试验设计

 原料：全脂奶粉；乳清蛋白；低聚木糖；共轭亚油酸甘油酯微囊粉（亚油酸含量78%）、亚麻籽油微囊粉（α-亚麻酸含量21.5%）；麦芽糊精。

 调制乳粉配方：由乳固体（全脂奶粉、乳清蛋白）、不饱和脂肪酸（共轭亚油酸甘油酯微囊粉、亚麻籽油微囊粉）、低聚木糖和麦芽糊精组成。

 调制乳粉制备方法：以30 g计（不足用麦芽糊精进行补充），将乳固体、不饱和脂肪酸、低聚木糖及麦芽糊精过60目筛，按实验设计量分别称取，置于50 mL离心管，涡旋混合5 min，即得调制乳粉样品。

 调制乳粉配制原则：调制乳粉质量为30 g，根据中国居民膳食指南科学研究报告（2021），每日应摄入奶及奶制品200~300 g，且奶粉复溶比例为1：8时与牛奶的营养含量相似，调制乳粉30 g相当于每日饮用270 g牛奶，乳固体中全脂奶粉和乳清蛋白的添加比例5：1；参照GB 19644—2010 《乳粉》中蛋白质含量高于16.5%的要求，低聚木糖添加量≤3 g/d。不饱和脂肪酸添加量为亚油酸：亚麻酸=2：1，依据共轭亚油酸甘油酯微囊粉和亚麻籽油微囊粉中亚油酸和亚麻酸含量计算。

 调制乳粉单因素试验：以RHB 201—2004《全脂乳粉 感官评鉴细则》作为评价标准，进行单因素试验，确定乳固体、低聚木糖、不饱和脂肪酸3个成分的最适添加量。

 乳固体添加量对调制乳粉的影响：固定低聚木糖添加量0.3 g、不饱和脂肪酸添加量4.2 g，分别添加乳固体21.0、21.9、22.8、23.7、24.6 g，涡旋混合5 min，进行感官评价。

 低聚木糖添加量对调制乳粉的影响：确定乳固体添加量，不饱和脂肪酸添加量4.2 g，分别添加低聚木糖0.1、0.3、0.6、0.9、1.2 g，并将上述组分涡旋混合5 min，进行感官评价。

 不饱和脂肪酸添加量对调制乳粉的影响：确定乳固体添加量、低聚木糖添加量，分别添加不饱和脂肪酸4.2、5.1、6.0、6.9、7.8 g，将上述组分涡旋混合5 min，进行感官评价。

  调制乳粉正交试验：通过单因素试验得到各因素的较优区间，选定（A）乳固体、（B）低聚木糖、（C）不饱和脂肪酸3个因素较为理想的添加量范围，并确定3个水平，采用L₉（3⁴）正交试验，得到9组配方，利用感官评价模糊数学对9组配方进行分析，正交试验设计因素、水平及编码见表1。

 感官评定方法：由10人（均为食品实验室学生）组成调制乳粉感官评定组对调制乳粉进行感官评定，总分100分，将评分分为优、良、中、差4个等级，感官评分标准表见表2。

 模糊数学分析方法：为了便于权重分配，将评判调制乳粉感官评价得分的评价指标分为 4个因素分别为色泽（u₁）、组织状态（u₂）、冲调性（u₃）、滋味气味（u₄），即因素集U={u₁, u₂, u₃, u₄}。并以优、良、中、差4个评价等级对每个评价因素进行评定，确定评价集V={V₁, V₂, V₃, V₄}={优，良，中，差}。由于各因素指标对调制乳粉感官品质具有不同的影响程度，因此选用用户调查法即选择感官评定小组的10位成员对权重进行评定，根据调制乳粉的色泽、组织状态、冲调性和滋味气味各因素重要程度占比进行打分，确定权重集X={X₁, X₂, X₃, X₄}。再依照得分结果，确立模糊数学矩阵R，模糊数学评价模型为B=X·R，对样品进行综合评价。

 调制乳粉理化指标的测定：测定调制乳粉中的蛋白质含量、脂肪含量、复原乳酸度、杂质度、水分含量。

 调制乳粉对前脂肪细胞脂滴积累的影响：将细胞试验设置13组，具体分组见表3，在对前脂肪细胞诱导分化前分别加入各组样品，探究调制乳粉对3T3-L1前脂肪细胞脂滴积累的影响；GW9662作为PPAR拮抗剂可以抑制脂肪细胞分化，将此作为对照组与正交试验各配方组进行对比，筛选抑制脂肪细胞脂滴积累效果较好的配方组。

 将3T3-L1前脂肪细胞培养、分化、诱导后，进行油红O染色，用显微镜观察图像并拍照记录。

试验结果

（1）单因素试验各组分添加量对调制乳粉的影响

由图1-a可知，乳固体添加量对调制乳粉整体得分影响较小，感官评价得分随乳固体添加量的增加呈现先升高后降低的趋势，当乳固体添加量为21.9 g时，其得分最高为93.50 分，因此，乳固体的添加量为21.9 g时，感官品质最佳。

