食品中反式脂肪酸的危害及減控技術(shù)研究進(jìn)展

左丹　汪妮妮

摘 要：TFAs（Trans fatty acids，TFAs）是一類(lèi)含有一個(gè)或者多個(gè)非共軛反式雙鍵的不飽和脂肪酸異構(gòu)體，它普遍存在于常見(jiàn)油脂或含油脂食品中，與人類(lèi)健康有著密切的聯(lián)系。本文就目前文獻(xiàn)中TFAs的來(lái)源、對(duì)人體健康的危害及減控技術(shù)進(jìn)行綜述，以期為我國(guó)高品質(zhì)油脂及其制品研究開(kāi)發(fā)提供參考依據(jù)。

關(guān)鍵詞：TFAs危害;減控技術(shù);研究進(jìn)展

TFAs（Trans fatty acids，TFAs）是所有含有反式非共軛雙鍵的不飽和脂肪酸的總稱(chēng)，由于空間結(jié)構(gòu)上碳碳雙鍵上連接的氫原子分布于碳鏈的兩側(cè)而得名。反式脂肪具有穩(wěn)定性好、口感好、加工功能性好等特點(diǎn)，植物氫化油加工技術(shù)出現(xiàn)以后就廣泛地應(yīng)用于食品工業(yè)，如甜點(diǎn)、油炸食品的加工生產(chǎn)。然而，近年來(lái)很多研究報(bào)道指出大量食用含有TFA的食物會(huì)影響人體的健康，植物氫化油的安全性開(kāi)始受到人們的質(zhì)疑。一些專(zhuān)家學(xué)者甚至把人造TFAs評(píng)為“人類(lèi)最后悔發(fā)明的6種災(zāi)難性食物之一”[1]。為避免過(guò)量攝入過(guò)量TFA帶來(lái)的風(fēng)險(xiǎn)，世界衛(wèi)生組織（WHO）在2003年建議TFA的供能比應(yīng)低于1%。各國(guó)依據(jù)本國(guó)的TFA攝入情況對(duì)TFA的限量或標(biāo)簽標(biāo)識(shí)提出不同要求[2]，美國(guó)食品藥品監(jiān)督管理局（FDA）于2015年宣布將在3年內(nèi)禁止在食品中使用人造TFAs，以降低心臟疾病發(fā)病率。我國(guó)在《食品安全國(guó)家標(biāo)準(zhǔn) 嬰兒配方食品》和《食品安全國(guó)家標(biāo)準(zhǔn) 較大嬰兒和幼兒配方食品》兩個(gè)標(biāo)準(zhǔn)中明確規(guī)定“TFAs最高含量不得超過(guò)總脂肪酸的3%”[3-4]。

我國(guó)居民TFAs的攝入量低于西方國(guó)家，但受西方文化的影響，膳食結(jié)構(gòu)發(fā)生了一定變化，如西式食品（西式快餐、西式糕點(diǎn)）逐漸大眾化，TFAs攝入量逐漸增加，這對(duì)我國(guó)居民的健康是一個(gè)潛在的威脅。本文綜述了TFAs的來(lái)源、對(duì)人體健康的危，并總結(jié)了油脂加工中TFAs減控技術(shù)的研究進(jìn)展，以期為我國(guó)高品質(zhì)油脂及其制品研究開(kāi)發(fā)提供參考依據(jù)。

1 TFA的來(lái)源

TFA有兩個(gè)來(lái)源[5]：一類(lèi)是天然來(lái)源如反芻動(dòng)物TFAs（rTFA），另一類(lèi)為工業(yè)TFAs（iTFA），源于食用油脂的氫化加工和精煉脫臭等過(guò)程。此外，焙烤和油炸等食品加工過(guò)程也會(huì)產(chǎn)生一定量的iTFA。

