婴幼儿人群对于油脂的需求与其他人群并不相同,在考虑其能量需求的同时也需要满足其对生长发育的营养需求。人一生中脑部发育最迅速的时期是0~3岁,在这个时间段中,选对脂肪酸对婴幼儿的成长与发育有着极大的好处。必需脂肪酸主要包括两种,一种是ω-3系列的α—亚麻酸,一种是ω-6系列的亚油酸。只要食物中α—亚麻酸供给充足,人体内就可用其合成所需的ω-3系列的脂肪酸,如EPA、DHA。也就是说α—亚麻酸是ω-3系列的前体。同理,亚油酸是ω-6系列的前体。花生四烯酸由亚油酸衍生而来,当合成不足时,必须由食物供给,也可列入必需脂肪酸。不同地域、不同人种的宝宝,出生后补充的营养也不同。中国宝宝在出生后,因为营养摄入的问题,更加需要补充亚麻酸、亚油酸。但是,人体的生理需要和食物营养供给之间需要有平衡关系,只有这样,才能保持营养平衡,才有利于营养素的吸收和利用。如果平衡关系失调,也就是食物营养不适应人体的生理需要,就会对人体健康造成不良的影响。在孕期、婴幼儿时期,必需脂肪酸变得尤其重要:孕期,孕妇需要补充双人份的必需脂肪酸来保证自己、胎儿的健康;宝宝婴幼儿时期,尤其在0.5岁之后,母乳不能提供足够的必需脂肪酸,需要从外界摄取,才能保证宝宝的正常发育和健康成长。
α—亚麻酸是构成人体细胞的核心物质,母体和胎婴儿在摄入α—亚麻酸之后,在多种酶的作用下,通过肝脏代谢为机体的生命活性因子DHA 和EPA,对婴幼儿大脑发育十分重要。当婴幼儿缺少亚麻酸时,就会表现为智力和视力的发育低于其他正常宝宝。而孕妇缺少亚麻酸时,容易导致胎儿智力偏低和流产。
中国营养学会“膳食营养素参考摄入量”专家委员会作为中国营养学界的学术权威机构,在查阅了国内外大量文献资料的基础上,结合我国居民膳食构成及脂肪酸摄入的实际情况,在《中国居民膳食营养素参考摄入量》中提出建议,通过膳食摄入总脂肪酸中的多不饱和脂肪酸中ω-6/ω-3的适宜比值为(4~6)∶1。则人体通过食用油摄入脂肪酸以ω-6/ω-3=(4~6)∶1为最佳,目前这是我国最具权威和公认的推荐值。
DHA藻油添加量:①2011年国家批准的新资源食品中DHA藻油的推荐食用量为≤300mg/d,DHA藻油国际标准推荐摄入量为160~400mg/d;②据权威机构调查可知,我国居民每日从食物中直接摄入的纯DHA量仅为约40mg/d;③中国营养学会推荐我国居民的油脂摄入量为30g/d。
按照最低标准计算,即每人每天的DHA藻油摄入量最少为120mg/d(以纯DHA计),占每日油脂摄入量的0.4%。
核桃油不饱和脂肪酸含量≥92%,亚油酸(ω-6)≥56%、亚麻酸(ω-3)≥14%,富含天然维生素A、维生素D等营养物质,酸度≤0.5,口感清淡无异味,易被消化吸收,特别适合婴幼儿。
亚麻籽油含有丰富的ω-3不饱和脂肪酸,含量高达57%,是目前已知陆地上ω-3不饱和脂肪酸含量最高的植物之一。因而,亚麻籽油被认为是陆地上最补脑的天然食物,它对婴幼儿的智力发育、青少年提高记忆力、中老年健脑以及预防老年痴呆具有重要的作用。亚麻籽油中不饱和脂肪酸中ω-3系列(α—亚麻酸)和ω-6系列(γ—亚麻酸)之比接近(4~6)∶1,对孕妇和婴幼儿特别有益,因此亚麻籽油也俗称月子油和聪明油。
橄榄油是最适合婴儿食用的油类。婴儿一半的热量来自于母乳中的油脂,在断奶后,所需要的热量就要通过饮食中的油脂获得。橄榄油营养成分中含有人体不能合成的亚麻酸和亚油酸,二者的比值与母乳极为相似,且极易吸收,能促进婴幼儿神经和骨骼的生长发育,是婴幼儿极佳的营养品。
DHA藻油的主要成分为享有“脑黄金”俗称的DHA,其是大脑皮层和视网膜的重要组成部分,是人体智力发育和视力形成所不可缺少的营养成分。DHA是神经系统细胞生长及维持的一种主要元素,是大脑和视网膜的重要构成成分,在人体大脑皮层中含量高达20%,在眼睛视网膜中所占比例最大约占50%。体内DHA含量高者的心理承受力强、智力发育指数高,而缺乏时可引发一系列症状,包括生长发育迟缓、皮肤异常鳞屑、不育、智力障碍等,孕妇缺乏时还可能导致胎儿失明。在婴幼儿时期,除了以上大脑发育外,DHA还对视网膜光感细胞的成熟有重要作用。通过补充大量的DHA,可以使婴幼儿大脑、视网膜的神经细胞成熟度提高。有科学家进行了进一步研究证实,缺乏DHA会影响婴幼儿脑组织和视网膜的发育及其功能,而在发育期适量补充DHA,对脑神经细胞间突触联系的增加以及智力发育都是很有益处的。
