母乳作為嬰兒生命初期最理想的天然食品，富含蛋白質(zhì)、脂肪等多種必需營養(yǎng)素。然而，受母體健康狀況、職業(yè)環(huán)境等客觀因素限制，部分嬰兒無法實現(xiàn)純母乳喂養(yǎng)，此時需借助母乳代用品以滿足新生兒的生長發(fā)育需求。隨著營養(yǎng)科學(xué)研究的深入，學(xué)術(shù)界對母乳成分及其營養(yǎng)價值有了更系統(tǒng)的認知。

人乳脂肪球（MFG）的粒徑呈現(xiàn)顯著的多分散性，其分布區(qū)間為0.1～15 μm，其中體積加權(quán)平均直徑測定值約為4 μm。從化學(xué)組成角度分析，MFG的核心結(jié)構(gòu)主要由甘油三酯（TAG）構(gòu)成，其含量可達到母乳總脂肪的98%以上。MFGM作為包裹MFG的界面活性層，是由多層膜結(jié)構(gòu)及其相關(guān)生物分子組成的復(fù)雜體系，包括蛋白質(zhì)、膽固醇、糖蛋白、中性脂質(zhì)、極性脂質(zhì)以及多種微量成分。其中，膽固醇作為母乳中含量最豐富的固醇類化合物，在維持MFG的物理化學(xué)穩(wěn)定性及促進嬰幼兒生長發(fā)育過程中發(fā)揮著關(guān)鍵作用。

在食品工業(yè)中，尤其在乳制品領(lǐng)域，膽固醇不僅參與MFGM結(jié)構(gòu)的構(gòu)建，更對嬰兒大腦發(fā)育、細胞信號轉(zhuǎn)導(dǎo)及代謝穩(wěn)態(tài)的維持至關(guān)重要。市售添加MFGM的配方奶粉大多僅注重磷脂的補充，卻普遍忽視膽固醇的添加，導(dǎo)致其膽固醇含量極低甚至無法檢出。

前期的工作中已將外源膽固醇與MFGM組分共同組裝，成功構(gòu)建了與母乳結(jié)構(gòu)相似的乳脂肪球，天津科技大學(xué)食品科學(xué)與工程學(xué)院的李洪波、李旭、于景華*等研究通過噴霧干燥將上述富含營養(yǎng)成分的脂肪球制備成嬰兒配方奶粉，并探究奶粉的物理穩(wěn)定性和消化特性，以期為開發(fā)具有精準營養(yǎng)遞送功能的新一代配方乳粉提供技術(shù)路徑。

1 嬰兒配方奶粉配方的確定

嬰兒配方奶粉以母乳成分作為標準調(diào)配，為了模擬出母乳中脂肪酸組成，用玉米油、椰子油和菜籽油進行復(fù)配，植物油主要的脂肪酸分布如表1所示。為了符合國家對嬰兒配方食品要求，保持蛋白質(zhì)、脂肪和碳水化合物等物質(zhì)在GB 10765—2021范圍內(nèi)。

本研究中不涉及蛋白質(zhì)、碳水化合物的改變，配方之間主要的變量為膽固醇的添加量。為了更好地模擬現(xiàn)實情況，按13 g粉溶為100 mL乳液計算，每13 g干物質(zhì)中膽固醇的添加量分別為0、10、20、30 mg，奶粉中總蛋白質(zhì)量分數(shù)約為13%，脂肪質(zhì)量分數(shù)約為27%，碳水化合物質(zhì)量分數(shù)約為58%。嬰兒配方奶粉的具體配方見表2。

2 嬰兒配方奶粉的理化性質(zhì)

