不同殘氧量對瓶裝脂肪乳質(zhì)量的影響

胡 丹，黃曉玲，武林賀，李 益，溫凱嘉，鄧穎詩，盧嘉頡，曾梓軒，許文東

（廣州白云山漢方現(xiàn)代藥業(yè)有限公司，中藥制藥過程技術(shù)與新藥創(chuàng)制國家工程研究中心，廣東省藥用脂質(zhì)重點實驗室，廣東 廣州 510240）

隨著國內(nèi)特殊醫(yī)學用途配方食品配套法規(guī)的頒布，臨床上對腸內(nèi)營養(yǎng)制劑的需求越來越大。特醫(yī)食品的劑型主要分為液體劑型及粉劑，其中液體制劑較粉劑吸收率高，使用更為便捷、效果更好，是國外院內(nèi)特醫(yī)產(chǎn)品使用的主要劑型。但國內(nèi)液體制劑的產(chǎn)品研發(fā)起步較晚，缺乏關(guān)鍵原料及生產(chǎn)技術(shù)，目前多以模仿國外產(chǎn)品為主，產(chǎn)品為外觀、口感較差的混懸液，且均以普通食品的形式應用，產(chǎn)品種類少、品質(zhì)參差不齊，研發(fā)實力較弱。液體劑型的特醫(yī)食品通常采用瓶裝，最典型的包裝方式為鈣鈉玻璃瓶裝，這類包裝在密封處理前通常都會留有頂空，頂空中殘留的氧氣可能會對產(chǎn)品的質(zhì)量造成影響。目前殘氧量的研究較多集中在奶粉[1-2]等粉劑產(chǎn)品和玻璃瓶裝的注射用藥品[3-5]方面，有關(guān)特醫(yī)乳劑產(chǎn)品殘氧量的控制研究較少。

脂類是人體必需的營養(yǎng)素之一，是構(gòu)成人體細胞的重要成分[6]。脂肪乳溶解性好，使用方便，可以為特定人群補充必需脂肪酸。脂肪乳的產(chǎn)品定位為非全營養(yǎng)的特殊醫(yī)學用途配方食品，不能作為單一營養(yǎng)來源滿足目標人群的營養(yǎng)需求，需要與其他食品配合使用。與其他食品配合使用時，相較于使用飲用水進行沖調(diào)，使用脂肪乳作為溶劑沖調(diào)其他食品可提高沖調(diào)液的感官穩(wěn)定性，提升沖調(diào)液口感，提高食物順滑程度。同時，因脂肪乳的主要營養(yǎng)素為油脂，可以與食物中的脂溶性營養(yǎng)素（如脂溶性維生素）相結(jié)合，有助于提高食物中脂溶性營養(yǎng)素的吸收率。脂肪乳的主要供能物質(zhì)是油脂，而油脂氧化是食品變質(zhì)的一個主要因素，它會給食品帶來不良風味，甚至導致食品的貨架期縮短及品質(zhì)劣變[7]。油脂的氧化實際上是不飽和脂肪酸的氧化，可以通過光氧化、自氧化和酶催化氧化發(fā)生。自氧化是其中的主要過程，氧與不飽和脂肪的相互作用是一個重要的反應，其限制了不飽和脂肪在功能食品中的應用[8]。闡明含脂食品變質(zhì)的機理、影響因素和測定方法，對合理控制含脂食品變質(zhì)方案的制定至關(guān)重要[9]。

普通食品形態(tài)的油脂與脂肪乳的氧化存在一定差異，脂肪乳內(nèi)不飽和脂肪酸氧化的影響因素與乳液粒徑的大小、乳化劑的種類等息息相關(guān)[10]。同時，粒徑也是衡量乳液物理穩(wěn)定性的一個重要指標[11-12]。納米乳的粒徑通常在10～1 000 nm[13]，一般情況下液滴的粒徑越小，其體系越穩(wěn)定。本文通過制備不同殘氧量的鈣鈉玻璃瓶包裝的脂肪乳，探究不同殘氧量對脂肪乳質(zhì)量及穩(wěn)定性的影響，旨在為脂肪乳的生產(chǎn)提供理論數(shù)據(jù)指導。

1 材料與方法

1.1 材料與試劑

辛、癸酸甘油三酯，道勤生物（上海）科技有限公司；大豆油，九三糧油；亞麻籽油，菏澤中禾健元生物科技有限公司；橄欖油，廣元市榮生源食品有限公司；大豆磷脂，河北美亞斯磷脂技術(shù)有限公司；碳酸鈉，連云港堿業(yè)有限公司。

