《食品科学》：天津科技大学于景华教授等：胆固醇对婴儿配方奶粉稳定性与脂质消化特性的影响

母乳作为婴儿生命初期最理想的天然食品，富含蛋白质、脂肪等多种必需营养素。然而，受母体健康状况、职业环境等客观因素限制，部分婴儿无法实现纯母乳喂养，此时需借助母乳代用品以满足新生儿的生长发育需求。随着营养科学研究的深入，学术界对母乳成分及其营养价值有了更系统的认知。

人乳脂肪球（MFG）的粒径呈现显著的多分散性，其分布区间为0.1～15 μm，其中体积加权平均直径测定值约为4 μm。从化学组成角度分析，MFG的核心结构主要由甘油三酯（TAG）构成，其含量可达到母乳总脂肪的98%以上。MFGM作为包裹MFG的界面活性层，是由多层膜结构及其相关生物分子组成的复杂体系，包括蛋白质、胆固醇、糖蛋白、中性脂质、极性脂质以及多种微量成分。其中，胆固醇作为母乳中含量最丰富的固醇类化合物，在维持MFG的物理化学稳定性及促进婴幼儿生长发育过程中发挥着关键作用。

在食品工业中，尤其在乳制品领域，胆固醇不仅参与MFGM结构的构建，更对婴儿大脑发育、细胞信号转导及代谢稳态的维持至关重要。市售添加MFGM的配方奶粉大多仅注重磷脂的补充，却普遍忽视胆固醇的添加，导致其胆固醇含量极低甚至无法检出。

前期的工作中已将外源胆固醇与MFGM组分共同组装，成功构建了与母乳结构相似的乳脂肪球，天津科技大学食品科学与工程学院的李洪波、李旭、于景华*等研究通过喷雾干燥将上述富含营养成分的脂肪球制备成婴儿配方奶粉，并探究奶粉的物理稳定性和消化特性，以期为开发具有精准营养递送功能的新一代配方乳粉提供技术路径。

1 婴儿配方奶粉配方的确定

婴儿配方奶粉以母乳成分作为标准调配，为了模拟出母乳中脂肪酸组成，用玉米油、椰子油和菜籽油进行复配，植物油主要的脂肪酸分布如表1所示。为了符合国家对婴儿配方食品要求，保持蛋白质、脂肪和碳水化合物等物质在GB 10765—2021范围内。

本研究中不涉及蛋白质、碳水化合物的改变，配方之间主要的变量为胆固醇的添加量。为了更好地模拟现实情况，按13 g粉溶为100 mL乳液计算，每13 g干物质中胆固醇的添加量分别为0、10、20、30 mg，奶粉中总蛋白质量分数约为13%，脂肪质量分数约为27%，碳水化合物质量分数约为58%。婴儿配方奶粉的具体配方见表2。

2 婴儿配方奶粉的理化性质

2.1 婴儿配方奶粉复原乳液物理稳定性分析

本研究采用相对背散射光强度变化值（ΔBS）作为表征指标。如图1所示，不同胆固醇添加量的复原乳液体系均呈现相似的ΔBS变化趋势，主要表现出聚集上浮的不稳定特征。当顶部区域ΔBS呈现正值时，表明该区域发生乳滴聚集现象；而底部ΔBS的正值变化则反映沉淀行为的出现。监测数据显示，随着当胆固醇添加量的增加，顶部区域ΔBS值随时间推移分别从0%增至24.1%、22.8%、20.9%和23.1%，当ΔBS值超过8%时，则预示着体系稳定性较差，可能迅速发生相分离。本研究所有样本的ΔBS最终值均远超过8%，证实脂肪上浮是复原乳液体系失稳的主要原因。在低胆固醇添加量条件下，由于脂肪球表面胆固醇和磷脂覆盖不足，新形成的界面膜结构稳定性较差，致使脂滴易于聚集，体系稳定性降低导致ΔBS迅速上升。随着胆固醇含量的增加，ΔBS上升幅度减缓，表明脂肪聚集上浮现象得到一定程度的抑制，胆固醇与磷脂形成更致密、稳定的Lo相微区，增强了界面机械强度，抑制脂滴聚集。然而，过量的胆固醇可能干扰界面膜重组过程，由于过量胆固醇扰乱界面磷脂分子排列，导致膜重组效率下降，界面覆盖度降低，削弱了静电排斥与空间位阻效应使ΔBS再度升高。

