反式脂肪酸与食品安全

反式脂肪酸与食品安全反式脂肪酸与食品安全 脂肪酸是一类羧酸化合物 由碳氢组成的烃类基团连结羧 基所构成 脂肪酸分子的所有碳原子相互连接时是饱和的 饱 和的分子室温下是固态 当链中碳原子以双键连接时 脂肪酸 分子是不饱和的 具有双键的链有两种存在形式 顺式和反式 顺式键形成的不饱和脂肪酸在室温下是液态如植物油 反式键 形成的不饱和脂肪酸在室温下是固态 反式脂肪酸 tfa 是具 有反式构象碳 碳双键的所有非共轭不饱和脂肪酸的总称 因其 与碳链双键相连的氢原子分布在碳链的两侧而得名 由于反式 双键的存在使脂肪酸的空间产生了很大的变化 空间结构的改 变使 tfa 的理化性质也产生了极大的改变 具有更高的熔点和 更好的热动力学稳定性 性质更接近饱和脂肪酸 tfa 来源广 泛 存在于大量的油脂及油脂食品中 近年来一些调查研究表 明 反式脂肪酸对人类健康有很大的危害 这引起了人们和科 学家的广泛关注 民以食为天 食以安为先 随着科技的不断进步和人们健 康意识的逐渐增强 人们已不再满足于温饱 而是越来越关心 食品的营养价值和安全性 而油脂食品的安全一直是困惑人们 饮食生活的话题 饱和脂肪酸在过去被人们认为是健康的杀手 由植物油氢化而来的氢化植物油曾作为饱和脂肪酸的替代品而 风靡全球 氢化植物油比普通植物油更加稳定 呈固体状态 可以使食品外观更好看 口感松软 与动物油相比价格更低廉 而且当时人们认为植物油比动物油更健康 所以便宜而且健康 的氢化植物油取代了动物油而成为当时的一大进步 近年来科 学研究表明 氢化植物油中含有 tfa 长期食用反式脂肪酸可 能会导致冠心病等心脏疾病 比饱和脂肪酸对人的健康危害更 大 近年来 我国的不少学者对国内市场上的众多油脂食品进 行了脂肪酸组成调查 据报道 大多数含有油脂的食品中都含 有一定量的 tfa 其中以烘焙食品 快餐食品 人造黄油或奶 油 油炸食品等食品中含量最高 例如 涂抹奶油 威化饼干 蛋糕派等食品 反式脂肪酸对人类健康的影响主要在心血管方面 以及干 扰和影响婴幼儿的必需脂肪酸吸收与代谢 这是国际组织和权 威机构已经明确的 而 tfa 与糖尿病 癌症和过敏症的相关性 目前国际组织和权威机构并不支持 大量研究表明 多量 长 期摄入 tfa 会对人体健康产生危害 其对健康的影响主要表 现在以下一些方面 对心血管系统的影响 大量实验室及临床实验证明 相 对于顺式脂肪酸 tfa 可通过多条途径影响正常脂质代谢 最 终导致血脂浓度发生改变 其中血清总胆固醇 tc 低密度脂蛋 白胆固醇 ldl c 和脂蛋白 a lp a 的浓度会增加 它们浓度的 增加是引起冠心病的最重要的危险因素 tfa 对血脂分布的不 利影响大于饱和脂肪酸 tfa 不但与饱和脂肪酸一样能升高 tc 和 ldl c 的浓度 而且 tfa 还会降低高密度脂蛋白胆固醇 hdl c 的浓度 导致 ldl hd l 的比值增加 其比值的增 加会提高缺血性心脏病的患病率 还有资料证明 tfa 对血管 内皮细胞功能有损害 还有增加血液粘稠度和凝聚力的作用 而这些是动脉硬化 血栓形成和冠心病发作的重要危险因素 对婴幼儿生长发育的影响 研究发现 即使有胎盘屏障 血乳屏障等组织对 tfa 的屏蔽作用 母体膳食中摄入的 tfa 仍 会有一部分可通过胎盘 或乳汁 进入胎儿体内 tfa 会干扰 体内必需脂肪酸的代谢和长链不饱和脂肪的生物合成 如 dha 来抑制婴幼儿的早期发育与生长 而花生四稀酸 ara dha 是胎儿发育所需要的 尤其是 dha 对中枢神经和视觉系统 的发育有着至关重要的作用 