1.2 儀器與設(shè)備

T50 數(shù)顯高速分散機（德國IKA）、電熱恒溫水浴鍋（蘇玻儀器IKA HB10BASIC）、磁力攪拌水浴鍋（金壇良友SHJ-6AB）、電子分析天平（德國sartorius BS200s）、高壓均質(zhì)機（德國GEA3006）、便攜式頂空殘氧儀（丹麥MOCON CheckPoint3）、壓蓋機（江蘇神農(nóng)FG-2A）、臺立式蒸汽滅菌柜（江蘇神農(nóng)TXQ-280）、有機玻璃手套箱（長沙米淇MT012-C）、高純氮氣（純度≥99.999%）、安捷倫7890A氣相色譜儀（搭配FID檢測器）和激光粒度儀（貝克曼LS13320）。

1.3 實驗方法

1.3.1 脂肪乳的制備

（1）油相的制備。按比例稱取辛癸酸甘油三酯20%（w/w）、大豆油30%（w/w）、亞麻籽油10%（w/w）、橄欖油30%（w/w）、大豆磷脂7%（w/w）混合，于60 ℃磁力攪拌水浴鍋加熱，直至粉末磷脂完全溶解。

（2）水相的制備。按比例稱取純化水99.98%（w/w）、碳酸鈉0.02%（w/w）混合后攪拌均勻，于電熱恒溫水浴鍋保溫至50 ℃。

（3）乳化。油相和水相按照1 ∶5 的比例混合，混合后使用T50 數(shù)顯高速分散機剪切10 min，轉(zhuǎn)速為2 400 r·min-1。

（4）均質(zhì)。乳化完成后的初乳液進行均質(zhì)，均質(zhì)參數(shù)400 Bar（前壓360 Bar，后壓40 Bar）均質(zhì)兩次，均質(zhì)后裝入100 mL 鈣鈉玻璃瓶，充氮（具體充氮方法詳見1.3.2），壓蓋。

（5）滅菌。密封后的脂肪乳置于臺立式蒸汽滅菌柜，121 ℃滅菌15 min。

1.3.2 不同殘氧梯度脂肪乳的制備方法

將灌裝完畢的脂肪乳置于有機玻璃手套箱中，密封箱體后抽真空，根據(jù)箱體內(nèi)置入的殘氧儀讀數(shù)開啟氮氣閥門。當箱體內(nèi)殘氧儀示數(shù)穩(wěn)定在1%、5%、10%時停止充氮，保持箱體密封狀態(tài)，使用箱體上自帶的橡膠手套操作，將脂肪乳瓶口用皇冠蓋的內(nèi)蓋丁基膠塞塞緊，取出并壓蓋，即為實驗組1、實驗組2、實驗組3。同時制備未充氮樣品組作為對照組4，殘氧量約為20%。

1.3.3 加速氧化實驗

參考孫永等[14]的方法，將不同殘氧量的脂肪乳置于60 ℃烘箱加速氧化15 d，每隔5 d 測定一次殘氧量、過氧化值、酸價及脂肪酸，放入前與15 d 取出后測量4 組樣品的粒度。

1.3.4 殘氧量測定

將脂肪乳皇冠蓋金屬外蓋打開，內(nèi)蓋丁基膠塞保留，使用便攜式頂空殘氧儀取樣探針插入皇冠蓋內(nèi)蓋丁基膠塞中，探針伸入玻璃瓶頂空中，注意不要插入液面以下，點擊開始按鈕等待測試結(jié)果。

1.3.5 過氧化值、酸價的測定

過氧化值按照GB 5009.227—2016中的方法進行檢測；酸價按照GB 5009.229—2016 中的方法進行檢測。

1.3.6 脂肪酸測定

分別測定60 ℃下保存0 d、5 d、10 d 和15 d 的油酸、亞油酸、α-亞麻酸含量，油酸、亞油酸、α-亞麻酸含量的檢測方法參照GB 5009.168—2016。

1.3.7 粒度的測定

使用激光粒度儀測定60 ℃下貯存0 d 和15 d 樣品的粒度，導出原始數(shù)據(jù)后用Origin 作圖軟件繪制粒度分布圖。

2 結(jié)果與分析

2.1 過氧化值結(jié)果分析

不同殘氧量樣品在高溫貯藏期間殘氧量及過氧化值的變化如表1 所示。從表1 可以看出，隨著高溫貯藏時間的延長，各組脂肪乳的頂空殘氧量不斷下降，說明頂空的氧氣隨貯藏時間的延長不斷消耗。4 組脂肪乳的過氧化值含量隨貯藏時間的延長不斷增加，但含量均在0.25 g/100 g 以下，符合GB 2716—2018 中對調(diào)和油過氧化值限量的規(guī)定。對照組4 在各時間點的過氧化值均高于其余3 組，且高溫貯藏15 d 時，殘氧量為0.230 g/100 g，接近國標中的限值，存在超過限量值的風險。說明充氮操作可以明顯減少脂肪乳在貯藏過程中過氧化值的增加，降低過氧化值超標造成的質(zhì)量不合格風險。

