反式脂肪酸

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反式脂肪酸(Trans Fatty Acid)

目录

什么是反式脂肪酸

  反式脂肪酸是指含有反式非共轭双键结构不饱和脂肪酸的总称,又称反式脂肪、反式酸、逆态脂肪酸或转脂肪酸等。从人类食用油脂开始,就有反式脂肪酸的存在。因为反刍动物体内的微生物会产生少量天然反式脂肪酸,人们在食用牛羊肉、奶类等食品时,会摄入少量的天然反式脂肪酸。

  反式脂肪酸在自然食品中含量很少,几乎全是由人类制造出来的食品添加剂。人们平时食用的反式脂肪酸,基本上来自含有氢化植物油的食品。就是说,凡是含有氢化植物油的食品都可能含有反式脂肪酸,最常见的食品是烘烤食品(饼干、面包等)、沙拉酱,以及炸薯条、炸鸡块、洋葱圈等快餐食品,还有西式糕点、巧克力派、咖啡伴侣、热巧克力等。只不过反式脂肪酸的名称不一,一般都在商品包装上标注为氢化植物油、植物起酥油、人造黄油、人造奶油、植物奶油、麦淇淋、起酥油或植脂末,其中都可能含有反式脂肪酸。因此人们在商场超市购买食品,其中很大一部分都含有反式脂肪酸[1]

食品中反式脂肪酸的来源[2]

  反式脂肪酸的来源分为天然的和加工过程中生成的反式脂肪酸两大类,具体为以下几个方面。

  1.来自于反刍动物的肉及乳制品

  天然反式脂肪酸主要来自于反刍动物(如牛、羊)的肉及乳制品,但其中含量很低,主要是由饲料中的部分不饱和脂肪酸经过反刍动物瘤胃中微生物的生物氢化作用而形成 。生物氢化作用是在瘤胃中共生的多种瘤胃细菌的共同参与下完成的,它将不饱和脂肪酸转变为饱和度较高的终产物,是反刍动物瘤胃内优势菌群的一个独特的生化反应过程。瘤胃细菌可分为2组,一组可以氢化亚油酸和α-亚麻酸生成 11tC18:1,但不能氢化C18:1;另一组细菌可以氢化9tC18:1、1ltC18:1和亚油酸生产硬脂酸,在这些酶的催化过程中,反式脂肪酸作为不饱和脂肪酸转变为硬脂酸的中间体而大量产生。乳制品中反式脂肪酸的含量普遍较低。随季节、地区、饲料组成以及动物品种的不同,乳制品中反式脂肪酸的含量和组成也会产生较大的差异,如羊奶中的反式脂肪酸含量低于牛奶。

  2.来自于油脂的氢化

  油脂氢化是指将氢通过加成反应加到脂肪酸链的双键的过程。在氢化过程中,油先与催化剂(通常是镍)混合后加热到所需温度(140~225℃)、压力达到413.69kPa下与氢作用。在此过程中一部分双键被饱和,另一部分双键发生位置异构或转变为反式构型(即反式脂肪酸)。反式脂肪酸的含量和种类由于氢化条件、氢化深度和原料中不饱和脂肪酸含量的不同而有较大的差异。

  传统氢化是在镍的催化下进行的,由于反式脂肪酸具有比顺式脂肪酸更稳定的结构,因此在高温、高压的催化条件下能够大量生产,故而传统的氢化工艺产生的反式脂肪酸较多,通过原料选择和工艺优化可在一定程度上降低反式脂肪酸的生成量。超声波氢化和电化学氢化等新工艺所产生的反式脂肪酸比传统工艺少,酶技术的应用更能大大提高产物的选择性,但技术含量较高。

  3.来自于油脂的精炼

  油脂的精炼是指清除植物油中所含固体杂质、游离脂肪酸、磷脂、胶质、蜡、色素、异味等的一系列工序的统称。在精炼过程中,反式脂肪酸的产生主要发生在脱臭阶段。天然植物油均由顺式不饱和脂肪酸所构成,而基本不含有反式脂肪酸或含量很低。但在进行脱臭处理时,油脂中的不饱和脂肪酸暴露在空气中,在高温环境下发生热聚合反应,更易发生异构化,使TFA含量增加,通常会形成3%~6% 的反式异构体。在该过程中,TFA的产生量与加热温度、温度保持时间以及植物油的种类有关,脱臭阶段温度较高、高温状态保持时间较长,故TFA的形成量也较多。

