反式脂肪酸的产生及降低措施.doc

反式脂肪酸的产生危害及降低措施摘要:反式脂肪酸能增加患心脏病、冠心病、乳腺癌的几率,同时还有抑制幼儿生长发育的负面作用。对反式脂肪酸的来源、各国的限制性规定,以及油脂加工过程中采用何种措施降低反式脂肪酸含量进行了论述。关键词:反式脂肪酸;降低措施;油脂脱臭;油脂氢化反式脂肪酸(TFA)是对人体有害的脂肪酸。研究表明,TFA能增加低密度脂蛋白胆固醇,降低对人体有益的高密度脂蛋白胆固醇,增加心脏病和肥胖病的发生几率;TFA可能导致肿瘤(乳腺癌等);TFA能经胎盘转运给胎儿,通过干扰必需脂肪酸的代谢、抑制必需脂肪酸的功能等而干扰婴儿的生长发育。正是由于TFA对人体多方面的负面作用,世界上一些发达国家已对油脂及油脂食品中的TFA的标示做出了相应的规定。反式脂肪酸的来源1反式脂肪酸的来源膳食中TFA的含量因膳食结构和饮食习惯的不同有很大差异。膳食中的TFA主要来源于以下几方面:111反刍动物脂肪及乳脂反刍动物(如马、牛、羊等)肠腔中存在的丁酸弧菌属菌群可与饲料中所含的部分不饱和脂肪酸发生酶促生物氢化反应,从而生成TFA。所生成的TFA可结合于机体组织或分泌到乳汁中,使反刍动物脂肪及其乳脂中含有TFA。以牛为例,牛脂中TFA的含量为25%4%,其乳脂中的含量为5%97%。112油脂精炼的脱臭工艺通常天然植物油脂(如大豆油、菜籽油)均由顺式不饱和脂肪酸所构成,而不含TFA。但油脂在进行精炼脱臭时,油脂中的不饱和脂肪酸会暴露在空气中,油脂中的二烯酸酯、三烯酸酯发生热聚合反应,更易发生异构化,使TFA含量增加。研究表明,高温脱臭后的油脂TFA含量增加了1%4%。113油脂的氢化加工许多食品生产所要求的油脂性质与天然油脂的性质不尽相同,为了满足人们对生产用油脂的质量要求,将植物油脂(或动物油)进行部分氢化加工,改善油脂的物性(熔点、质地、加工性)和化学性质。油脂的氢化过程会产生TFA。传统的油脂氢化加工是在镍(Ni)催化剂的作用下,将氢气直接加成到脂肪酸不饱和位点处,对植物油脂或动物油脂进行部分氢化。在氢化过程中,油脂中不饱和的双键转变为单键的同时,产生部分异构化的TFA。氢化后的油脂呈固态或半固态。市售的人造黄油、起酥油、煎炸油等氢化油脂制成的食品,如各种糕点、冰淇淋、炸鸡、薯条等,虽以独特的风味受人喜爱,却含有相当数量的TFA。114不当的烹调习惯植物油冒烟的温度通常大于200(如大豆油208、花生油201、菜籽油225、玉米油216),许多人烹调时习惯将油加热到冒烟,导致TFA的产生;一些反复煎炸食物的用油,其油温更是远远高出油发烟的温度,油中所含的TFA也是越积越多。2反式脂肪酸产生反式脂肪酸是由不饱和脂肪酸异构化反应而产生，它主要包含下面三种情况。2.1反刍动物脂肪及其乳脂反刍动物（牛、羊、马、山羊等)肠脂内微生物部分氢化作用而产生少量反式不饱和脂肪酸。例如，牛脂中含2.5%4%，乳脂含5%9.7%反式脂肪酸;但它们均能被这些反当动物所吸收，这些反式脂肪酸在其体内形成不饱和脂肪酸是顺式。但顺式脂肪酸不稳定，而不饱和脂肪酸向体外排出转换为稳定反式酸极其缓慢;对人体来说，反式脂肪酸则是不能转换为顺式脂肪酸。除此之外，均由下面几种非自然方式产生反式脂肪酸。2.2氮化加工植物油脂人造奶油及起酥油等油脂产品，是将植物油脂或动物油脂及鱼油予以氢化处理。即，在油中加入氢气(HZ)，使液态油脂中不饱和双键变为固态或半固态状油脂单键结构(一CH=CH=十比，一CHZ一CHZ一)，这样油脂变为固态或半固态状，熔点上升，改善油脂物理性质，提高油脂类食品外观和嗜好性。但在这氢化过程中会产生一定量反式不饱和脂肪酸，其中，人造奶油含7.1%17.7%(最高为31.9%)，起酥油为10.3%(38.4%)。人造奶油反式脂肪酸平均含量在美国为11%30%，英国为11%39%，西欧为7%32%旧本为8.7%26.5%。2.3经高温加热处理植物油脂在油脂精炼脱臭工艺中，为了脱除油脂内固有游离脂肪酸、醛、酮类等物，通常需要250以上高温和2小时加工处理，在这一过程中，也会产生一定数量反式脂肪酸(0.4%2.3%)(图3)。3反式脂肪酸对人体危害3.1反式脂肪酸危害反式脂肪酸对人体危害主要问题可归纳为三点。(l)反式脂肪酸是阻碍必需脂肪酸在人体内正常代谢阻碍因素之一。不利于各种脂肪酸转换为前列腺素(PG)等有调节血管和免疫作用的生理活性物质，也阻碍脂溶性维生素吸收和利用:而必需脂肪酸不足，则直接阻碍细胞膜生理活性，造成免疫系统异常等病症。