科学研究发现新生儿体内 tfa 水 平和出生参数之间均呈现出显著的负相关 对糖尿病的影响 tfa 能使脂肪细胞对胰岛素的敏感性 降低 从而增加机体对胰岛素的需要量 增大胰腺的负荷 容 易引起 型糖尿病 相关研究表明 虽然与碳水化合物的热量 相比 摄入的脂肪总量 饱和脂肪或单不饱和脂肪均和患糖尿 病没有相关性 但摄入的反式脂肪酸及多不饱和脂肪酸与糖尿 病发生显著相关 因此研究者估计用膳食中的多不饱和脂肪酸 代替反式脂肪酸可显著减少糖尿病的发生 对其它方面的影响 有几项研究证明反式脂肪酸可增加 某些癌症 如结肠癌 前列腺癌 乳腺癌等 和其他一些疾病的 危险性 tfa 的致癌性并未得到完全证实 可能只对某些人群 较为危险 如有病例对照研究发现 停经妇女若食用大量的 tfa 大肠癌危险性增高两倍 部分研究也证实停经妇女乳腺癌 的发生与膳食中总 tfa 的摄入呈显著正相关 tfa 对大脑功能 有一定的影响 会使其衰退 降低记忆力 在跟踪流行病学调 查中发现 那些大量摄取 tfa 的人 认知功能的衰退更快 原 因可能是 tfa 导致了血液中胆固醇增加 促使大脑的动脉硬化 大量食用 tfa 的老年人 更容易引发老年痴呆症 tfa 还与肥 胖 肝功能失调有关 tfa 还与妇女不育有关 tfa 也会减少男 性荷尔蒙分泌 影响精子的活跃性 中断精子在身体中的反应 但这些都需要更加科学的研究予以证明 反式脂肪酸是由不饱和脂肪酸异构化反应而产生 来源主 要有以下方面 反刍动物的脂肪及其乳制品 天然的反式脂肪酸主要来 源于反刍动物 反刍动物 如牛 羊等 肠腔中存在的丁酸弧 菌属菌群可与饲料中的不饱和脂肪酸发生酶促生物氢化反应而 形成 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 其含量一般都比较低 随季节 地区 饲料组成 动物品种的不同 其 tfa 的含量和 组成也会产生较大差异 其中羊奶中的 tfa 就低于牛奶 植物油的加工过程 植物油的选择性氢化过程会产生反 式脂肪酸 在上世纪七八十年代 由于动物油中的饱和脂肪酸 对健康带来威胁的担忧 天然植物油因为不饱和程度较高 抗 氧化能力差 油脂稳定性不好等问题 为改善油脂的可塑性 适应特殊加工工艺的要求 各个国家纷纷开始对油脂进行部分 加氢 在氢化过程中 部分油脂的不饱和双键可以发生异构化 生成反式脂肪酸 不同氢化油中反式脂肪酸的含量因加工工艺 的不同可有很大波动 氢化后的油脂呈固态或半固态 具有熔 点高 氧化稳定性好 货架期长 风味独特 口感更佳等优点 且成本低廉 被食品行业广泛应用 氢化油含有较多的 tfa 是食品中 tfa 的主要来源 市售的人造黄油 煎炸油 起酥油 等均属于氢化油 植物油的精炼过程也会产生反式脂肪酸 天然植物油均由 顺式不饱和脂肪酸组成 基本不含 tfa 在植物油的深度精炼 高温脱色 脱臭 过程中 由于高温和低压的操作条件 多 不饱和脂肪酸会发生热聚合反应 造成脂肪酸的异化 产生部 分反式脂肪酸 其含量一般为总脂肪酸的 3 6 左右 不当的高温烹饪过程 植物油在高温煎炸 烧烤等烹饪 过程中也会生成一定量 tfa 其生成量与烹饪温度 油脂品种 和重复煎炸的次数有关 一般煎炸温度越高 煎炸次数越多 油中所含的 tfa 也越多 研究结果表明 烹饪温度对油脂中 tfa 的生成量有显著的影响 当温度达到 240 时 随温度升高 tfa 生成速率急剧提高 在较低加热温度下 加热时间对 tfa 生成量的影响较为缓和 如今联合国粮农组织和世界卫生组织都建议每人每天摄取 的反式脂肪酸不超过摄取的总热量的 1 