  4.来自于食品的加工过程

  日常食用的很多加工食品中存在含量不等的反式脂肪酸,主要来自配料中存在的和加工过程中吸附的油脂。一些焙烤和油炸食品如油饼、丹麦馅饼、炸鸡、炸土豆条等,以及假奶酪、人造奶油、冰淇淋、糖果等食品的TFA含量可能较高,其中有很大部分是由于加工时使用了部分氢化油脂所致,其TFA含量随氢化油用量和饱和度的不同而产生较大差异。当煎炸油或加工原料中含有较多的TFA时,产品中也会有较多的TFA。未添加氢化油脂的焙烤食品中反式脂肪酸主要产生于加热过程,食物高温烹调过程中可遇到光、热和其他催化作用,顺式脂肪酸在这些因素的作用下,通过异构化转变为反式脂肪酸。

反式脂肪酸的种类及其危害特点[3]

  通常情况下,根据所含碳碳双键的数目多少,TFA可分为单不饱和脂肪酸(M-TFA)和多不饱和脂肪酸(P-TFA);根据来源不同,可分为天然反式脂肪酸(RP-TFA)和人造反式脂肪酸(即通过工业氢化过程获得的产品,IP-TFA)。Stender et al.通过对大量的资料进行分析、研究,并结合其研究团体已开展的工作对比,得到这样的结论:RP—TFA对人体健康有潜在的保护作用,而IP-TFA即使摄人量很小也会危害人体健康。通常情况下IP.TFA中有一个双键的18碳烯酸含量高达90%,多不饱和反式酸在食品中的含量极低,而且在较低剂量摄入的情况下,多不饱和的TFA (如CLA、EPA等)对人体有一定的积极作用。因此,需要重点关注IP-TFA中有一个双键的18碳烯TFA的监测和评估研究。而在所有的IP-TFA中反油酸(t9 C18:1,Elaidic Acid)含量最高,呈高斯分布、并且不具有转化为其它有宜脂肪酸的潜能,而且TFA酸的健康危害是慢性的,虽然目前可能看不到其危害,但在未来十几年之后就会凸现。所以IP-TFA及其中反油酸的监测和评估是目前乃至今后一段时间内食品安全研究重点之一。

反式脂肪酸的危害[2]

  很多研究都表明,TFA摄人过多会对成人的健康和婴儿的发育产生不良影响。

  1.导致心血管疾病的发生

  摄人过多含反式脂肪酸的食物必然导致心血管疾病的发生,这一观点已成为广泛的共识。大量的流行病学调查也显示了TFA与心血管疾病的相关性。同时,Mensink等的研究也表明,反式脂肪酸会增加人们患心血管疾病的危险。

  2.影响生长发育

  反式脂肪酸还能通过胎盘转运给胎儿,母乳喂养的婴幼儿都会因母亲摄入人造黄油使婴幼儿被动摄人反式脂肪酸。而由于受膳食和母体中反式脂肪酸含量的影响,母乳中反式脂肪酸占总脂肪酸的1%~8% ,反式脂肪酸对生长发育的影响包括,使胎儿和新生儿比成人更容易患上必需脂肪缺乏症,影响生长发育;对中枢神经系统的发育产生不良影响,抑制前列腺素的合成,干扰婴儿的生长发育。

  3.促进血栓形成

  反式脂肪酸有增加血液黏稠度和凝聚力的作用。有试验证明,摄食占热能6% 的反式脂肪酸的人群的全血凝集程度比摄食占热能2%的反式脂肪酸人群要深,因而容易使人产生血栓。

  4.增加妇女患2型糖尿病的概率

  哈佛公共卫生学院的Frank Hu博士在为期14年的研究中分析了84000多名妇女的资料,在此期间共有2507例被诊断为2型糖尿病。分析结果表明,虽然与碳水化合物的热量相比,她们摄人的脂肪总量、饱和脂肪或单不饱和脂肪均和患糖尿病无关,但摄人的反式脂肪含量却显著增加了患糖尿病的危险。

