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特殊医学用途配方食品全营养乳液的稳定性
2021/09/24 13:50
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方案摘要：
产品配置单：
罗姆分散体分析仪LUMiSizer ® 650
型号： LUMiSizer ® 650
产地： 德国
品牌： 罗姆
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方案详情：
特殊医学用途配方食品(Food for Special Medical Purpose, FSMP)，是为了满足进食受限、消化吸收障碍、代谢紊乱或特定疾病状态人群对营养素或膳食的特殊需要，专门加工配制而成的配方食品。
全营养乳液是一个成分复杂的缓冲体系，由蛋白质、脂肪、碳水化合物、维生素和矿物质类组成。它在热力学上属于不稳定体系，既有蛋白质等微粒形成的悬浮液、脂肪乳浊液，又有以糖、盐类形成的真溶液。其主要质量问题为加工及贮藏中出现沉淀、分层以及脂肪上浮的问题。从微观上表现为乳状液分散相颗粒的迁移(表现为沉淀和析水)，或是分散相颗粒平均粒径大小的变化(表现为团聚和絮凝)。凡是影响全营养乳液中蛋白质稳定性的因素，破坏蛋白结构稳定性的因素都会影响产品的稳定性，例如稳定剂、乳液体系的pH、矿物质盐以及蛋白诱导胶凝等因素都会影响到产品的稳定性。
全营养乳液这一复杂的体系不仅需要合适的工艺，还需要适量的稳定剂、乳化剂以及一定的体系条件(pH、金属离子浓度)以保持液体的稳定性。本文主要研究胶体对全营养乳液稳定性的影响。
1 全营养乳液生产工艺流程
图1 特殊医学用途食品全营养乳液工艺流程
2 实验方法
制备不同浓度的微晶纤维素（0.3、0.6、0.9、1.2、1.5、1.8 g/L）的全营养乳液，利用杀菌釜灭菌。第二天测定全营养乳液的平均粒径、电位、粘度、pH、离心沉淀率的变化。并用LUMiSizer®考察稳定剂不同浓度对全营养乳液的稳定性的影响。
3 结果与分析
微晶纤维素(microcrystalline cellulose, MCC)是由纤维素原料经过稀酸水解并经过一系列处理得到的极限聚合度的产物, 是一种可自由流动的纤维素晶体的天然聚合物。微晶纤维素在溶液中经过高速剪切分散和均质之后, 可以彻底分散在体系中，和水以氢键形式成三维网络结构，这种三维网络结构可以有效悬浮蛋白颗粒，阻止变性蛋白的聚集。MCC 与其他亲水胶体不同之处在于MCC 本身并不与水分子结合，只是分散在液体体系中，分散体系呈触变性；这种以氢键结合的微晶体网络体系没有糊状质感，口感清爽。
表1 不同浓度微晶纤维对全营养乳液体系的影响
如表1所示，随着微晶纤维素浓度的增大，从0.3 g/L 增加到1.8 g/L，乳液体系中平均粒径变化幅度在521.53 nm-583.23 nm 之间。微晶纤维素添加浓度为0.6 g/L 时，此时平均粒径（521.53 nm）最小（P＜0.05）。当微晶纤维素浓度增加至0.9 g/L 时，乳液中平均粒径浓度达至最大，583.23nm（P＜0.05）；此时微晶纤维素浓度继续增加，平均粒径开始减小；当微晶纤维素浓度达到1.8 g/L 时，乳液平均粒径降到550.23 nm。
粘度也是影响稳定性的一个重要因素。高粘度的体系可以使分散相不容易聚集和凝聚，从而确保分散体系更加稳定。研究结果显示微晶纤维素浓度从0.3 g/L 增加到1.8 g/L，全营养乳液的粘度从18.83 mPa·s 增加至53.10 mPa·s；当微晶纤维素浓度小于1.5 g/L 时，尽管粘度变化是显著的（P＜0.05），但粘度幅度增加缓慢，仅由18.83 mPa·s 增至38.40mPa·s。
离心沉淀率是反映液体体系稳定性的一个指标。沉淀率越大，表明溶液悬浮性能较差，易发生蛋白沉淀等现象。当微晶纤维素浓度从0.3 g/L 增加至0.6 g/L 时，乳液的离心沉淀率显著降低至1.91% (P＜0.05)；随着微晶纤维素浓度继续增加至1.8 g/L，离心沉淀率显著增加，为2.47%（P＜0.05）。在整个微晶纤维素浓度变化范围内，全营养乳液电位变化不明显（-18.10 mV~ -20.03 mV），没有显著性变化(P>0.05)。微晶纤维素主要依赖于三维网络结构的形成进而保持全营养乳液体系的稳定，与粘度关系较小。
图2 不同浓度微晶纤维素的全营养乳液LUMiSizer® 稳定性图谱
图3 不同浓度微晶纤维素的全营养乳液体系不稳定性指数
LUMiSizer® 稳定性分析结果显示微晶纤维素浓度为0.6 g/L 和0.3 g/L 时，全营养乳液的不稳定性指数显著性降低；随着其浓度的增加，不稳定指数显著性增加，体系不稳定性增加。综合考虑平均粒径、粘度、离心沉淀率及不稳定性指数，微晶纤维素浓度的最适浓度为0.6 g/L，此时全营养乳液体系最稳定，此时的离心沉淀率也是最低，平均粒径也是最小。微晶纤维素浓度为0.6 g/L 和0.3 g/L 时，全营养乳液的不稳定性指数显著性降低；随着其浓度的增加，不稳定指数显著性增加，体系不稳定性增加。
综合考虑平均粒径、粘度、离心沉淀率及不稳定性指数，微晶纤维素浓度的最适浓度为0.6 g/L，此时全营养乳液体系最稳定，此时的离心沉淀率也是最低，平均粒径也是最小。
本文内容部分摘自《基于粒子特性研究特殊医学用途配方食品全营养乳液的稳定性》，第一作者：韩丽丽（北京市营养源研究所 特殊食品研发中心）。
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