1.1 天然來(lái)源

反芻動(dòng)物（如牛、馬、羊）的脂肪組織及其乳和乳制品是TFA的主要天然來(lái)源。飼料中的部分不飽和脂肪酸在反芻家畜的瘤胃中經(jīng)細(xì)菌的氫化作用變?yōu)門(mén)FA，其中丁酸弧菌屬菌群是最主要的氫化細(xì)菌。放養(yǎng)季節(jié)和飼料中脂肪酸的種類(lèi)會(huì)影響TFA的組成及其異構(gòu)體種類(lèi)[6]。這種天然來(lái)源的TFA可以部分轉(zhuǎn)化為對(duì)人類(lèi)健康有益的共軛亞油酸，目前普遍認(rèn)為在正常日常膳食攝入量下，天然來(lái)源TFA對(duì)人類(lèi)的健康沒(méi)有危害，且對(duì)人體健康有一定益處[7]。

1.2 油脂的氫化加工和精煉脫臭

油脂中的TFAs主要在工業(yè)生產(chǎn)過(guò)程中產(chǎn)生，油脂氫化工藝是產(chǎn)生TFAs最多的途徑。為了克服天然動(dòng)植物油脂熱穩(wěn)定性差、易氧化、易腐蝕等缺點(diǎn)，人們常常對(duì)動(dòng)植物油脂進(jìn)行氫化，其機(jī)理大致為[8]：在催化劑的作用下，氫原子與不飽和脂肪酸的雙鍵發(fā)生加成反應(yīng)，油脂分子中一部分雙鍵被飽和，另一部分雙鍵發(fā)生位置異構(gòu)，或轉(zhuǎn)變?yōu)榉词綐?gòu)型從而形成TFAs。TFAs的形成受溫度、氫氣壓力、催化劑類(lèi)型和攪拌速率的影響。加氫溫度越高，壓力越小，油中反式脂肪的比例越高[9]。

在油脂精煉脫臭工藝中，為了脫除油脂異味及油脂內(nèi)游離脂肪酸、醛、酮、膠質(zhì)與色素等物質(zhì)，通常需要230～250 ℃下高溫處理2 h，在這一過(guò)程中會(huì)產(chǎn)生一定數(shù)量TFA。有研究表明[10]，油品在加熱至240 ℃時(shí)，隨著加熱溫度的升高和加熱時(shí)間的延長(zhǎng)，TFAs的種類(lèi)和含量均增加，含量甚至可達(dá)原油的2倍。此外，在存儲(chǔ)過(guò)程中，暴露在空氣中會(huì)使油中的TFAs含量增加[11]。

1.3 食品加工

大部分的TFAs主要是由于高溫或長(zhǎng)時(shí)間烹調(diào)煎炸致使順式脂肪酸異構(gòu)化所形成的，加熱溫度、加熱時(shí)間和油脂的種類(lèi)是影響TFAs形成和變化的主要因素，隨著加熱溫度的升高或加熱時(shí)間的延長(zhǎng)，食用油中TFAs種類(lèi)和含量都不斷增加 [12]。控制溫度是阻止TFAs生成的有效手段，順式油酸的異構(gòu)化溫度控制在145 ℃以下即可達(dá)到無(wú)反式油酸的目的[13]。鄭藝等[14]研究可花生油、大豆油、菜籽油、24°棕櫚油以及42°棕櫚油5種油脂炸薯?xiàng)l、油條和雞塊，對(duì)油炸食品中TFA含量的影響，結(jié)果表明使用不同種類(lèi)油脂油炸的薯?xiàng)l、油條和雞塊均產(chǎn)生TFA，其中42°棕櫚油所產(chǎn)生的TFA最少。于殿宇等[15]的研究證實(shí)H3PO4或NaOH處理均會(huì)增加加熱過(guò)程中出現(xiàn)油脂反式異構(gòu)體的概率，其中NaOH處理的影響最大。