  5.导致大脑功能的衰退

  美国Rush保健研究所的M C Morris等在动物试验以及几百人的流行病学调查中,注意到反式脂肪酸有降低人认知功能的危险,进一步分析后认为,大量摄取反式脂肪酸与饱和脂肪酸的人,由于血液中胆固醇增加,不仅加速心脏的动脉硬化,还促使大脑的动脉硬化,容易造成认知功能的衰退。

  6.致癌性

  目前,反式脂肪酸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TFA的摄入量与乳腺癌的发生显示正相关

  7.促进动脉硬化

  研究人员发现,在降低血胆固醇方面,反式脂肪酸没有顺式脂肪酸有效;含有丰富反式脂肪酸的脂肪表现出能促进动脉硬化作用。具体表现在反式脂肪酸在提高低密度脂蛋白胆固醇(被称为坏胆固醇)水平的程度与饱和脂肪酸相似;此外,反式脂肪酸会降低高密度脂蛋白胆固醇(好胆固醇)水平,这说明反式脂肪酸比饱和脂肪酸更有害。对美国护士健康调查结果也表明,人造黄油摄入量越多,患心脏病的危险就越大。

降低食品中反式脂肪酸含量的措施[4]

  近几年来,油脂中的TFA 引起了世界各国的关注,欧美国家对其摄入量纷纷提出了自己的最高限量或应标识的要求。丹麦是最早对TFA 的摄入进行限制的国家,要求不超过2%,澳洲要求在3%以下,法国3.8%以下,荷兰和瑞典5%以下,美国和加拿大要求对TFA 的含量进行标识。因此,如何降低TFA在食品中的含量就显得尤为重要。

  1.对现有的氢化技术进行改进

  一般而言,严格控制油脂部分氢化反应条件,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 的产品。

  另外,采用贵金属(如钯、铂)作为催化剂,采用均相催化剂,氢化过程加人4 醇类化合物(n-丁醇,山梨醇等)、游离脂肪酸、无机磷酸、氨基酸、尿素、胺等一些含氮化合物的添加剂,采用联氨作为氢原,以电化学氢化或超临界流体氢化等均能减少氢化过程中TFA的形成。其中,又以采用贵金属作为催化剂或采用超临界氢化反应器、电化学氢化反应器这几种方式效果较为明显。

  2.设法减少氢化技术的应用

  氢化技术的应用是把液体油脂转化成塑性脂肪,使其在烹调和烘焙等方面的应用更广泛,并可防止油脂氧化的变质,改善油脂风味的稳定性。相应地在油脂工业中替代或减少氢化应用的措施有:①将极度氢化油与非氢化油脂混合;②将非氢化油脂与高饱和的油脂进行酯交换反应;③通过生物技术对油料种子进行基因改良,产生稳定性较高的油脂;④在油脂中加入增稠剂来调节油脂的塑性;⑤提高抗氧化剂的活性;⑥将稳定性较高的油脂与部分氢化油混合,在减少TFA的同时又可以降低饱和脂肪酸的含量。

  3.改进油脂精炼技术

  在脱臭过程中,为了减少TFA的生成应尽量降低脱臭温度和缩短脱臭时间。在脱臭设备的选择上有文章可作。

  4.采用交酯化反应生产零TFA含量的油脂

  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,只是用于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难控制,但其可以选择性地提高(或降低)熔点,并可提高油脂稳定性,且不会产生TFA。其中,最常用的催化剂为甲氧基钠或乙氧基钠 。

  5.采用基因改良技术

  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。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,以控制TFA的产生。

参考文献

  1. 赵建国,尤福胜.正确认识反式脂肪酸的营养与食品安全问题[J].吉林农业,2012(12)
  2. 2.0 2.1 张琳,杨圣岽,吴海成,张凌,李欣欣,徐艳阳.反式脂肪酸的危害及其检测方法的研究现状[J].安徽农业科学,2012(20)
  3. 宋玉峰,王微山,张继斌,杨学军,周加彦,田亮光.食品中反式脂肪酸的监测与评估研究进展[J].中国食物与营养,2012(4)
  4. 陈宜,张青龄,林丛,黄建立.食品中反式脂肪酸的研究进展[J].粮食与食品工业,2009(5)
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