合上海市居民營養(yǎng)需求的調(diào)和油為例，采用Matlab軟件建立數(shù)學(xué)模型，對(duì)調(diào)和油配料軟件計(jì)算結(jié)果進(jìn)行精確度驗(yàn)證，并根據(jù)所發(fā)現(xiàn)的問題進(jìn)行軟件優(yōu)化。然后并據(jù)此應(yīng)用配料軟件進(jìn)行調(diào)和油配比，用對(duì)所配調(diào)和油脂肪酸組成進(jìn)行檢測(cè)和驗(yàn)證。

表1 適合上海市、浙江省和江蘇省居民的調(diào)和油脂肪酸比例[3]

1.5 數(shù)據(jù)處理與統(tǒng)計(jì)

使用Excel求得平行數(shù)據(jù)的平均值和標(biāo)準(zhǔn)偏差，通過DPS軟件用t檢驗(yàn)求出脂肪酸實(shí)際值與期望值的差異性。

2 結(jié)果與分析

2.1 原料油數(shù)據(jù)庫構(gòu)建

圖1為山茶油、亞麻籽油、紅花籽油和菜籽油原料脂肪酸的氣相色譜圖，據(jù)該檢測(cè)結(jié)果，計(jì)算得到每種油料的脂肪酸相對(duì)含量，在此基礎(chǔ)理論上，進(jìn)行脂肪酸歸類得到每種油料的SFA、MUFA、n-3 PUFA和n-6 PUFA相對(duì)含量(表2)，輸入Excel文檔，即為軟件的數(shù)據(jù)庫。

圖1 4種原料油氣相色譜圖

表2 4種原料油的SFA、MUFA和PUFA相對(duì)含量

2.2 運(yùn)算系統(tǒng)

用線性規(guī)劃描述調(diào)和油配比，建立調(diào)和油線性規(guī)劃數(shù)學(xué)模型：

F=min{P*[D1,D2]}

式中：

A：矩陣A，表示每種原料油的SFA、PUFA、n-3、n-6含量，Aij表示第i種原料油中第j種脂肪酸的含量；

B：行向量B，為目標(biāo)調(diào)和油的SFA、PUFA、n-3、n-6含量；

D1，D2：與X同維度的行向量，代表計(jì)算中加入的偏差；

P：矩陣P，為目標(biāo)函數(shù)F中的權(quán)重系數(shù)；

F：目標(biāo)函數(shù)，為當(dāng)F達(dá)到最小時(shí)可求出模型的最優(yōu)解；

X：行向量，代表模型可行解X，就是所求目標(biāo)原料油在配方中所占的比例。

從數(shù)據(jù)庫選擇候選油料，將脂肪酸構(gòu)成參數(shù)輸入該模型，目標(biāo)調(diào)和油的配比B可根據(jù)需要的比例進(jìn)行換算，該模型的可行解X就是所求的目標(biāo)原料油在配方中所占的比例。

在VS2008上使用VB.NET語言編寫程序，通過單純形法求解目標(biāo)原料油的比例，開發(fā)得到調(diào)和油自動(dòng)配比軟件系統(tǒng)。該系統(tǒng)主要針對(duì)調(diào)和油生產(chǎn)中原料油的配方計(jì)算，主要是SFA、MUFA、n-3 PUFA和n-6 PUFA 4種脂肪酸含量進(jìn)行計(jì)算。通過選擇數(shù)據(jù)庫中的原料油種類，設(shè)定需要獲得的脂肪酸比例，就可以自動(dòng)計(jì)算出特定脂肪酸比例的調(diào)和油配方，即各種原料油的投料比例，并可人工調(diào)節(jié)進(jìn)行完善。

2.3 軟件測(cè)試與調(diào)整

最初的營養(yǎng)調(diào)和油配料軟件適合于原料油選擇較多情況下的初選，采用該軟件可以通過自動(dòng)配比，給出準(zhǔn)確的原料油投料比例，解決了原料油選擇和計(jì)算配比的繁瑣計(jì)算問題，并引入了人性化的手動(dòng)配比。但是通過實(shí)際使用和驗(yàn)證發(fā)現(xiàn)其存在以下問題：1)當(dāng)若輸入SFA∶MUFA ∶PUFA的配比參數(shù)為小數(shù)時(shí)(見圖配比參數(shù)區(qū))，不能輸出結(jié)果；2)所輸出結(jié)果只有SFA、MUFA、n-3 PUFA和n-6 PUFA在調(diào)和油中所占的百分比，不能給出相互間的比值。針對(duì)問題對(duì)軟件進(jìn)行了調(diào)整，使其計(jì)算功能能夠符合居民膳食指南和調(diào)和油生產(chǎn)實(shí)際(圖2)。

