文/張 雪 張麗茹 張 筠*
(1 黑龍江東方學院食品與環境工程學部;2 呼倫貝爾雙娃乳業有限公司)
中華人民共和國衛生部2008年第13號公告批準了嬰兒配方食品、較大嬰兒和幼兒配方食品中可使用1,3-二油酸-2-棕櫚酸甘油三酯(1,3-Dioleoyl-2-Palmitoylglycerol,OPO)作為營養強化劑[1],并于中華人民共和國衛生部 2010年第1號公告中擴大其使用范圍及使用量。OPO現已經被證實具有促進鈣吸收利用、促進嬰兒發育、減少便秘和腸梗阻發生的功能[2]。所以近年來,被廣泛應用于保健食品、嬰幼兒配方乳粉等領域。
母乳被認為是嬰兒成長中唯一的綠色食品。人乳脂肪含量占母乳3%~5%,主要以人乳脂肪球的形態存在于母乳中,球外膜由磷脂、膽固醇等脂類包裹,內核則是甘油三酯[3]。其中甘油三脂占98%以上,磷脂占0.4%~1%,膽固醇和膽固醇脂約占0.5%[4]。存在于母乳中的脂肪酸分為飽和脂肪酸和不飽和脂肪酸,其中人體所必需的多不飽和脂肪酸比例較單不飽和脂肪酸低,僅為總量20%[5]。棕櫚酸為母乳中含量最高的飽和高級脂肪酸,約占38.1%;油酸為母乳中含量最高的單不飽和脂肪酸,約占24.1%[6,7]。母乳同時也是重要的能量來源[8],能為0~6 個月大的嬰兒提供約45%的能量,能為7~12 個月大的嬰幼兒提供30%~40%的能量。母乳還可以提供一些必需脂肪酸和多種長鏈多不飽和脂肪酸,如DHA、EPA等[9~11],DHA、EPA也是視網膜細胞的重要組成部分[12]。母乳脂肪除以上功能外,還為嬰幼兒提供了用于組成細胞膜、組織和血漿的脂類。
嬰幼兒配方乳粉在一定程度上是母乳的替代品,市售的嬰幼兒配方乳粉均能滿足嬰幼兒的營養要求,提供嬰幼兒生長發育過程中所需的營養物質,但在脂肪結構上,與母乳有著明顯差異。在模擬母乳脂肪配方中,脂肪酸一直是研究的熱點,國內外的研究不僅要聚焦于人乳脂肪酸成分含量以及其中的長鏈多不飽和脂肪酸(LC-MUFA)對嬰幼兒健康的影響,也要關注母乳中影響嬰幼兒消化吸收的重要因素——脂肪酸在甘油三酯中的位置分布[13]。母乳中的棕櫚酸是以Sn-2位單甘油酯形式被吸收[14],市售的嬰幼兒配方乳粉中總脂肪酸在組成上與人乳脂肪相似度較高,但與之有較大差異的是脂肪酸在甘油上的位置分布[15],主要是其中棕櫚酸多是以Sn-1和Sn-3位單甘油酯形式被吸收,此時棕櫚酸會被水解為游離態,與鈣結合形成鈣皂,不利于嬰幼兒生長發育。添加OPO的嬰幼兒配方乳粉中,Sn-2位棕櫚酸的含量可以達到40%以上[16],使其更接近于母乳。
膳食中的甘油三酯在腸道中,Sn-1和Sn-3位的脂肪酸經胰脂肪酶水解成游離脂肪酸與Sn-2位單甘酯。人體會吸收游離的不飽脂肪酸以及中、短鏈的脂肪酸,而淋巴系統會將Sn-2位單甘酯吸收從而進入血液循環。棕櫚酸作為飽和脂肪酸酶是通過水解得到的游離脂肪酸,因為其熔點(63 ℃)高于人體體溫,會嚴重影響到脂肪酸的吸收率[17,18]。如果棕櫚酸是以Sn-2位單甘酯形式存在,人體吸收脂肪酸的速率就會大大提高[19]。