大约相当于 2 克 而 一份炸薯条的反式脂肪酸含量大约 5 克 在牛奶 乳制品 牛 肉和羊肉的脂肪中都会发现反式脂肪酸 油脂产品生产企业应进行技术改良 生产低含量或不含 tfa 的产品 油脂企业应加大科研投入 针对各种油脂食品 研究控制 tfa 的技术 形成减少 t f a 生成的加工工艺 从源头 上减少反式脂肪酸的含量 同时可以增强我国油脂企业的国际 竞争力 反式脂肪酸的减少和控制措施主要有以下几点 改良油脂氢化技术 生产含 tfa 低的产品 传统的油脂 氢化方法是在镍 ni 催化下 将氢气直接加成到脂肪酸不饱 和位点处 对油脂进行部分氢化 高温 高压的催化条件能导 致 tfa 大量产生 为降低 tfa 含量 应主要从以下几点进行 1 严格控制氢化反应条件 降低反应温度 提高反应压力 增加反应系统搅拌速度并减少催化剂用量 可获得 tfa 含量相 对较低的产品 但由于氢化反应设备的限制 改变反应条件很 难将氢化油中的 tfa 降到 5 以下 2 改变催化剂 用金属 铂替代传统的镍作为催化剂 使用表面改性剂和特殊沸石参与 反应 可使 tfa 的生成量极低 又可提高脂肪酸选择性 3 采用电化学氢化反应将油脂与电解质水溶液在溶剂中溶解 以 催化剂为阳极进行电分解 在催化剂表面产生氢原子进行氢化 反应 或采用甲酸为氢供应体 电化学氢化反应温度低 能 耗少 易控制 反应中硬脂含量高 tfa 含量少 4 采用超 临界流体氢化反应器 在超临界状态下 以丙烷或二氧化碳为 溶剂 金属铂为催化剂 油脂与氢气均匀溶解后反应速度极快 且 tfa 生成量很低 5 采用完全氢化反应 将油脂完全氢化 可使油脂中脂肪酸完全饱和 从而避免产生 t f a 但硬化油无 法直接利用于在食品加工中 故将用作调配脂肪 改良油脂脱臭工艺 生产低含量 tfa 的产品 油脂在脱 臭过程中形成的 tfa 含量与脱臭温度 保持时间和油脂种类有 关 为控制 tfa 主要改良以下工艺 1 控制脱臭工艺参数 在脱臭过程中 应尽量降低脱臭温度和时间以防止产生 tfa 2 选择新型脱臭设备 研究表明 采用薄膜式填料塔 与热脱色用传统塔盘组合的新型软塔脱臭系统 双重低温脱臭 系统 冻结 凝缩真空脱臭系统 可以明显减少油脂中 tfa 的 产生 利用固体脂与液体油酯交换反应 生产不含 tfa 的产品 油脂间酯交换对甘油三酯脂肪酸结合位置重新排列 以改变油 脂物理性质的技术 酯交换反应有 2 类 1 采用甲醇钠等为 催化剂的化学法 可获得有适宜熔点形态的饱和与不饱和脂肪 酸的混合脂肪 可以选择性地提高或降低熔点 并可提高油脂 稳定性与奶油性 过程中不会产生 tfa 2 采用脂肪酶为催 化剂的酯交换反应 反应相对地较为缓慢 并可在任何所需的 时段予以停止 有利于提供有效 健康和适当熔点形态的稳定 产品 可从分子水平上改性油脂以生产低含量 tfa 人造奶油 分提高含固体脂的天然油脂 生产不含 tfa 的产品 油 脂一般是多个三甘油酯混合体 分提是将溶解后油脂冷却 将 油脂中高熔点部分选择结晶 再经过滤分离为结晶部分与液体 部分的方法 分提的产品不含 tfa 可分别满足不同食品之用 利用原料育种改良技术 生产不含 tfa 的产品 在油脂 加工过程中 tfa 的产生与原料油脂中多不饱和脂肪酸的类型 和含量有关 油脂中多不饱和脂肪酸越多 油酸含量越高 精 炼过程生成的 tfa 也越多 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 或改变某些植物油脂的脂 肪酸组成 从而生产不含 tfa 的产品 但由于转基因油脂的安 