(2)脂肪酸是60兆个细胞细胞膜重要构成要素，反式脂肪酸是非天然脂肪酸，不能形成细胞膜牢固构成材料，在膜组织上一旦这类脂肪酸增多，细胞膜结构变得相当脆弱，很容易使有害物质侵入，有增加心脏疾患，增发癌症及痴呆等危险性。(3)反式脂肪酸不能维持作为必需脂肪酸机能，在生物体中也不能转化形成生体膜材料，呈有局部的激素免疫和调节机能，而只是在排泄产生代谢而消耗大量维生素和矿物质，成为有害物质，3.2反式脂肪酸引发疾患人造奶油中反式脂肪酸对人体之害最早在西德受到指责。当时在人造奶油销售同一时期和地方发现有克隆病(Crohn病)，病人大肠和小肠等消化器官发生溃疡、狭窄等病变，同时伴有腹痛、腹泻、发热等症状:一些大的分子作为体内异物进入到肠壁，引发炎症，致使肠壁溃疡，究其原因正是反式脂肪酸所致。从1990年起，欧洲荷兰，芬兰，挪威，丹麦及美国科学家相继指出，摄取反式脂肪酸膳食会提升低密度脂蛋白胆固醇LDL(不利于人体不好胆固醇)浓度上升，并使血清中高密度脂蛋白胆固醇HDL(有利于人体的好的胆固醇)降低，类脂蛋白质增加，增加患动脉硬化危险性，易导致心血管疾病(CVD)发生，如提高脑颅和虚血性心疾患危险性。另外，在对婴儿调查中确认，反式脂肪酸浓度与出生时体重间存在相反函数关系，其含量越高，婴儿体重越低。4反式脂肪酸的降低措施41油脂氢化工艺的降低措施411严格控制油脂部分氢化反应条件,如氢化压力、氢化温度和催化剂的用量,从而将TFA的含量控制在最低。一般而言,降低反应温度,提高反应压力,增加反应系统的搅拌速率并减少催化剂用量,可获得低TFA含量的产品。但由于目前传统使用的氢化反应设备的限制很难将部分氢化油中的TFA降到5%以下。例如,为了要使氢化油脂的TFA含量达到10%以下,需要反应压力高达56 MPa才行。传统使用的氢化设备,仅能达约05 MPa。同时,在这样高的反应压力下,也会使副产物增多。因此,对于大多数氢化油脂加工厂而言,采用传统的氢化设备、氢化方法,单纯靠改变氢化反应条件很难达到目的。412改变催化剂用昂贵的金属作为催化剂(如Pt)不但可在较低温度下(60)反应,而且其TFA含量极低。Engelhard公司正在研究第二代铂催化剂有关技术改进,它可在氢化过程中,经加入特殊添加物以抑制TFA的产生。另外,采用均相催化剂,也可有效地减少TFA的生成。413采用超临界流体氢化反应器与传统使用的氢化反应设备相比,该氢化反应器反应速度极快,并可制备零TFA的食用油脂。有人采用电化学氢化法,对菜籽油进行氢化,该反应可在45下进行,氢化油中的TFA含量很低。42油脂脱臭过程的控制措施油脂在脱臭过程中会产生TFA,TFA的含量与脱臭的温度和时间有关。有人对大豆油在3个不同脱臭温度和不同的操作时间下其TFA含量进行了研究,得出TFA的含量会随着温度和时间的增加而增加。其他人对菜籽油的研究也得出了类似的结论。因此,在脱臭过程中,为了减少TFA的生成应尽量降低脱臭温度和脱臭时间。如大豆油脱臭温度控制在260,操作压力400 Pa,直接蒸汽喷入量450 kg/h,脱臭时间4560 min,不会明显产生TFA。另外,在脱臭设备的选择上,可采用填料式脱臭塔代替传统使用的盘式脱臭塔,减小脱臭温度,缩短脱臭时间,从而减少TFA的含量。43采用交酯化反应生产零TFA含量的油脂431化学法交酯化反应与氢化反应不同,化学法交酯化反应并非用于硬化液体油脂的生产,只是获得适宜熔点形态的饱和与不饱和脂肪酸的混合脂肪。虽然化学法交酯化反应比氢化反应较为不易控制,但它可供选择提高(或降低)熔点,并提高油脂稳定性,却不会产生TFA。最常用的催化剂为甲氧基钠或乙氧基钠。432酶法交酯化反应采用酶作为催化剂的交酯化反应,可获得更为精确的控制,以利形成特定的熔点形态。酶法交酯化反应所采用的催化剂是1,3-特定位置的酶(1,3-Specific Lipase),它可使脂肪酸酰基仅在1位及3位予以重排(而在化学法交酯化反应过程,则所有3个位置1、2、3位均会随机重排)。这种反应相对地较为缓慢并可在任何所需的时段予以停止,以利获得理想程度的交酯化。同时,酶法不会产生有害的副产物,可提供有效、健康而环境友好的方法。最近,美国ADM公司宣布其将扩产低TFA产品生产线(采用酶法)。44基因改良技术在油脂加工过程中,TFA的产生与原料油脂的不饱和程度有关,多不饱和程度越高,顺式脂肪酸转变为TFA的倾向性越大。罗晓岚对4种植物油脂在同一脱臭温度下的TFA含量进行了研究,得出亚麻酸含量较高的双低菜籽油和大豆油的TFA含量要高于亚麻酸含量较低的玉米油和葵花籽油。因此,可以通过基因改良技术,降低植物油料中的多不饱和脂肪酸含量。美国孟山都公司于2