2.2 胆固醇对婴儿配方奶粉脂肪包裹率的影响

喷雾干燥工艺制备婴儿配方奶粉过程中，乳脂肪球界面膜结构发生显著改变。此外，奶粉颗粒的物理完整性也是影响脂肪稳定性的关键因素，颗粒表面的微观缺陷（如裂纹、孔隙等）会加速包埋脂肪的迁移和氧化。本研究通过量化分析脂肪包埋率和游离脂肪含量两个关键指标，系统评估奶粉体系的稳定性特征。如图2所示，随着胆固醇添加量的增加，不同样品的脂肪包裹率呈现先上升后下降的趋势，但均高于未添加胆固醇的对照组样品。在高温雾化作用下，原有膜结构被破坏，随后由蛋白质、磷脂等表面活性物质重新构建新型界面膜。研究表明，适量胆固醇可通过疏水作用与磷脂协同降低膜相变温度，增强乳脂肪球界面柔韧性，在奶粉加工过程中形成结构更稳定、致密性更高的界面膜。其中磷脂提供界面膜的基本骨架，而胆固醇通过填充磷脂酰链间的空隙，减少膜缺陷，防止脂肪滴在加工或储存过程中发生聚结。磷脂作为天然乳化剂吸附于脂肪-水界面，而胆固醇进一步优化界面膜排列，协同降低界面能，使脂肪液滴在均质过程中更易分散为细小且均匀的微粒，这种复合膜具有较低的表面张力，能够有效抵御喷雾干燥和均质过程中的机械应力，从而提高脂肪包埋效率，改善产品品质。

当胆固醇添加量较低时，其与蛋白质的竞争吸附作用较弱，需要增加添加量以提升包埋效果。在胆固醇添加量为20 mg/13 g奶粉时，脂肪包裹率为（86.43±2.75）%，达到最大值；然而，当胆固醇添加量进一步增加至30 mg/13 g奶粉时，脂肪包裹率略有下降，为（82.46±3.42）%，这是因为高浓度的胆固醇加强了脂滴的流动性，降低了乳液的稳定性，脂滴之间的碰撞加剧不利于乳脂肪的包埋。另外，过量的胆固醇会导致界面磷脂过度取代界面蛋白，降低界面膜的机械强度。特别是在喷雾干燥过程中，这种结构缺陷会使界面膜的抗压能力下降，增加膜破裂风险，从而影响脂肪的有效包埋。

2.3 婴儿配方奶粉冲调性的变化

奶粉的冲调性能是评价其品质的关键参数之一。游离脂肪含量过高不仅会导致产品结块，还会因其疏水特性而影响溶解特性。此外，表面游离脂肪的氧化可能产生不良风味物质，从而降低产品品质。因此，优质奶粉应具备优异的冲调性能和较低的游离脂肪含量。本研究通过测定润湿时间和分散时间两个关键指标评估冲调性能。如图3所示，未添加胆固醇的样品表现出最长的润湿和分散时间。随着胆固醇添加量的增加，湿润性呈现先降低后升高的变化趋势，分散性呈现一直降低的变化趋势。这种现象可能与表面游离脂肪的疏水效应有关，其增加了溶解过程中的表面张力，阻碍了颗粒的润湿和分散。实验结果进一步证实，奶粉的冲调性能与脂肪包埋效率和脂肪球的界面构成存在显著相关性。

2.4 体外消化过程中物理性质及微观结构的变化

如图4a所示，在胃消化初始阶段，乳液的平均粒径呈现持续上升趋势，揭示出脂肪颗粒的聚结现象。这是由于消化液内的pH值以及离子强度减弱了脂肪球间的静电斥力，也有部分原因是膜蛋白被胃蛋白酶水解，这些都会导致脂肪球失去稳定性而发生聚集。值得注意的是，添加10～20 mg胆固醇的组别相较于对照组，粒径变化幅度较低，这表明胆固醇通过增强MFGM中磷脂-蛋白复合物的交联密度，部分抵消了胃蛋白酶对界面蛋白的水解破坏。在肠道消化阶段，乳液体系的粒径随胆固醇添加量的增加呈现先增后减的动态特征。胆固醇参与构建的界面结构为胆盐和胰脂肪酶提供了更多锚定位点，此时胆盐与胰脂肪酶在脂滴界面的特异性吸附加速了脂肪酸的释放过程，由此产生的FFA及甘油酯类物质与胆盐形成竞争吸附机制，显著削弱脂滴间的空间稳定效应，脂滴容易发生聚集。从图5可知，复原乳液在肠消化60 min之前聚集现象明显，随着反应的进行，平均粒径逐渐减小。而前期对乳液体外消化的研究表明，肠消化90 min时聚集现象最为明显。这可能是由于奶粉复原乳液中的乳糖等物质参与了界面组成，形成了更为复杂的界面结构。该结构抑制了水解产生的脂肪酸等物质对表面活性成分的有效替代，从而减缓了平均粒径的增长速度。另外，胆固醇通过调节乳糖-脂质界面的分子排布起到乳化作用，将脂肪乳化成细小的微滴，降低了乳糖分子对脂滴表面活性位点的空间位阻效应，使得水解产物（FFA、单脂肪酸甘油酯（MAG））能更高效地置换界面成分，这种界面稳定性的差异最终延缓了粒径的演变进程。

