不同殘氧量對(duì)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(shī)，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(guò)程技術(shù)與新藥創(chuàng)制國(guó)家工程研究中心，廣東省藥用脂質(zhì)重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室，廣東 廣州 510240）

隨著國(guó)內(nèi)特殊醫(yī)學(xué)用途配方食品配套法規(guī)的頒布，臨床上對(duì)腸內(nèi)營(yíng)養(yǎng)制劑的需求越來(lái)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(guó)外院內(nèi)特醫(yī)產(chǎn)品使用的主要?jiǎng)┬汀５珖?guó)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(guó)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(yīng)用，產(chǎn)品種類少、品質(zhì)參差不齊，研發(fā)實(shí)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(huì)留有頂空，頂空中殘留的氧氣可能會(huì)對(duì)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(yíng)養(yǎng)素之一，是構(gòu)成人體細(xì)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(bǔ)充必需脂肪酸。脂肪乳的產(chǎn)品定位為非全營(yíng)養(yǎng)的特殊醫(yī)學(xué)用途配方食品，不能作為單一營(yíng)養(yǎng)來(lái)源滿足目標(biāo)人群的營(yíng)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(shí)，相較于使用飲用水進(jìn)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(shí)，因脂肪乳的主要營(yíng)養(yǎng)素為油脂，可以與食物中的脂溶性營(yíng)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(yíng)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(gè)主要因素，它會(huì)給食品帶來(lái)不良風(fēng)味，甚至導(dǎo)致食品的貨架期縮短及品質(zhì)劣變[7]。油脂的氧化實(shí)際上是不飽和脂肪酸的氧化，可以通過(guò)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(guò)程，氧與不飽和脂肪的相互作用是一個(gè)重要的反應(yīng)，其限制了不飽和脂肪在功能食品中的應(yīng)用[8]。闡明含脂食品變質(zhì)的機(jī)理、影響因素和測(cè)定方法，對(duì)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(shí)，粒徑也是衡量乳液物理穩(wěn)定性的一個(gè)重要指標(biāo)[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(guò)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(duì)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(dǎo)。

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(jī)（德國(guó)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(guó)sartorius BS200s）、高壓均質(zhì)機(jī)（德國(guó)GEA3006）、便攜式頂空殘氧儀（丹麥MOCON CheckPoint3）、壓蓋機(jī)（江蘇神農(nóng)FG-2A）、臺(tái)立式蒸汽滅菌柜（江蘇神農(nóng)TXQ-280）、有機(jī)玻璃手套箱（長(zhǎng)沙米淇MT012-C）、高純氮?dú)猓兌取?9.999%）、安捷倫7890A氣相色譜儀（搭配FID檢測(cè)器）和激光粒度儀（貝克曼LS13320）。

1.3 實(shí)驗(yàn)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(jī)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(jìn)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(jiàn)1.3.2），壓蓋。

（5）滅菌。密封后的脂肪乳置于臺(tái)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(jī)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(kāi)啟氮?dú)忾y門(mén)。當(dāng)箱體內(nèi)殘氧儀示數(shù)穩(wěn)定在1%、5%、10%時(shí)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(shí)驗(yàn)組1、實(shí)驗(yàn)組2、實(shí)驗(yàn)組3。同時(shí)制備未充氮樣品組作為對(duì)照組4，殘氧量約為20%。

1.3.3 加速氧化實(shí)驗(yàn)

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(cè)定一次殘氧量、過(guò)氧化值、酸價(jià)及脂肪酸，放入前與15 d 取出后測(cè)量4 組樣品的粒度。

1.3.4 殘氧量測(cè)定

將脂肪乳皇冠蓋金屬外蓋打開(kāi)，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(diǎn)擊開(kāi)始按鈕等待測(cè)試結(jié)果。

1.3.5 過(guò)氧化值、酸價(jià)的測(cè)定

過(guò)氧化值按照GB 5009.227—2016中的方法進(jìn)行檢測(cè)；酸價(jià)按照GB 5009.229—2016 中的方法進(jìn)行檢測(cè)。

1.3.6 脂肪酸測(cè)定

分別測(cè)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(cè)方法參照GB 5009.168—2016。