乳粉中的Sn-1和Sn-3位游離棕櫚酸會與小腸中的鈣、鎂等礦物質在酸性條件下發生皂化反應,直接排除體外,從而形成不溶的皂化物,能量與鈣都會損失,且增加糞便的硬度,導致嬰幼兒便秘,甚至增加患腸梗阻的風險[20]。研究證明,將含有Sn-2位棕櫚酸的嬰幼兒配方乳粉喂食給嬰幼兒后,其糞便中的鈣含量會急劇下降,糞便硬度也將明顯降低[21]。研究結果表明,棕櫚酸在甘油三酯上的位置分布對嬰幼兒的營養吸收有著重要的營養學意義[22]。
在嬰幼兒配方乳粉中加入OPO能提高嬰幼兒對能量和礦物質的吸收、利用,減少體內鈣、鎂等骨骼礦物質及其他營養成分的流失,從而使鈣在骨骼中充分沉淀,更好地支持嬰幼兒骨骼和體格自然成長。OPO還能與可溶性膳食纖維組合,幫助增加雙歧桿菌的數量,有助于改善嬰幼兒的腸道菌群平衡,激活免疫細胞,提高嬰幼兒自然抵抗力[23~25]。
高效液相色譜法是在高壓條件下,使溶質在固定相和流動相之間進行連續與多次的交換,使不同溶質得到分離的主要原因是溶質在兩相間分配系數、親和力、吸附力或分子大小的不同所引起排阻作用的差別[26]。
高效液相色譜儀一般由高壓輸液泵、進樣器、色譜柱、檢測器等部分組成。高壓輸液泵用于驅動流動相和樣品通過色譜分離柱和檢測,一般包括往復泵和隔膜泵;進樣器是將待分析樣品引入色譜系統;色譜柱用于分離樣品中的各個物質;檢測器是將被分析組分在柱流出液中濃度產生的變化轉化為光學、電學信號,進行分析。檢測器又包括示差折光化學檢測器、紫外吸收檢測器、電化學檢測器、紫外-可見分光光度檢測器、熒光檢測器和二極管陣列紫外檢測器。該方法已成為醫學、化學、農學等學科領域中十分重要的分離分析技術[27]。
韋偉等[28]建立了一種高效液相色譜(HPLC)的測定方法,試驗分離甘油三酯所采用的色譜柱為銀離子交換柱,采用的檢測器為蒸發光散射檢測器(ELSD),流動相選擇溶解性較好的二氯甲烷和丙酮,采用以上條件試驗能使OPO及其同分異構體分離開,加標回收率為96.7%。魏婷婷等[29]利用正己烷將樣品中的油脂提取出來,采用的色譜柱為銀離子色譜柱,測定甘油三酯的同分異構體,加標回收率為94.8%~115.35%。宋戈等[30]利用乙醚和石油醚提取脂肪,采用銀離子色譜柱分離,進行OPO檢測,回收率為93%~101.5%。趙海珍等[31]利用2-溴苯乙酮將脂肪酸游離出來,再將其轉化為苯乙酰甲酯,最后采用HPLC進行分析。王瑛瑤等[32]將α-溴苯乙酮作為衍生化試劑,再利用胰脂酶進行水解,通過α-溴苯乙酮在胰脂酶存在下能與游離脂肪酸作用的特點,建立了一種超高效液相色譜法,測定甘油三酯中脂肪酸組成與位置分布。Josef C等[33]將Sn-2位脂肪酸與Sn-1、Sn-3位脂肪酸區分開來,采用環丙三醇來定位異構體,最后采用高效液相色譜法進行分析。Mlroslav L等[34]根據脂肪酸鏈中雙鍵的數量和位置不同,采用己烷-乙酰乙酸為流動相,利用銀離子色譜柱,測定三酰甘油及其同分異構體的組成。
雖然以上試驗中的加標回收率均在100%左右,且銀離子色譜法是目前較廣泛的方法,但銀離子色譜柱的穩定性差,柱子的使用率低且壽命短,測定時間較其他方法長,并不適用于OPO的分離測定。