综合以上考虑,我们选择核桃油、亚麻籽油、橄榄油和DHA藻油四种调和成以核桃油为基油的婴幼儿营养油。
一、材料与方法
(一)原料用油的选择
核桃油:由云南摩尔农庄生物科技开发有限公司提供;
亚麻籽油:锡林郭勒盟红井源油脂有限责任公司提供;
橄榄油:原产国:西班牙,莱阳鲁花浓香花生油有限公司(分装);
DHA藻油:以嘉必优(武汉)生物工程有限公司用裂壶藻(Schizochytrium)发酵法生产的DHA藻油(DHA含量≥40%),符合GB 26401-2011标准。此油作为制备原料之一。
(二)主要试剂
37种脂肪酸甲酯混标:购自上海安谱科学仪器有限公司;正己烷、无水甲醇、氢氧化钾(色谱纯);乙醚、石油醚、苯(分析纯);三氟化硼(化学纯)。
(三)主要仪器与设备
Agilent GC7890A-MS5975C气相色谱质谱联用仪;SK-1旋涡混匀器;SBL-30DT恒温超声脱气机,宁波新芝生物科技股份有限公司;AL104电子分析天平,美国奥豪斯贸易公司。
(四)主要方法
1.原料用油基本理化性质检测
对所用植物原料油进行基本理化性质的检测,包括:①气味、滋味、透明度测定;②折射率的测定;③水分及挥发物测定;④酸价的测定;⑤植物油加热实验;⑥碘值的测定;⑦皂化值的测定;⑧不皂化物的测定;⑨磷脂含量的测定;⑩过氧化值测定。
2.原料用油脂肪酸组成及含量测定
样品前处理:准确称取油样产品0.100g于10mL具塞试管中,然后向试管中加入4mL正己烷溶液,将溶液充分混合后加入1mL KOH—甲醇溶液,摇晃试管,使其充分反应。将具塞试管放置在旋涡混合器上混合至溶液无色,室温静置40min,移取上清液待测。
色谱条件:进样口和检测器的温度分别为270℃和280℃,进样量1.0μL,分流进样,分流比10∶1,载气为高纯N2。程序升温过程:130℃保持1min,然后以6.5℃/min升到170℃,保持1min,再以2.7℃/min升到215℃,保持12min,再以4.0℃/min升到230℃,保持3min;载气(N2)压力:68.9kPa;氢气流速:30mL/min,空气流速:300mL/min。脂肪酸的百分含量用面积归一化的方法确定(以峰值面积的百分比表示)。
纯含量≥45%,通过计算可得DHA藻油添加量约为0.8%,即该产品中DHA纯含量为4000mg/L。
3.动物实验
将配制的婴儿营养油喂样SD大鼠,以核桃油为阴性对照,SD大鼠被随机分成2组,每组6只。喂养量为:1mL/(kg·d)。
所有SD大鼠均在武汉大学实验动物中心饲养,饲养环境为“屏障”级别。SD大鼠,先观察2d,未见老鼠异常,活动正常,称初始重量后饲喂。实验期间,观察动物的生长发育及行为学特征,每天由饲养人员观察大鼠的饲食、活动、睡眠的状况,同时观察受试SD大鼠的生长发育情况,并测定SD大鼠的体重。直到饲养8周后,麻醉后抽血。抽血后,宰杀试验SD大鼠,并取出脑、眼、心、肝等组织,经处理,保存冰箱备用。
二、结果与分析
(一)相关植物油原料理化性质检测
本部分对核桃油、橄榄油、亚麻籽油等植物食用油相关理化性质进行检测,3种植物油脂原材料理化指标检测见表9-1,结果表明这3种植物食用油相关指标均符合国家相关标准。
表9-13 种植物油脂原材料理化指标检测(www.xing528.com)
续表
(二)原料用油的脂肪酸成分及其含量
1.DHA藻油的脂肪酸组成
本项目所用DHA藻油为嘉必优生物技术(武汉)股份有限公司生产所得,其脂肪酸组成及含量见表9-2。可以看出,DHA藻油中的主要成分为DHA,且含量高达48.35%,符合食品国家安全标准的相关要求(GB 26400-2011)。