1.3.7 粒度的測(cè)定

使用激光粒度儀測(cè)定60 ℃下貯存0 d 和15 d 樣品的粒度，導(dǎo)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(guò)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(guò)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(shí)間的延長(zhǎng)，各組脂肪乳的頂空殘氧量不斷下降，說(shuō)明頂空的氧氣隨貯藏時(shí)間的延長(zhǎng)不斷消耗。4 組脂肪乳的過(guò)氧化值含量隨貯藏時(shí)間的延長(zhǎng)不斷增加，但含量均在0.25 g/100 g 以下，符合GB 2716—2018 中對(duì)調(diào)和油過(guò)氧化值限量的規(guī)定。對(duì)照組4 在各時(shí)間點(diǎn)的過(guò)氧化值均高于其余3 組，且高溫貯藏15 d 時(shí)，殘氧量為0.230 g/100 g，接近國(guó)標(biāo)中的限值，存在超過(guò)限量值的風(fēng)險(xiǎn)。說(shuō)明充氮操作可以明顯減少脂肪乳在貯藏過(guò)程中過(guò)氧化值的增加，降低過(guò)氧化值超標(biāo)造成的質(zhì)量不合格風(fēng)險(xiǎn)。

表1 不同殘氧量對(duì)脂肪乳過(guò)氧化值的影響表

2.2 酸價(jià)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(jià)的變化如表2 所示。

表2 不同殘氧量對(duì)脂肪乳酸價(jià)的影響表

隨著貯藏時(shí)間的延長(zhǎng)，氧氣不斷消耗，頂空殘氧量不斷下降，酸價(jià)呈現(xiàn)上升的趨勢(shì)。在相同的貯藏期內(nèi)，組間酸價(jià)變化在貯藏前10 d 時(shí)無(wú)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(jìn)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(jìn)因素。貯藏15 d 時(shí)，實(shí)驗(yàn)組3 和對(duì)照組4 的酸價(jià)值為實(shí)驗(yàn)組1 的1.34 倍和1.47 倍，說(shuō)明隨著貯藏時(shí)間的不斷延長(zhǎng)，組間酸價(jià)變化出現(xiàn)明顯差異，初期殘氧量為10%以上對(duì)脂肪乳高溫貯藏期間的酸價(jià)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(cè)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(shí)間的延長(zhǎng)總體呈現(xiàn)不同程度的下降趨勢(shì)，4 組樣品貯藏15 d 相對(duì)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(duì)照組4 的脂肪酸含量下降明顯高于其余3 組，說(shuō)明充氮可以抑制脂肪乳不飽和脂肪酸的氧化，這與酸價(jià)的測(cè)定結(jié)果一致。實(shí)驗(yàn)組2與實(shí)驗(yàn)組1 在貯藏結(jié)束時(shí)，不飽和脂肪酸總量損失結(jié)果相近，說(shuō)明5%初始?xì)堁趿颗c1%初始?xì)堁趿繉?duì)脂肪酸氧化的影響相似。

表3 不同殘氧量對(duì)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(biāo)[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(shuō)明乳液分散均勻，體系穩(wěn)定。從圖2 粒徑數(shù)據(jù)對(duì)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(wú)明顯變化趨勢(shì)，說(shuō)明不同的頂空殘氧量對(duì)脂肪乳貯藏過(guò)程中粒徑大小無(wú)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(guò)程中必不可少的一項(xiàng)工藝，本文通過(guò)測(cè)定不同殘氧量瓶裝脂肪乳在高溫貯藏期間過(guò)氧化值、酸價(jià)、脂肪酸及粒徑的變化，分析不同殘氧量對(duì)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(dǎo)。結(jié)果表明，不同殘氧量對(duì)脂肪乳的粒徑大小無(wú)明顯影響。但未充氮對(duì)照組即初始?xì)堁趿考s為20%的脂肪乳的過(guò)氧化值、酸價(jià)明顯高于充氮組，不飽和脂肪酸總量下降較為明顯，說(shuō)明在生產(chǎn)中應(yīng)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(yíng)養(yǎng)素?fù)p失。