2.1 嬰兒配方奶粉復(fù)原乳液物理穩(wěn)定性分析

本研究采用相對背散射光強度變化值（ΔBS）作為表征指標。如圖1所示，不同膽固醇添加量的復(fù)原乳液體系均呈現(xiàn)相似的ΔBS變化趨勢，主要表現(xiàn)出聚集上浮的不穩(wěn)定特征。當頂部區(qū)域ΔBS呈現(xiàn)正值時，表明該區(qū)域發(fā)生乳滴聚集現(xiàn)象；而底部ΔBS的正值變化則反映沉淀行為的出現(xiàn)。監(jiān)測數(shù)據(jù)顯示，隨著當膽固醇添加量的增加，頂部區(qū)域ΔBS值隨時間推移分別從0%增至24.1%、22.8%、20.9%和23.1%，當ΔBS值超過8%時，則預(yù)示著體系穩(wěn)定性較差，可能迅速發(fā)生相分離。本研究所有樣本的ΔBS最終值均遠超過8%，證實脂肪上浮是復(fù)原乳液體系失穩(wěn)的主要原因。在低膽固醇添加量條件下，由于脂肪球表面膽固醇和磷脂覆蓋不足，新形成的界面膜結(jié)構(gòu)穩(wěn)定性較差，致使脂滴易于聚集，體系穩(wěn)定性降低導(dǎo)致ΔBS迅速上升。隨著膽固醇含量的增加，ΔBS上升幅度減緩，表明脂肪聚集上浮現(xiàn)象得到一定程度的抑制，膽固醇與磷脂形成更致密、穩(wěn)定的Lo相微區(qū)，增強了界面機械強度，抑制脂滴聚集。然而，過量的膽固醇可能干擾界面膜重組過程，由于過量膽固醇擾亂界面磷脂分子排列，導(dǎo)致膜重組效率下降，界面覆蓋度降低，削弱了靜電排斥與空間位阻效應(yīng)使ΔBS再度升高。

2.2 膽固醇對嬰兒配方奶粉脂肪包裹率的影響

噴霧干燥工藝制備嬰兒配方奶粉過程中，乳脂肪球界面膜結(jié)構(gòu)發(fā)生顯著改變。此外，奶粉顆粒的物理完整性也是影響脂肪穩(wěn)定性的關(guān)鍵因素，顆粒表面的微觀缺陷（如裂紋、孔隙等）會加速包埋脂肪的遷移和氧化。本研究通過量化分析脂肪包埋率和游離脂肪含量兩個關(guān)鍵指標，系統(tǒng)評估奶粉體系的穩(wěn)定性特征。如圖2所示，隨著膽固醇添加量的增加，不同樣品的脂肪包裹率呈現(xiàn)先上升后下降的趨勢，但均高于未添加膽固醇的對照組樣品。在高溫霧化作用下，原有膜結(jié)構(gòu)被破壞，隨后由蛋白質(zhì)、磷脂等表面活性物質(zhì)重新構(gòu)建新型界面膜。研究表明，適量膽固醇可通過疏水作用與磷脂協(xié)同降低膜相變溫度，增強乳脂肪球界面柔韌性，在奶粉加工過程中形成結(jié)構(gòu)更穩(wěn)定、致密性更高的界面膜。其中磷脂提供界面膜的基本骨架，而膽固醇通過填充磷脂酰鏈間的空隙，減少膜缺陷，防止脂肪滴在加工或儲存過程中發(fā)生聚結(jié)。磷脂作為天然乳化劑吸附于脂肪-水界面，而膽固醇進一步優(yōu)化界面膜排列，協(xié)同降低界面能，使脂肪液滴在均質(zhì)過程中更易分散為細小且均勻的微粒，這種復(fù)合膜具有較低的表面張力，能夠有效抵御噴霧干燥和均質(zhì)過程中的機械應(yīng)力，從而提高脂肪包埋效率，改善產(chǎn)品品質(zhì)。

當膽固醇添加量較低時，其與蛋白質(zhì)的競爭吸附作用較弱，需要增加添加量以提升包埋效果。在膽固醇添加量為20 mg/13 g奶粉時，脂肪包裹率為（86.43±2.75）%，達到最大值；然而，當膽固醇添加量進一步增加至30 mg/13 g奶粉時，脂肪包裹率略有下降，為（82.46±3.42）%，這是因為高濃度的膽固醇加強了脂滴的流動性，降低了乳液的穩(wěn)定性，脂滴之間的碰撞加劇不利于乳脂肪的包埋。另外，過量的膽固醇會導(dǎo)致界面磷脂過度取代界面蛋白，降低界面膜的機械強度。特別是在噴霧干燥過程中，這種結(jié)構(gòu)缺陷會使界面膜的抗壓能力下降，增加膜破裂風(fēng)險，從而影響脂肪的有效包埋。