2.4 用Matlab軟件驗(yàn)證與優(yōu)化軟件

首先將表所顯示的4種原料油的脂肪酸組成輸入數(shù)據(jù)庫，然后將符合上海市居民膳食需求的SFA：MUFA：PUFA比值0.24 ∶0.92 ∶1，n-3 PUFA ∶n-6 PUFA 比值1 ∶3.2[4]輸入調(diào)和油配料窗口。經(jīng)運(yùn)算得到的4種原料油的投料量：35%山茶油+17%+亞麻籽油+31%+紅花籽油+17%菜籽油，預(yù)期調(diào)和油的脂肪酸比例為：SFA∶MUFA∶PUFA = 0.245 1∶0.949 1∶1；n-3 PUFA ∶n-6 PUFA =1∶3.336 1。

圖2 優(yōu)化后的調(diào)和油配比軟件使用界面

然后，用Matlab軟件對(duì)該軟件運(yùn)算結(jié)果的精確性進(jìn)行驗(yàn)證。根據(jù)4種原料油的脂肪酸組成和上海市居民膳食需求的調(diào)和油脂肪酸組成，建立線性方程如下：

18.34x1+7.80x2+9.32x3+3.08x4=11.06 (SFA)

(1)

72.15x1+17.73x2+12.30x3+65.42x4=42.86(MUFA)

(2)

0x1+52.77x2+0.43x3+8.83x4=10.97(n-3 PUFA)

(3)

9.51x1+22.70x2+77.96x3+22.66x4=35.11(n-6 PUFA)

(4)

矩陣中x1為山茶油；x2為亞麻籽油；x3為紅花籽油；x4為雙低菜籽油；系數(shù)為4種原料油中4種脂肪酸的百分含量(0%～100%)；xj為各種原料油的添加量(xj≥0且∑xj=100)。

針對(duì)線性方程的程序用C語言編寫，在Matlab 上運(yùn)行，輸出解為：x1=0.343 0；x2=0.176 8；x3=0.307 3；x4=0.171 2。

根據(jù)Matlab軟件得到的解配比，配比結(jié)果為SFA ∶MUFA∶PUFA = 0.241 5∶0.936 1∶1；n-3 PUFA ∶n-6 PUFA =1∶3.241。相對(duì)于軟件輸出結(jié)果，由Matlab軟件得到的配比結(jié)果更為精確，說明對(duì)比可知，初期的調(diào)和油配料軟件的在算法精度不夠。因此，對(duì)軟件程序源代碼進(jìn)行了完善，使其具備輸出結(jié)果保留2位小數(shù)的功能。

運(yùn)用優(yōu)化后的軟件再次運(yùn)行，得到符合上海市居民膳食需求的調(diào)和油的4種原料油的投料量為33.44%山茶油+17.86%亞麻籽油+30.67%紅花籽油+18.02%菜籽油，調(diào)和油的預(yù)期脂肪酸比例為SFA ∶MUFA ∶PUFA=0.2374∶0.9301 ∶1∶n-3 PUFA ∶n-6 PUFA =1∶3.201。該結(jié)果與Matlab軟件得到的解配比比較接近，因此，認(rèn)為優(yōu)化后調(diào)和油配料軟件符合預(yù)期要求。