2 TFAs對(duì)人體健康的危害

2.1 誘發(fā)阿爾茨海默病

阿爾茲海默癥是一種退行性腦部疾病，可分為原發(fā)性和繼發(fā)性?xún)煞N[16]。研究表明攝入富含TFAs的食品會(huì)增加阿爾茲海默癥等癡呆癥的患病風(fēng)險(xiǎn)，機(jī)制可能為[17]：攝入TFAs導(dǎo)致腦內(nèi)β-淀粉樣蛋白（ Amyloid-β，Aβ）含量增加，引起腦神經(jīng)細(xì)胞氧化損傷、腦神經(jīng)細(xì)胞內(nèi)質(zhì)網(wǎng)應(yīng)激-線粒體損傷，促進(jìn)炎癥反應(yīng)發(fā)生，誘導(dǎo)內(nèi)皮功能紊亂、抑制Na+-K+-ATP酶活性、降低二十二碳六烯酸（Docosahexaenoic acid，DHA）含量，減弱其對(duì)認(rèn)知記憶的保護(hù)作用。張?zhí)鹛餥18]研究表明TFA可通過(guò)引起腦組織中抗氧化系統(tǒng)損傷、降低ATP酶活性、影響乙酰膽堿酯酶（AChE）和一氧化氮合酶（NOS）活性、引起機(jī)體必需元素水平失衡，并且可引起大鼠海馬發(fā)生形態(tài)學(xué)改變，從而導(dǎo)致神經(jīng)系統(tǒng)損傷。余輝艷等[19]研究證實(shí)大量攝入TFAs可通過(guò)上調(diào)氧化損傷相關(guān)基因和蛋白表達(dá)引起肥胖大鼠血液和腦發(fā)生氧化損傷。

2.2 導(dǎo)致心血管疾病

心血管疾病（Cardiovascular diseases，CVD）是威脅人類(lèi)健康和生命的“頭號(hào)殺手”，主要包括心臟和血管疾病、肺循環(huán)疾病和腦血管疾病。研究表明，過(guò)多攝入TFA可使血液膽固醇增高，從而增加發(fā)生心血管疾病的風(fēng)險(xiǎn)[20]。據(jù)流行病學(xué)研究顯示：TFAs可通過(guò)改變?nèi)梭w血脂組成，干擾正常的脂質(zhì)代謝，刺激系統(tǒng)炎性反應(yīng)誘導(dǎo)內(nèi)皮細(xì)胞損傷心血管疾病的發(fā)生和發(fā)展[21-22]。金戈等[23]應(yīng)用不同含量的TFAs飼料喂養(yǎng)大鼠90 d后分別進(jìn)行血脂、炎癥相關(guān)因子的測(cè)定，研究結(jié)果表明TFAs可增加人體中甘油三酯（TG）和低密度脂蛋白膽固醇（LDL-C）的含量，降低HDL-C的含量，降低高密度脂蛋白膽固醇（HDL-C）含量。值得注意的是，并不是所有的TFA都會(huì)危害心血管健康。Pfeuffer等[24]研究表明天然來(lái)源的TFAs可以在體內(nèi)代謝過(guò)程中通過(guò)去飽和轉(zhuǎn)化成為共軛亞油酸，發(fā)揮心血管保護(hù)作用。

2.3 對(duì)肝臟影響

Antwi等[25]研究表明工業(yè)TFAs能誘導(dǎo)膽固醇相關(guān)合成基因的表達(dá)，可通過(guò)增加甾醇調(diào)控元件結(jié)合蛋白2（SREBP-2）誘導(dǎo)膽固醇生成，從而增加肝臟膽固醇含量，導(dǎo)致非酒精性脂肪肝。李剛等[26]研究證實(shí)高劑量TFAs通過(guò)誘導(dǎo)脂質(zhì)過(guò)氧化，引起氧化應(yīng)激，影響肝組織結(jié)構(gòu)，導(dǎo)致肝損傷。