表9-2 DHA藻油脂肪酸组成及含量
2.3种植物食用油的脂肪酸组成
3种植物食用油经甲酯化后,将获得的甲酯化样品进行GC-MS分析,最终得到它们的总离子流图谱。3种原料用油脂肪酸成分及其含量见表9-3。
表9-3 3种植物食用油脂肪酸组成及其含量
可以看出,3种植物食用油均由饱和脂肪酸(如棕榈酸、硬脂酸)、单不饱和脂肪酸(如油酸)和多不饱和脂肪酸(如亚油酸、亚麻酸)所构成,但饱和脂肪酸所占比例较少,为9%~18.5%,大部分为不饱和脂肪酸。亚油酸和亚麻酸是人体所必需脂肪酸,其中核桃油中亚油酸含量最高(57.2%),对于亚麻酸而言,含量最高的为亚麻籽油(占51.9%)。
(三)最终配方的确定
以核桃油为基油的婴幼儿营养油的最终配方见表9-4。
表9-4 以核桃油为基油的婴幼儿营养油的最终配方
(四)婴幼儿营养油的理化性质检测报告
以核桃油为基油的婴幼儿营养油的理化性质检测报告见表9-5。
表9-5 以核桃油为基油的婴幼儿营养油的理化性质检测报告
(五)婴幼儿营养油的脂肪酸检测报告
以核桃油为基油的婴幼儿营养油的脂肪酸检测报告见表9-6。
表9-6 以核桃油为基油的婴幼儿营养油的脂肪酸检测报告 单位:%
(六)婴幼儿营养油的生理活性
1.SD大鼠大脑前区皮层超薄切片的形态结构
SD大鼠大脑前区皮层显微结构如图9-1所示。从图9-1可以看出,神经元细胞形态有明显差异。在图9-1(2)中,细胞排列紧密,细胞边缘清晰,细胞内核体着色深且很清楚;而在图9-1(1)中,细胞边缘有点模糊,细胞大,核体小,整个着色不清晰。这说明了用婴幼儿营养油饲喂的SD大鼠脑细胞生长旺盛,年轻有活力;而在核桃油的对照中SD大鼠的大脑皮层细胞生长停滞、衰老。另外,在SD大鼠大脑前区皮层的神经元突触间隙也有明显差异;在图9-1(2)中,箭头所指神经元突触间隙在单位空间内的数量明显多于图9-1(1)中箭头所指的数量;这也表明用婴幼儿营养油饲喂的SD大鼠大脑前区皮层神经元细胞,其比正常饲喂的SD大鼠大脑前区皮层的神经细胞具有活力、年青、延缓衰老的特征。除此之外还有助于神经冲动传导、释放和交换更多的化学传递物质,刺激靶细胞反应,使神经元细胞间建立更多的离子通道,最终达到神经细胞年轻活力,从而提高SD大鼠神经传导效率,加强神经对肌肉及其他组织的控制能力。
图9-1 大鼠大脑前区皮层显微结构
2.SD大鼠视网膜的超微形态结构
在阴性对照组中,从如图9-2中可以看出,视细胞不规则形,细胞核曾近圆形或椭圆形,核边缘清晰,核质分布不均匀,锥状细胞、杆状细胞边缘不整齐,呈衰老状,而在图9-3可见外丛层(1)及节细胞层(2)。从图9-3可以看出视网膜结构不够完整。
在婴幼儿营养油组中,可见视网膜的典型完整结构,如图9-4(1)所示,图中可见色素上皮层、视细胞层,包括杆状、锥状细胞,细胞排列紧密有活力。锥体细胞螺旋纹路清晰,杆状细胞清晰可见。同时视网膜大细胞排列有序,边缘整齐,如图9-4(2)所示,具有年青活力的特征。
图9-2 阴性对照组SD大鼠视网膜细胞超微结构图
图9-3 阴性对照组SD大鼠视网膜结构不完整
图9-4 婴幼儿营养油组SD大鼠视网膜细胞超微结构图
三、小结
(1)对三种原料用油及DHA藻油按照国标进行了基本理化性质的检测,理化指标均满足国家标准,可作为原料用油添加使用。
(2)综合所有配方设计依据,通过计算机科学计算,我们得到了婴幼儿营养油,其配方为:核桃油∶亚麻籽油∶橄榄油∶DHA藻油=80∶10∶8.4∶1.6。此配方对促进儿童尤其婴幼儿的智力发展,维持神经系统正常机能的运转大有好处。
(3)通过对以核桃油作为基油的成品油进行基本理化指标检测、脂肪酸组成及其含量检测和稳定性试验,可知其各项指标都满足食用调和油国家标准,各种脂肪酸构成比例满足了婴幼儿对膳食脂肪酸的营养需求。
(4)以SD大鼠为实验对象,研究结果表明婴幼儿营养油具有生物安全性,有利于大脑和视网膜细胞的发育。
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