2.3 嬰兒配方奶粉沖調(diào)性的變化

奶粉的沖調(diào)性能是評價其品質(zhì)的關(guān)鍵參數(shù)之一。游離脂肪含量過高不僅會導(dǎo)致產(chǎn)品結(jié)塊，還會因其疏水特性而影響溶解特性。此外，表面游離脂肪的氧化可能產(chǎn)生不良風(fēng)味物質(zhì)，從而降低產(chǎn)品品質(zhì)。因此，優(yōu)質(zhì)奶粉應(yīng)具備優(yōu)異的沖調(diào)性能和較低的游離脂肪含量。本研究通過測定潤濕時間和分散時間兩個關(guān)鍵指標評估沖調(diào)性能。如圖3所示，未添加膽固醇的樣品表現(xiàn)出最長的潤濕和分散時間。隨著膽固醇添加量的增加，濕潤性呈現(xiàn)先降低后升高的變化趨勢，分散性呈現(xiàn)一直降低的變化趨勢。這種現(xiàn)象可能與表面游離脂肪的疏水效應(yīng)有關(guān)，其增加了溶解過程中的表面張力，阻礙了顆粒的潤濕和分散。實驗結(jié)果進一步證實，奶粉的沖調(diào)性能與脂肪包埋效率和脂肪球的界面構(gòu)成存在顯著相關(guān)性。

2.4 體外消化過程中物理性質(zhì)及微觀結(jié)構(gòu)的變化

如圖4a所示，在胃消化初始階段，乳液的平均粒徑呈現(xiàn)持續(xù)上升趨勢，揭示出脂肪顆粒的聚結(jié)現(xiàn)象。這是由于消化液內(nèi)的pH值以及離子強度減弱了脂肪球間的靜電斥力，也有部分原因是膜蛋白被胃蛋白酶水解，這些都會導(dǎo)致脂肪球失去穩(wěn)定性而發(fā)生聚集。值得注意的是，添加10～20 mg膽固醇的組別相較于對照組，粒徑變化幅度較低，這表明膽固醇通過增強MFGM中磷脂-蛋白復(fù)合物的交聯(lián)密度，部分抵消了胃蛋白酶對界面蛋白的水解破壞。在腸道消化階段，乳液體系的粒徑隨膽固醇添加量的增加呈現(xiàn)先增后減的動態(tài)特征。膽固醇參與構(gòu)建的界面結(jié)構(gòu)為膽鹽和胰脂肪酶提供了更多錨定位點，此時膽鹽與胰脂肪酶在脂滴界面的特異性吸附加速了脂肪酸的釋放過程，由此產(chǎn)生的FFA及甘油酯類物質(zhì)與膽鹽形成競爭吸附機制，顯著削弱脂滴間的空間穩(wěn)定效應(yīng)，脂滴容易發(fā)生聚集。從圖5可知，復(fù)原乳液在腸消化60 min之前聚集現(xiàn)象明顯，隨著反應(yīng)的進行，平均粒徑逐漸減小。而前期對乳液體外消化的研究表明，腸消化90 min時聚集現(xiàn)象最為明顯。這可能是由于奶粉復(fù)原乳液中的乳糖等物質(zhì)參與了界面組成，形成了更為復(fù)雜的界面結(jié)構(gòu)。該結(jié)構(gòu)抑制了水解產(chǎn)生的脂肪酸等物質(zhì)對表面活性成分的有效替代，從而減緩了平均粒徑的增長速度。另外，膽固醇通過調(diào)節(jié)乳糖-脂質(zhì)界面的分子排布起到乳化作用，將脂肪乳化成細小的微滴，降低了乳糖分子對脂滴表面活性位點的空間位阻效應(yīng)，使得水解產(chǎn)物（FFA、單脂肪酸甘油酯（MAG））能更高效地置換界面成分，這種界面穩(wěn)定性的差異最終延緩了粒徑的演變進程。

復(fù)原乳液在體外消化過程中的Zeta電位變化如圖4b所示，Zeta電位的絕對值越大，表示粒子間的靜電斥力越大，整個系統(tǒng)就越穩(wěn)定。在胃消化階段，添加20 mg膽固醇組的Zeta電位絕對值高于對照組，表明膽固醇可能與MFGM源糖蛋白的糖基通過疏水相互作用形成復(fù)合物。該復(fù)合物可在界面形成一層保護性結(jié)構(gòu)，部分抵消高離子強度環(huán)境下的電荷屏蔽效應(yīng)，有助于在酸性環(huán)境中維持界面電荷。進入腸消化階段后，膽固醇通過兩種競爭機制影響電位演變：一方面，膽固醇可與帶負電的膽鹽通過疏水作用結(jié)合，減少膽鹽在油-水界面的吸附量，從而降低界面負電荷密度，導(dǎo)致Zeta電位絕對值在腸消化階段初期下降更為明顯；另一方面，膽固醇與磷脂通過形成Lo相微區(qū)，增強界面膜的剛性和結(jié)構(gòu)完整性，可延緩胰脂肪酶對膜結(jié)構(gòu)的破壞分解，使得乳液界面崩解過程減緩，Zeta電位的變化幅度降低。這種微區(qū)間的電位漲落現(xiàn)象，本質(zhì)上是界面組成動態(tài)平衡的外在表征。