2.5 優(yōu)化的調(diào)和油配料軟件運(yùn)行

反復(fù)運(yùn)行測(cè)試結(jié)果證明，優(yōu)化的調(diào)和油配比軟件可基本滿足生產(chǎn)需求，且具有良好的用戶體驗(yàn)。該軟件由原料油數(shù)據(jù)庫和調(diào)和油操作2個(gè)界面組成，用戶可以根據(jù)原料油脂肪酸測(cè)定結(jié)果，對(duì)原料油數(shù)據(jù)庫進(jìn)行擴(kuò)充。調(diào)節(jié)操作界面(圖3)由樣品選擇區(qū)、參數(shù)輸入?yún)^(qū)、配比顯示區(qū)、脂肪酸組成區(qū)和操作區(qū)等5個(gè)部分組成。操作流程：第一步：在樣品選擇區(qū)選擇需要原料油，在參數(shù)輸入?yún)^(qū)輸入需要脂肪酸比例。第二步：按下操作區(qū)的“自動(dòng)配比”按鈕，在配比顯示區(qū)會(huì)顯示各原料油所需的比例，在脂肪酸組成區(qū)顯示各脂肪酸所占的百分比及相對(duì)比例。第三步：原料油配比調(diào)整，在配比顯示區(qū)的配比一欄中進(jìn)行手動(dòng)輸入，再按下操作區(qū)的“手動(dòng)配比”按鈕可以進(jìn)行人工配比。該軟件充分體現(xiàn)了個(gè)性化功能，可讓用戶自主選擇原料油進(jìn)行配比調(diào)和，通過智能化簡化了復(fù)雜計(jì)算。

圖3 調(diào)和油配比軟件操作界面

2.6 軟件的實(shí)際應(yīng)用與驗(yàn)證

將表1所列適合上海市、江蘇省、浙江省居民營養(yǎng)需求的SFA∶MUFA∶PUFA及n-3 PUFA ∶n-6 PUFA比例[4]分別輸入軟件參數(shù)輸入?yún)^(qū)，按“自動(dòng)配比”按鈕運(yùn)行后分別得到適合三地居民營養(yǎng)需求的調(diào)和油配比結(jié)果：1)上海市：33.44%山茶油+17.86%亞麻籽油+30.67%紅花籽油+18.02%菜籽油；2)浙江省：26.24%山茶油+22.21%亞麻籽油+49.52紅花籽油+2.03%雙低菜籽油；3)江蘇?。?7.59%山茶油+17.25%亞麻籽油+44.51%紅花籽油+10.21%雙低菜籽油。

根據(jù)輸出結(jié)果，取山茶油、亞麻籽油、紅花籽油和雙低菜籽油，按3種不同比例分別進(jìn)行投料，并充分?jǐn)嚢杌靹?，得到適合三地居民營養(yǎng)需求的調(diào)和油樣品，然后分別取樣進(jìn)行氣相色譜分析。檢測(cè)結(jié)果(圖4)顯示，3種調(diào)和油的脂肪酸比例分別為：浙江省∶SFA∶MUFA∶PUFA =0.19∶0.52∶1.00，n-3 PUFA∶n-6 PUFA =1∶3.91；上海市：SFA：MUFA ∶PUFA =0.25∶0.92∶1.00，n-3 PUFA ：n-6 PUFA =1.00∶3.24；江蘇省∶SFA∶MUFA∶PUFA =0.20∶0.66∶1.00，n-3 PUFA∶n-6 PUFA =1.00∶4.35。t檢驗(yàn)結(jié)果顯示，氣相色譜檢測(cè)結(jié)果與軟件輸出的期望值無顯著差異(P>0.05)。

圖4 3種調(diào)和油的氣相色譜圖

3 討論

聯(lián)合糧農(nóng)組織(FAO)調(diào)查表明，工業(yè)化、城市化和市場(chǎng)全球化的趨勢(shì)，極大地促進(jìn)了發(fā)展中和轉(zhuǎn)型期國家的社會(huì)經(jīng)濟(jì)發(fā)展，但由此帶來了人們膳食和生活方式的快速改變，引起了疾病譜的極大變化，傳染病和營養(yǎng)不良的順位被逐漸上升的慢病所取代[1]。我國流行病學(xué)調(diào)查表明，隨著我國經(jīng)濟(jì)的高度發(fā)展，居民生活方式的快速變化，近20多年來我國與膳食密切相關(guān)的慢病大幅度上升，并出現(xiàn)年輕化趨勢(shì)。實(shí)施積極的行為干預(yù)，特別是膳食干預(yù)，是降低慢病發(fā)病率、促進(jìn)健康長壽的一項(xiàng)有效措施[12]。