全性也未完全得到证实 所以利用生物基因工程技术改造植物 脂质的应用前景有待更深入的研究 利用调配法 生产不含 tfa 的产品 在油脂氢化反应中 部分氢化与完全氢化油的结构不同 采用完全极度氢化油脂又 称为硬化油几乎不再含有反式脂肪酸 多年来 生产商热衷于 研发不饱和脂肪 以致不饱和脂肪产品不再予以过度氢化而含 有较多液态油脂 导致产品含有更多反式脂肪酸 因此 调配 经完全氢化不含反式脂肪酸氢化油与不饱和而未经氢化油脂 或调配更稳定油脂与部分氢化油 以满足客户需求的油脂产品 调配法简单易行 按客户预定调配 以符合法定标准产品 但 工艺过程增多 成本增加 使用胶化剂或组织构成剂 生产不含 tfa 的产品 胶化 剂与组织构成剂可改进其稳定性 并可增加贮存有效期限 延 长货架寿命 替代食品厂家采取氢化或部分氢化来修饰食品产 品脂肪形态 添加胶化剂或组织构成剂后 可采用较不饱和不 含反式脂肪酸的脂肪液体油脂来修饰食品 从而生产不含 tfa 的产品 使用抗氧化剂 生产不含 tfa 的产品 在食品加工应用 上 采用食用油脂 尤其需要添加一些特定天然或合成抗氧化 剂 以利于抑制油脂酸败 延长贮存有效期 目前最常用合成 抗氧化剂为 bha bht tbhq pg 等 对于植物油来说 tbhq 被认为是最有效抗氧化剂之一 最常用天然抗氧化剂仍是 生育酚 即维生素 e 油厂在生产过程中应适当控制脱臭温度 确保油脂中保留适当的生育酚 从而有利于抑制氧化并保持油 脂稳定性 开发健康油脂替代品 目前国际上用于健康油脂的替代 品主要有两类 一是植物甾醇酯和植物甾烷醇酯 二是棕榈仁 油的分提产物 植物甾醇酯是由植物甾醇与植物油通过酯化作 用制得 其物理特性和结晶特性与硬脂相似 可成为氢化油的 健康替代品 该产品是一种天然的多功能生理活性物质 安全 性高 是一种理想的降低胆固醇的功能性食品配料 植物甾醇 酯和植物甾烷醇酯可用于人造奶油 蛋黄酱 烹饪油 奶酪 奶油和起酥油中 作为氢化油的健康替代品 国家应完善预警制度和制订完善 tfa 的相应质量标准 首 先国家有关部门应根据我国居民的膳食习惯和种类 分析测定 油脂和油脂食品中 tfa 的含量以及烹饪方式对食物中 tfa 含量 的影响 并进行 tfa 风险性评价 为制定 tfa 限量标准和标示 规定提供科学依据 在风险性评价的基础之上 应尽快制定和 实施相关法律法规 并根据我国食品原料及食品加工工艺的特 点 建立起适合我国国情的 tfa 检测方法和国家标准 然后要 加强对公众的科普教育 支持科研人员开展 tfa 的各种研究工 作 并及时向社会公众大力宣传和普及科研成果知识 让人们 充分了解 tfa 对人体健康的危害 提倡合理健康的生活饮食习 惯 消费者应建立科学食品观 控制 tfa 的摄入量 消费者和 生产者要选用科学健康的烹饪方法 在日常生活中 应尽量避 免高温煎炸 烧烤等烹饪过程 减少油脂的反复使用 从而减 少 tfa 的生成 还应在食品营养标签中必须标注产品的饱和脂 肪酸含量及 tfa 的含量 建议消费者合理摄取各种营养 保持 均衡饮食 应避免高脂 高能的饮食方式 避免过量进食 高 tfa 类食品 目前 测定食品中 tfa 的方法主要包括 气相色谱法 gc 红外光谱法 ir 薄层色谱法 tlc 液相色谱法 hplc 气质 联用 gc ms 和毛细管电泳法 ce 其中 气相色谱可以有效 分离各种 tfa 并准确测定其含量 灵敏度较高 目前应用较多 自上世纪 90 年代 反式脂肪酸的营养与安全评价一直备受 关注 其安全问题也已经引起了国际社会的重视 许多国家纷 纷建