2.5 FFA及釋放動力學(xué)

本研究通過體外消化模型監(jiān)測不同膽固醇配方的乳液體系脂解動力學(xué)特征。如圖6所示，F(xiàn)FA釋放曲線揭示了顯著的消化階段差異。本研究的體外消化模型為0～3 個月的新生兒，與較大嬰兒（如6～12 個月）相比具有較高的pH值，會導(dǎo)致胃蛋白酶的活性較低，從而對蛋白質(zhì)（如酪蛋白膠束和MFGM蛋白）的水解作用減弱。此外，較高的pH值會影響胃脂肪酶的功能，降低其對MFGM結(jié)構(gòu)的破壞能力。所以胃消化階段FFA生成量整體偏低，其中對照組在消化終點呈現(xiàn)最高累積量，這可能與其較低的脂肪包裹效率導(dǎo)致表面游離脂肪暴露度較高相關(guān)。

新生兒的腸消化環(huán)境與較大嬰兒的并無明顯差異。進入腸消化階段后，F(xiàn)FA釋放速率呈現(xiàn)快速上升的趨勢：30 min開始出現(xiàn)爆發(fā)式增長，隨后進入緩釋階段，與之前的研究結(jié)果相似。這種動力學(xué)轉(zhuǎn)變主要源于兩方面的競爭機制：一方面，長鏈脂肪酸等疏水性產(chǎn)物的界面沉積會形成空間位阻，抑制脂肪酶的持續(xù)作用；另一方面，甘油酯類物質(zhì)（甘油二酯、MAG）與膽鹽協(xié)同構(gòu)建的膠束體系不僅增強脂質(zhì)轉(zhuǎn)運能力，還可通過界面重組維持酶活性位點的可及性。同時，消化過程中形成的混合膠束對疏水產(chǎn)物的增溶作用，與脂滴表面吸附層的動態(tài)重構(gòu)共同構(gòu)成了自調(diào)節(jié)機制。這種界面微環(huán)境的動態(tài)平衡最終導(dǎo)致FFA釋放雖速率趨緩，但總量仍保持穩(wěn)定增長，完整展現(xiàn)了乳脂消化的多相協(xié)同特征。

結(jié)論

本研究通過比較不同膽固醇添加量乳液制備的嬰兒配方奶粉的功能特性差異，以確定膽固醇最適添加量，為優(yōu)化嬰兒配方奶粉生產(chǎn)提供科學(xué)依據(jù)和技術(shù)支撐。結(jié)果表明，當膽固醇的添加量為20 mg/13 g奶粉時，嬰兒配方奶粉的游離脂肪量最低，脂肪包裹率最高，為86.43%，且潤濕和分散時間最短，表明該嬰兒配方奶粉具有優(yōu)異的物理化學(xué)特性和優(yōu)良的沖調(diào)性能。添加20 mg膽固醇的嬰兒配方奶粉，在消化過程中脂肪酸釋放更充分，消化特性最好。綜上所述，膽固醇添加量為20 mg/13 g奶粉時在物理化學(xué)特性和消化性能方面均表現(xiàn)出最佳狀態(tài)，進一步拓展了膽固醇在嬰兒配方奶粉的應(yīng)用研究。

引文格式：

李洪波, 李旭, 張乃彬, 等. 膽固醇對嬰兒配方奶粉穩(wěn)定性與脂質(zhì)消化特性的影響[J]. 食品科學(xué), 2025, 46(23): 112-119. DOI:10.7506/spkx1002-6630-20250609-048.

LI Hongbo, LI Xu, ZHANG Naibin, et al. Effect of cholesterol on the stability and lipid digestion characteristics of infant formula milk[J]. Food Science, 2025, 46(23): 112-119. (in Chinese with English abstract) DOI:10.7506/spkx1002-6630-20250609-048.

實習(xí)編輯：閆凱；責(zé)任編輯：張睿梅。點擊下方閱讀原文即可查看全文。圖片來源于文章原文及攝圖網(wǎng)

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