2024年5月—— 北京三元食品股份有限公司首席科学家兼副总经理陈历俊教授团队在在食品领域国际顶尖期刊Food Chemistry发表了题为《Impact of manufacturing processes on glycerolipid and polar lipid composition and ultrastructure in infant formula》(中译：生产工艺对婴儿配方奶粉中甘油脂质和极性脂质组成及超微结构的影响)的最新研究成果，该研究利用艾锐Polar-SIM结构光超分辨技术，深入探讨了婴儿配方奶粉生产过程中甘油酯和极性脂质的组成变化及其超微结构的演变。
牛奶脂质对快速成长的婴儿至关重要，提供约一半的能量需求。同时，甘油酯和极性脂质（PL）在大脑健康发育、视力和免疫系统中起着关键作用，并且作为维生素A、D、E和K吸收的有效载体。而婴儿配方奶粉生产过程中的工艺，如均质化和热处理，会显著影响乳脂球（MFG）的大小、界面组成和结构，可能降低极性脂质含量，改变脂质消化功能特性，降低营养价值。
传统的光学显微镜分辨率在纳米尺度上分辨能力受限，不足以阐明婴儿配方奶粉整个生产过程中MFG的结构和形态特征。这种局限性在均质化后变得尤为明显，其中 MFG 的尺寸减小到纳米量级，从而低于这些技术的空间分辨率。以结构光照显微镜（SIM）为例的超分辨显微镜通过能够在纳米级水平上观察结构和形态（包括动态和活组织），实现超越衍射极限的高时空分辨率。迄今为止，SIM尚未用于可视化MFG及其膜的超微结构。SIM的应用在增强人类对纳米尺度上发生的结构和形态转变的理解方面显示出巨大的前景。
本研究调查了各种工艺过程（包括巴氏杀菌、标准化、均质化、杀菌浓缩、喷雾干燥和实验室规模冷冻干燥）对牛奶甘油脂和 PL 的组成和浓度的影响。该分析使用四极杆飞行时间质谱法进行。同时，本工作是国际首次使用SIM超分辨来阐明PL和加工方法对这些组件的界面组成和结构的影响的研究。通过SIM技术的应用，作者能够更深入地理解生产过程中MFG结构的微妙变化，为优化婴儿配方奶粉的质量和营养特性提供科学依据。
本工作的主要发现包括：
l 巴氏杀菌对磷脂酰胆碱和鞘磷脂在外围膜中的含量有显著影响，降低了它们在极性脂质总量中的相对含量。
l 杀菌浓缩和喷雾干燥过程显示了鞘磷脂和神经酰胺的热稳定性，而含花生四烯酸/二十二碳六烯酸的甘油酯和甘油磷脂，特别是磷脂酰乙醇胺含量显著降低。
l 极性脂质的添加和冻干技术显著提高了极性脂质含量，改善了婴儿配方奶粉的微观形态。
l 使用艾锐独有的Polar-SIM结构光照明超分辨显微技术，研究了生产线上有和没有添加极性脂质的样品，以了解这些工艺对甘油酯和极性脂质成分、浓度和超微结构的影响。
这一工作采用了多种研究技术，包括化学试剂的准备、样本收集、甘油酯和极性脂质的提取、通过超高效液相色谱和四极杆飞行时间质谱联用进行脂质的分离和检测，以及使用Polar-SIM进行超分辨率成像。该研究提供了对生产技术对婴儿配方奶粉中脂质成分、浓度和超微结构影响的深入理解，为优化婴儿配方奶粉中的脂质含量和结构提供了重要见解。研究强调了在婴儿配方奶粉生产过程中考虑脂质损失和变化速率的重要性，并指出添加极性脂质和应用冻干技术可以改善婴儿配方奶粉的脂质质量和微观形态。
艾锐贡献
在这项研究中，艾锐科技的Polar-SIM超分辨显微技术发挥了关键作用，提供了前所未有的洞察力，揭示了生产技术对婴儿配方奶粉脂质成分和结构的影响。通过SIM技术，研究人员能够在纳米尺度上观察到牛奶脂肪球（MFG）及其膜在不同加工阶段的变化，这对于优化婴儿配方奶粉的营养价值具有重要意义。
在本工作中，SIM技术的主要贡献包括：
l 超微结构的可视化：Polar-SIM技术提供了高达60-100 nm的空间分辨率，使研究人员能够清晰地观察到MFG的环状膜结构以及甘油酯、极性脂质和蛋白质的分布。
l 加工过程影响的定量分析：通过Polar-SIM成像，研究人员能够定量分析均质化、热处理和干燥等不同加工步骤对MFG结构和脂质组成的影响。
l 脂质成分变化的深入理解：Polar-SIM技术揭示了热处理过程中高度不饱和脂质的敏感性，以及冻干技术在保留脂质营养方面的优势。
l 优化婴儿配方奶粉：通过Polar-SIM技术获得的数据支持，研究人员能够提出改进婴儿配方奶粉生产过程的建议，以更好地模拟母乳的脂质组成和结构。
原文图 6.处理方式不同的牛奶的SIM图像。合并 PL、蛋白质和甘油脂 （A-L） 的图像。PL （A1-L1）、蛋白质 （A2-L2） 和甘油脂质 （A3-L3） 的分割图像。染色剂：用于 PL 的 STARRED-DOPE（红色）、用于蛋白质的 Rhodamine B（绿色）和用于甘油脂质的 LIPI-QA（蓝色）
艾锐科技的Polar-SIMTM超分辨显微技术不仅为食品科学领域提供了一个强大的研究工具，也为婴儿配方奶粉的质量和安全性提供了新的保障。我们期待SIM技术在未来的研究和产品开发中发挥更大的作用，为全球婴儿提供更健康、更安全的营养选择。
原文链接：https://www.sciencedirect.com/science/article/pii/S0308814624002711