由图1-b可知，随着低聚木糖添加量的升高，调制乳粉的感官评价得分先升高后降低，其添加量对得分有显著影响，当添加量在0.1~0.6 g范围变化时，调制乳粉的感官评价得分有明显的升高，0.6 g时感官评价得分最高为95.17分，当添加量大于0.6 g时，其感官评价得分明显下降，因此，低聚木糖的添加量为0.6 g时，感官品质最佳。

由图1-c可知，不饱和脂肪酸添加量对感官品质有明显影响，随着不饱和脂肪酸添加量的增加，评分先增加后减少，添加量为6.0 g时感官评价评分最高为92.83分，因此，不饱和脂肪酸的添加量为6.0 g时，感官品质最佳。

 （2）基于模糊数学的感官评价分析

 权重的确定

 由表4可知，根据10名感官评定小组成员投票结果得出，调制乳粉感官评价4个因素色泽、组织状态、冲调性和滋味气味的权重分别为0.14、0.19、0.30和0.37，确定权重集X={X₁, X₂, X₃, X₄}={0.14，0.19，0.30，0.37}。

 建立综合模糊评定矩阵

 由表5可知，根据10名感官评价小组成员对9组调制乳粉的模糊评定结果得出，不同配方的调制乳粉对色泽、组织状态、冲调性和滋味气味影响各异，需要采用模糊数学评价对评定结果进行分析。

 将表5中的评分除以感官评价小组人员总数10人，建立色泽、组织状态、冲调性和滋味气味4个单因素模糊评价矩阵，分别为 u₁={0.1，0.7，0.2，0.0} ；u₂={0.2，0.6，0.2，0.0}；u₃={0.1，0.4，0.5，0.0}；u₄={0.1，0.5，0.4，0.0}，则9组试验调制乳粉配方的四因素模糊矩阵可表示为R₁、R₂、R₃、R₄、R₅、R₆、R₇、R₈、R₉：

 根据模糊综合评判数学模型原理进行模糊变换，可得B=X·R，则对第n号样品评价结果为B_n=X·R_n，得到各正交试验调制乳粉的综合评判结果，以试验1的调制乳粉配方的评分为例：

 同理，可得其他试验调制乳粉的模糊评价结果，将各个样品的综合评价结果分别乘以评价集，并对优、良、中、差进行赋值，即 V={V₁, V₂, V₃, V₄}={100，90，80，70}，得到各试验的感官综合评分见表 6。

（3）正交试验结果

 由表7可知，影响调制乳粉感官评价的主次因素是C（不饱和脂肪酸）＞B（低聚木糖）＞A（乳固体）。

       由表8可知，不饱和脂肪酸对调制乳粉的感官评分具有极显著影响（P<0.01），低聚木糖对调制乳粉的感官评分具有显著影响（P<0.05），乳固体对调制乳粉感官评价得分影响不显著（P＞0.05）。

 （4）调制乳粉对脂肪细胞脂滴积累的影响

       由表9可知，诱导组与空白组相比，脂肪细胞面积增长且有显著差异（P<0.05），证明造模成功；全脂奶粉组与诱导组相比，脂肪细胞面积增加，说明全脂奶粉对脂肪细胞有增殖效果；正交试验2、3、4、7组分别与诱导组及全脂奶粉组相比，脂肪细胞面积均显著降低（P<0.05），但与GW9662对照组相比脂肪细胞面积没有显著差异（P<0.05），说明正交试验2、3、4、7水平奶粉具有抑制脂肪细胞增殖的效果；正交试验配方2效果最好，配方3、4、7次之，通过两两比较分析正交试验2水平与3水平、4水平之间的脂肪细胞面积差异不显著（P＞0.05），与7水平差异显著（P<0.05），综合感官评鉴得分，最终配方选用正交试验3水平：乳固体21.6 g、低聚木糖0.75 g、不饱和脂肪酸6.6 g、麦芽糊精1.05 g。

（5）营养成分理化指标的测定

 由表10可知，调制乳粉具有较高的蛋白质含量，脂肪含量达到全脂奶粉的脂肪要求，可满足营养摄入；调制乳粉的平均水分含量为3.02%，由于原辅料都为粉末产品，较低的水分含量可以防止微生物生长；复原乳的酸度和杂质度都符合国标对乳粉的要求，适宜的酸度可保证其质量安全。

 试验结论

 调制乳粉配方（以30 g计）各组分添加量为：乳固体添加量21.6 g（全脂奶粉添加量 18.0 g、乳清蛋白添加量3.6 g）、低聚木糖添加量0.6 g、不饱和脂肪酸添加量6.6 g（共轭亚油酸甘油酯微囊粉添加量2.3455 g、亚麻籽油微囊粉添加量4.2545 g）、麦芽糊精添加量1.2 g时，所制得的调制乳粉呈乳黄色、冲调性较好、具有浓郁乳香味，蛋白质含量、脂肪含量、复原乳酸度、杂质度、水分含量均符合GB 19644—2010 乳粉对调制乳粉的要求，且感官品质符合国标要求，与全脂奶粉相比调制乳粉可显著降低 3T3-L1 前脂肪细胞脂滴面积（P<0.05），对脂肪细胞增殖有抑制效果。

参考资料：

沙迪昕,杨晓君,许贺志翔等.含不饱和脂肪酸调制乳粉配方优化及理化性质分析[J/OL].食品与发酵工业:1-11.