2.4 糖尿病

在我國(guó)，糖尿病患病率正呈快速上升的趨勢(shì)，成為繼心腦血管疾病、腫瘤之后另一個(gè)嚴(yán)重危害人民健康的重要慢性非傳染性疾病[27]。大部分流行病學(xué)和膳食干預(yù)研究提示飽和脂肪酸、TFAs是糖尿病的危險(xiǎn)因素。對(duì)于糖尿病患者來(lái)說(shuō)飽和脂肪酸攝入量不應(yīng)超過(guò)飲食總能量的7%，單不飽和脂肪最適宜食用，應(yīng)盡量減少TFAs攝入[28]。美國(guó)的一項(xiàng)前瞻性研究顯示，調(diào)整好其他的風(fēng)險(xiǎn)因子后，TFAs的攝入與糖尿病的發(fā)病率呈顯著的正相關(guān)（p<0.05）[29]。經(jīng)大量研究證實(shí)TFAs造成糖尿病最主要的機(jī)制是降低胰島素受體的敏感性，造成胰島素抵抗發(fā)生。

2.5 其他

TFAs能通過(guò)胎盤(pán)或母乳傳遞給胎兒，使嬰幼兒患必需脂肪酸缺乏癥，從而影響嬰幼兒的生長(zhǎng)發(fā)育[30]。另外，Li等[31]的研究結(jié)果表明，TFAs的攝入量與5年后中年女性抑郁癥的發(fā)病率有著密切關(guān)系，強(qiáng)調(diào)了TFAs在預(yù)防中年女性嚴(yán)重抑郁癥方面的重要性。也有研究表明TFAs能誘發(fā)癌癥，如乳腺癌等。此外，TFAs會(huì)造成生育能力下降，增加罹患排卵障礙的風(fēng)險(xiǎn)。王冰瑩等[32]以線蟲(chóng)為模型研究TFAs的毒理作用發(fā)現(xiàn)0.05%、0.5%、5%的TFAs對(duì)線蟲(chóng)的生殖能力具有負(fù)面影響，并且具有多代累積作用。

3 TFAs減控技術(shù)

油脂中降低或脫除TFAs的方法主要有油料基因改良技術(shù)、優(yōu)化制油工藝、優(yōu)化加工條件、優(yōu)化酯交換技術(shù)、添加天然可食用抗氧化劑等。

3.1 氫化過(guò)程控制與改進(jìn)

如何降低氫化反應(yīng)過(guò)程中的TFAs含量一直是油脂改性領(lǐng)域的研究熱點(diǎn)，氫化工藝中影響TFAs生成的因素包括：溫度、壓力、攪拌速率和催化劑等，因此需要嚴(yán)格控制氫化反應(yīng)條件，研制高活性、低TFAs、低消耗的催化劑體系，如非晶態(tài)催化劑、離子液體及超臨界催化技術(shù)等。Tonglin等[33]研究證實(shí)在大豆油氫化過(guò)程中使用鎳硼非晶態(tài)合金納米催化劑（Ni-B）可減少TFAs的生成。Ximena等[34]首次報(bào)道了高大氣壓冷等離子體（HVACP）處理能夠替代傳統(tǒng)催化加氫加工工藝，具有用常溫、常壓、無(wú)催化劑等優(yōu)勢(shì)，且所產(chǎn)生的氫化油不含TFAs。

此外，載體材料對(duì)負(fù)載型金屬催化劑的催化加氫性能有一定影響。金屬和載體發(fā)生強(qiáng)相互作用生成的金屬簇使得催化劑的性能有了質(zhì)和量的提升。熊貴志等[35]根據(jù)H-冷等離子體還原傳統(tǒng)油脂氫化催化劑（B 催化劑），得到HP-B4、CIM（化學(xué)革新材料）催化劑，且研究證實(shí)載體和活性組分的強(qiáng)相互作用使得催化劑性能CIM>HP-B4>B4;CIM催化劑易實(shí)現(xiàn)大規(guī)模制備，具有廣闊的應(yīng)用前景。Iida等[36]研究表明載體和金屬之間的電子相互作用對(duì)部分氫化油中的TFAs含量有顯著影響，其中中等電負(fù)性金屬離子載體TFAs含量最高，采用電負(fù)性較高的金屬離子載體制備的負(fù)載型鉑催化劑能夠有效降低TFAs含量。