表1 不同殘氧量對脂肪乳過氧化值的影響表

2.2 酸價結(jié)果分析

不同殘氧量樣品在高溫貯藏期間，殘氧量及酸價的變化如表2 所示。

表2 不同殘氧量對脂肪乳酸價的影響表

隨著貯藏時間的延長，氧氣不斷消耗，頂空殘氧量不斷下降，酸價呈現(xiàn)上升的趨勢。在相同的貯藏期內(nèi)，組間酸價變化在貯藏前10 d 時無明顯差異，可能的原因是在O/W 型乳狀液中，油脂主要包被在乳化劑中，頂空殘留的氧氣進入油脂液滴中存在屏障，在貯藏前期頂空氧氣含量并不是油脂分解為脂肪酸的促進因素。貯藏15 d 時，實驗組3 和對照組4 的酸價值為實驗組1 的1.34 倍和1.47 倍，說明隨著貯藏時間的不斷延長，組間酸價變化出現(xiàn)明顯差異，初期殘氧量為10%以上對脂肪乳高溫貯藏期間的酸價變化存在影響。

2.3 脂肪酸結(jié)果分析

油脂的氧化主要與不飽和脂肪酸相關(guān)，橄欖油、大豆油和亞麻籽油的主要不飽和脂肪酸為油酸、亞油酸和亞麻酸[15-16]。檢測不同殘氧量樣品中油酸、亞油酸和α-亞麻酸的含量，結(jié)果如表3 所示。各組不飽和脂肪酸總含量隨著貯藏時間的延長總體呈現(xiàn)不同程度的下降趨勢，4 組樣品貯藏15 d 相對于貯藏0 d，不飽和脂肪酸總量分別下降了1.30%、1.17%、1.92%及3.82%，頂空殘氧量20%對照組4 的脂肪酸含量下降明顯高于其余3 組，說明充氮可以抑制脂肪乳不飽和脂肪酸的氧化，這與酸價的測定結(jié)果一致。實驗組2與實驗組1 在貯藏結(jié)束時，不飽和脂肪酸總量損失結(jié)果相近，說明5%初始殘氧量與1%初始殘氧量對脂肪酸氧化的影響相似。

表3 不同殘氧量對脂肪乳脂肪酸含量的影響表

2.4 粒徑結(jié)果與分析

乳液粒徑大小及其分布狀態(tài)是衡量脂肪乳穩(wěn)定性的重要指標[17]，與脂肪乳質(zhì)量息息相關(guān)。由圖1 可知，4 組脂肪乳在高溫貯藏前后期均呈現(xiàn)單峰分布狀態(tài)，說明乳液分散均勻，體系穩(wěn)定。從圖2 粒徑數(shù)據(jù)對比可以看出，4 組脂肪乳貯存0 d 和15 d 粒徑均分布在0.17～0.19 μm，粒徑大小無明顯變化趨勢，說明不同的頂空殘氧量對脂肪乳貯藏過程中粒徑大小無明顯影響。

圖1 不同樣品60 ℃下貯存0 d 和15 d 的粒度分布圖

圖2 4 組脂肪乳貯存0 d 和15 d 平均粒徑圖

3 結(jié)論

殘氧量控制是特醫(yī)食品乳劑和粉劑兩種劑型產(chǎn)品生產(chǎn)過程中必不可少的一項工藝，本文通過測定不同殘氧量瓶裝脂肪乳在高溫貯藏期間過氧化值、酸價、脂肪酸及粒徑的變化，分析不同殘氧量對瓶裝脂肪乳質(zhì)量的影響，為脂肪乳的生產(chǎn)工藝提供理論指導。結(jié)果表明，不同殘氧量對脂肪乳的粒徑大小無明顯影響。但未充氮對照組即初始殘氧量約為20%的脂肪乳的過氧化值、酸價明顯高于充氮組，不飽和脂肪酸總量下降較為明顯，說明在生產(chǎn)中應用充氮工藝可以維持脂肪乳的品質(zhì)。綜合考慮脂肪酸含量的變化，將殘氧量控制在5%以下更能抑制脂肪乳在高溫貯藏期間的品質(zhì)劣變及營養(yǎng)素損失。