人類飲食中所含的PUFA均屬于n-3和n-6脂肪酸家族，其中n-6 PUFA主要包括亞油酸 (18∶2n-6)、γ-亞麻酸(18 ∶3n-6) 和花生四烯酸(AA)，n-3 PUFA食物主要包括α-亞麻酸(18 ∶3n-3)、二十碳五烯酸(EPA)和二十二碳六烯酸(DHA)。當(dāng)食物中各脂肪酸體積和分子數(shù)濃度相等時(shí)，亞油酸和α-亞麻酸就會(huì)競爭轉(zhuǎn)化各自的長鏈產(chǎn)物，即分別生成花生四烯酸(AA)和EPA，大量 α-亞麻酸被轉(zhuǎn)化成EPA則極大地減少了其轉(zhuǎn)化成AA的可能性，抑制 AA 代謝和清除AA 代謝產(chǎn)物，起到消炎作用，有助于細(xì)胞膜保護(hù)和降低炎癥風(fēng)險(xiǎn)[13]。為此，F(xiàn)AO/WHO膳食、營養(yǎng)和心血管專家顧問委員會(huì)于2003年提出，n-6/n-3平衡膳食對(duì)人體健康是必需的，成人n-3 PUFA推薦量為熱能的0.5%～2%，n-6 PUFA推薦量為熱能的2.5%～9%[1]。進(jìn)入工業(yè)化時(shí)代后，由于人類大量食用加工和養(yǎng)殖產(chǎn)品，導(dǎo)致體內(nèi)n-6 PUFA越來越多，比例嚴(yán)重失調(diào)。由于n-6 PUFA類植物油攝入量大幅度上升，n-6/n-3的比值由傳統(tǒng)意義上的1～2∶1普遍升高到20～30∶1，導(dǎo)致肥胖、糖尿病、心腦血管疾病、腫瘤等慢病高發(fā)和高死亡率，成為影響當(dāng)代西方人健康狀況的重要風(fēng)險(xiǎn)[14]。1971年丹麥戴伯格博士調(diào)研發(fā)現(xiàn)，格陵蘭島的愛斯基摩人很少患有心肌梗塞、中風(fēng)類慢性病，冠心病發(fā)病率僅是美國、加拿大人的1/10，而這與他們膳食中含大量n-3 PUFA有關(guān)，引起了廣泛關(guān)注。喜食富含n-3 PUFA海魚的日本人的膳食n-6/n-3比例是4.0，接近WHO推薦的合理膳食攝入比例4～5，其患心血管疾病比率也明顯低于西方國家[15]。我國目前城鄉(xiāng)居民膳食脂肪攝入明顯增加，膳食脂肪酸組成也發(fā)生相應(yīng)變化，在各類脂肪酸中，n-6 PUFA攝入量增加顯著增多，但n-3 PUFA的攝入量遠(yuǎn)不能滿足機(jī)體需要，導(dǎo)致n-6/n-3 PUFA比值較高。調(diào)查表明，由于n-6/n-3比值升高，導(dǎo)致經(jīng)濟(jì)發(fā)達(dá)地區(qū)和部分大城市乳腺癌發(fā)病率逐年升高[1]。大量研究表明，通過改善n-6/n-3比例，提高n-3 PUFA攝入量來防治慢病的重要性不亞于基因和蛋白的調(diào)控作用，甚至更直接、更重要[16]。有脂肪酸構(gòu)成比對(duì)小鼠血脂影響的研究表明，當(dāng)SFA∶MUFA∶PUFA為1∶1.7∶1.2，n-6 PUFA/n-3 PUFA在(1～5)∶1 時(shí)可維持血脂在較低水平；如脂肪酸構(gòu)成比為1∶1∶1 時(shí)，維持較低血脂所需的n-6 PUFA/n-3 PUFA為1∶1；當(dāng)膳食n-6 PUFA / n-3 PUFA為10∶1時(shí)，SFA∶MUFA∶PUFA為1∶1.7∶1.2有利于維持低血脂。研究結(jié)果顯示，在膳食n-3 PUFA無法增加的前提下，即n-6 /n-3 為10∶1時(shí)，SFA∶MUFA∶PUFA為1∶1.7∶1.2比1∶1∶2的脂肪酸構(gòu)成更有利于維持血脂在較低水平，調(diào)節(jié)SFA∶MUFA∶PUFA和n-6 /n-3比例對(duì)血脂水平的干預(yù)效果是非常有效的。還有報(bào)道認(rèn)為，適當(dāng)減少SFA的比例，適當(dāng)增加MUFA和PUFA的比例，對(duì)于降低血漿中膽固醇和血糖含量，預(yù)防心血管疾病以及腫瘤，增強(qiáng)免疫力等具有重要的意義[17]。