目前氣相色譜法(GC)已經作為多個領域中最為常用的分析方法,在許多分析實驗室中的作用尤為重要[35]。按照樣本中各組分在氣相和液相間的分配系數有所差別,當汽化后的樣本被載氣帶入色譜柱中,組分就在此中的兩相間被分離,但是因為其穩定性相對各組分的附加或消融能力有差別,各組分在色譜柱中的速率也會有差別,然后通過柱長,便會互相分開,依次分開色譜柱流入檢測器,它們產出的離子流訊號經膨脹后,會在紀錄器上刻畫出每個部分的色譜峰[36]。
氣相色譜儀一般由載氣系統、進樣器、色譜柱、檢測系統等組成。載氣氣源多為He、N2、H2等。氣相色譜中檢測器包括光離子化檢測器(PID)、電子捕獲檢測器(ECD)、熱導檢測器(TCD)、氮磷檢測器(NPD)、火焰電離檢測器(FID)和火焰光度檢測器(FPD)等。以上檢測器讓GC廣泛應用于食品安全、食品化學、添加劑等復雜樣品中各種組分分離與分析檢測[37]。除此之外,空氣和水中的污染物,如揮發性有機物、多環芳烴,苯、甲苯、苯并(a)芘等;農作物中殘留的有機農藥等;氨基酸、脂肪酸、維生素等生物材料的分析[38]都可以采用氣相色譜儀測定。
馬小寧等[39]采用乙醚和石油醚提取出油脂,以帶有多模式進樣口進樣器及氫火焰與FID檢測器的氣相色譜儀對OPO進行定量分析,加標回收率為87.9%~96.9%。李長秀等[40]采用耐高溫的色譜柱將樣品汽化,采用內標法進行定量,將正十五烷作為對照品進行分析,采用氣相色譜法進行分離測定。易芳等[41]利用醚液萃取脂肪,用棒狀薄層色譜氫火焰檢測法(TLCFID)檢測脂肪的甘油酯組分,用GC-FID檢測總脂肪酸、Sn-2位酸、Sn -1、Sn-3位酸的組成。Haiying C等[42]采用DB-1HT毛細管色譜柱,利用氣相色譜法,與標準甘油三酯溶液進行對比得以確定OPO含量。
氣相色譜法較為穩定,測量結果普遍準確且含量較高,適合于嬰幼兒配方乳粉中OPO的測定。
氣相色譜能夠有效地分離、分辨有機化合物,且能力較高,同時質譜也是鑒定化合物準確有效的手段。由兩者共同組成的氣相色譜-質譜聯用技術,由計算機進行操控,成分復雜的混合物樣品直接由氣相色譜儀進行分離,使各組分逐個進入質譜儀離子源,可用化學離子化等方法,使每個樣品中的所有化合物進行離子化。
韓瑞麗等[43]利用脂肪酶水解脂肪酸得到Sn-2位單甘油酯,對其使用10%乙酰氯-甲醇溶液衍生,用氣相色譜質譜聯用儀對其組成進行分析,加標回收率為83.3%~85.1%。尚東洋等[44]采用乙醚、石油醚提取脂肪,用質譜檢測儀檢測。
氣相色譜-質譜聯用法操作復雜,檢測時間較長,干擾因素較多,不是檢測OPO的最佳方法。
近幾年,由于國內外學者對OPO的研究日漸深入,其很多功能逐漸顯露出來,尤其是OPO對嬰幼兒生長發育過程起到諸多良性影響,因此我國很多嬰幼兒配方乳粉企業陸續在其產品中加入OPO產品。且每個企業產品中OPO含量各有不同,選擇OPO的生產廠家也不同。目前國外多個國家已具備較為完善的生產工藝,尤其是瑞典,有多個大型OPO結構脂生產商,國內對OPO的開發雖然較晚,但也有幾家OPO的生產廠家。不同廠家生產OPO的工藝、品質控制及產品配方存在一定差異,故含OPO的產品品質也存在一定差異。所以OPO的檢測手段在檢測領域至關重要。隨著我國科研技術水平的顯著提高,未來關于OPO功能的研究也會越發深入,關于OPO的檢測方法也會日益增多,旨在為我國嬰幼兒的健康提供更多的依據。