3.2 精煉過(guò)程控制

精煉加工需要經(jīng)過(guò)脫膠、脫酸、脫色與脫臭等加工工藝來(lái)確保食用油脂的質(zhì)量，其中脫臭工段是產(chǎn)生TFAs最多的階段，脫臭溫度、時(shí)間、脫臭塔的類(lèi)型等均對(duì)TFAs含量有較大影響[37]。因此，可通過(guò)優(yōu)化脫臭工藝，引進(jìn)和開(kāi)發(fā)低溫、短時(shí)、少汽的工藝和設(shè)備減控TFAs生成，如采用填料板式組合塔（軟塔），雙重低溫脫臭系統(tǒng)（DTDS）、凝縮真空脫臭（FVSD）系統(tǒng)等。劉寶珍等[38]研究表明優(yōu)化精煉工藝和改進(jìn)脫臭塔能將精煉大豆油中TFAs含量控制在1.0%以?xún)?nèi)，最佳的脫臭工藝為：脫臭溫度236～237 ℃、脫臭時(shí)間80～100 mim。劉靜[39]采用雙塔雙溫分段脫臭工藝技術(shù)有效控制了玉米油精煉過(guò)程中TFAs的形成，產(chǎn)出的玉米油中的TFAs含量不超過(guò)0.3%。楊穎[40]等研究報(bào)道了化學(xué)精煉對(duì)小麥胚芽油品質(zhì)劣變的影響明顯小于物理精煉，尤其是在防止TFAs含量增加、維生素E含量損失等方面，效果顯著。

3.3 酯交換代替氫化

酯交換是油脂改性的重要手段之一，一種酯與脂肪酸、醇或其他酯類(lèi)作用引起酰基交換或分子重排生成新酯，主要分為化學(xué)法和酶法兩大類(lèi)。酯交換可以有效提高油脂的可塑性，既改變油脂物理性狀，又不產(chǎn)生TFAs，保持了油脂的營(yíng)養(yǎng)特性，因此成為目前的研究熱點(diǎn)。Farmani等[41]的研究表明，經(jīng)酶法酯交換的卡諾拉油、棕櫚油和大豆油適合作為低TFAs人造奶油的基料油。

3.4 其他

張偉敏等[42]研究表明天然抗氧化劑（如鼠尾草酸、L-抗壞血酸棕櫚酸酯）可以作為高溫油脂的異構(gòu)化調(diào)控劑通過(guò)抑制不飽和脂肪酸（油酸甲酯）和油脂熱氧化反應(yīng)來(lái)阻止油脂在高溫加熱過(guò)程中生成TFAs，其抑制效果與抗氧化活性成分的羥基氫、熱穩(wěn)定性、結(jié)構(gòu)和不飽和脂肪酸甘油三酯結(jié)構(gòu)及雙鍵的含量有關(guān)。Jala 等[43]用南極假絲酵母脂肪酶A（CAL-A）選擇性水解大豆油中的TFA，結(jié)果表明當(dāng)CaL-A的選擇性因子為4.26、水解度為46.5%時(shí)，對(duì)總TFAs的最大去除率為73.3%。此外，可通過(guò)油料基因改造技術(shù)改造油料的基因，提高某種不易異構(gòu)脂肪酸的比例，例如油酸，從而降低制油工藝或再加工產(chǎn)生的TFAs[44]。

4 總結(jié)

隨著人們生活水平的提高，對(duì)TFAs的潛在危害越來(lái)越重視，TFAs問(wèn)題已經(jīng)成為食品安全事件的一個(gè)熱門(mén)話題，了解其來(lái)源，并采取減控措施對(duì)保障大眾的身體健康具有重要意義。為了充分降低油料油脂中的TFAs水平，對(duì)多個(gè)煉油步驟應(yīng)用綜合緩解策略，實(shí)現(xiàn)精準(zhǔn)適度加工至關(guān)重要。此外，在脫除油脂中TFAs的同時(shí)必須兼顧營(yíng)養(yǎng)、風(fēng)味成分保留以及油脂產(chǎn)品得率和節(jié)能降耗等綜合生產(chǎn)效果。

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