隨著營養(yǎng)基因組學(xué)研究的不斷深入，近年來營養(yǎng)學(xué)家們發(fā)現(xiàn)，人類疾譜的變化與家族和個(gè)人的遺傳背景相關(guān)，營養(yǎng)與營養(yǎng)素，營養(yǎng)素與基因，基因與基因之間均可相互作用和影響，膳食干預(yù)措施需要綜合考慮干預(yù)對(duì)象的家庭和個(gè)人的基因組特性、年齡、性別、健康狀況和飲食結(jié)構(gòu)，運(yùn)用建立在營養(yǎng)基因組學(xué)基礎(chǔ)上的個(gè)性化營養(yǎng)理論指導(dǎo)居民膳食營養(yǎng)已成為國際最新發(fā)展趨勢(shì)[18-19]。本研究開發(fā)的軟件正是符合營養(yǎng)基因組學(xué)和個(gè)性化營養(yǎng)理論，并通過數(shù)學(xué)模型法驗(yàn)證和實(shí)踐驗(yàn)證，具有自主知識(shí)產(chǎn)權(quán)的新型軟件，是將個(gè)性化營養(yǎng)理論付緒實(shí)踐的技術(shù)創(chuàng)新。與現(xiàn)有的其他調(diào)和油配制方法相比，該方法彌補(bǔ)了傳統(tǒng)調(diào)和油設(shè)計(jì)以滿足一般人群需求為目標(biāo)，而忽視個(gè)性化需求的缺陷，實(shí)現(xiàn)了配方智能化和自動(dòng)化，可為用戶免除復(fù)雜的數(shù)學(xué)建模和計(jì)算，并可根據(jù)需要隨時(shí)擴(kuò)充原料油數(shù)據(jù)庫，根據(jù)市場(chǎng)需求選擇原料油進(jìn)行配比，大大節(jié)約了人力成本，并提高了工作效率，預(yù)期具有廣闊的應(yīng)用前景。

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Design and Application of Batching Software Used to Prepare Nutritional Blend Oil with Fatty Acid Balance

Tan Liangliang Weng Mengjiao Wu Xiang Qiu Zhengjun Shen Lirong

(College of Biosystem Engineering and Food Science, Fuli Institute of Food Science,Zhejiang University, Hangzhou, 310058)

A batching software was created which could replace matching mathematical model to design blend oil based on the linear programming model with simplex algorithm for solving target. The software is composed of two modules including the fatty acid database of material oils and arithmetic system. The database is used to store the relative percent of saturated fatty acids (SFA), monounsaturated fatty acids (MUFA), polyunsaturated fatty acids (PUFA), n-3 PUFA and n-6 PUFA of various edible material oils. The arithmetic system could output batching amount of selected material oils according to import instructions on the ratio of SFA：MUFA：PUFA, and ratio of n-3 PUFA: n-6 PUFA. With Camellia seed oil, Flax seed oil, Safflower seed oil and Canola oil which have been analyzed with Gas chromatography (GC), the batching amount of selected material oils is output which are matched respectively to the three recipes of blend oil fitted the nutritional requirements of these populations from Jiangsu, Zhejiang and Shanghai. After verification of the mathematical model built by MATLAB, three blend oils were prepared. Analysis results of fatty acid with GC verified that the fatty acid ratios of three prepared blend oils were consistent with the expected value. The convenient software is appropriate to use in developing new products for edible oil enterprise, and providing individual service of nutrition for citizen family.

blend oil,nutritional balance,fatty acids,batching software,detecting verification

TS224

A

1003-0174(2016)06-0128-07

馥莉食品研究院基金(KY201404)，杭州市青藍(lán)計(jì)劃(20121331K88)

2014-10-25

譚量量，女，1990年出生，碩士，食品營養(yǎng)與安全

沈立榮，男，1960年出生，教授，食品營養(yǎng)與安全