复原乳液在体外消化过程中的Zeta电位变化如图4b所示，Zeta电位的绝对值越大，表示粒子间的静电斥力越大，整个系统就越稳定。在胃消化阶段，添加20 mg胆固醇组的Zeta电位绝对值高于对照组，表明胆固醇可能与MFGM源糖蛋白的糖基通过疏水相互作用形成复合物。该复合物可在界面形成一层保护性结构，部分抵消高离子强度环境下的电荷屏蔽效应，有助于在酸性环境中维持界面电荷。进入肠消化阶段后，胆固醇通过两种竞争机制影响电位演变：一方面，胆固醇可与带负电的胆盐通过疏水作用结合，减少胆盐在油-水界面的吸附量，从而降低界面负电荷密度，导致Zeta电位绝对值在肠消化阶段初期下降更为明显；另一方面，胆固醇与磷脂通过形成Lo相微区，增强界面膜的刚性和结构完整性，可延缓胰脂肪酶对膜结构的破坏分解，使得乳液界面崩解过程减缓，Zeta电位的变化幅度降低。这种微区间的电位涨落现象，本质上是界面组成动态平衡的外在表征。

2.5 FFA及释放动力学

本研究通过体外消化模型监测不同胆固醇配方的乳液体系脂解动力学特征。如图6所示，FFA释放曲线揭示了显著的消化阶段差异。本研究的体外消化模型为0～3 个月的新生儿，与较大婴儿（如6～12 个月）相比具有较高的pH值，会导致胃蛋白酶的活性较低，从而对蛋白质（如酪蛋白胶束和MFGM蛋白）的水解作用减弱。此外，较高的pH值会影响胃脂肪酶的功能，降低其对MFGM结构的破坏能力。所以胃消化阶段FFA生成量整体偏低，其中对照组在消化终点呈现最高累积量，这可能与其较低的脂肪包裹效率导致表面游离脂肪暴露度较高相关。

新生儿的肠消化环境与较大婴儿的并无明显差异。进入肠消化阶段后，FFA释放速率呈现快速上升的趋势：30 min开始出现爆发式增长，随后进入缓释阶段，与之前的研究结果相似。这种动力学转变主要源于两方面的竞争机制：一方面，长链脂肪酸等疏水性产物的界面沉积会形成空间位阻，抑制脂肪酶的持续作用；另一方面，甘油酯类物质（甘油二酯、MAG）与胆盐协同构建的胶束体系不仅增强脂质转运能力，还可通过界面重组维持酶活性位点的可及性。同时，消化过程中形成的混合胶束对疏水产物的增溶作用，与脂滴表面吸附层的动态重构共同构成了自调节机制。这种界面微环境的动态平衡最终导致FFA释放虽速率趋缓，但总量仍保持稳定增长，完整展现了乳脂消化的多相协同特征。

结论

本研究通过比较不同胆固醇添加量乳液制备的婴儿配方奶粉的功能特性差异，以确定胆固醇最适添加量，为优化婴儿配方奶粉生产提供科学依据和技术支撑。结果表明，当胆固醇的添加量为20 mg/13 g奶粉时，婴儿配方奶粉的游离脂肪量最低，脂肪包裹率最高，为86.43%，且润湿和分散时间最短，表明该婴儿配方奶粉具有优异的物理化学特性和优良的冲调性能。添加20 mg胆固醇的婴儿配方奶粉，在消化过程中脂肪酸释放更充分，消化特性最好。综上所述，胆固醇添加量为20 mg/13 g奶粉时在物理化学特性和消化性能方面均表现出最佳状态，进一步拓展了胆固醇在婴儿配方奶粉的应用研究。

引文格式：

李洪波, 李旭, 张乃彬, 等. 胆固醇对婴儿配方奶粉稳定性与脂质消化特性的影响[J]. 食品科学, 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.

实习编辑：闫凯；责任编辑：张睿梅。点击下方阅读原文即可查看全文。图片来源于文章原文及摄图网

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