反式脂肪酸

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反式脂肪酸(Trans Fatty Acid)

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什麼是反式脂肪酸

  反式脂肪酸是指含有反式非共軛雙鍵結構不飽和脂肪酸的總稱,又稱反式脂肪、反式酸、逆態脂肪酸或轉脂肪酸等。從人類食用油脂開始,就有反式脂肪酸的存在。因為反芻動物體內的微生物會產生少量天然反式脂肪酸,人們在食用牛羊肉、奶類等食品時,會攝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,幾乎全是由人類製造出來的食品添加劑。人們平時食用的反式脂肪酸,基本上來自含有氫化植物油的食品。就是說,凡是含有氫化植物油的食品都可能含有反式脂肪酸,最常見的食品是烘烤食品(餅干、麵包等)、沙拉醬,以及炸薯條、炸雞塊、洋蔥圈等快餐食品,還有西式糕點、巧克力派、咖啡伴侶、熱巧克力等。只不過反式脂肪酸的名稱不一,一般都在商品包裝上標註為氫化植物油、植物起酥油、人造黃油、人造奶油、植物奶油、麥淇淋、起酥油或植脂末,其中都可能含有反式脂肪酸。因此人們在商場超市購買食品,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來源[2]

  反式脂肪酸的來源分為天然的和加工過程中生成的反式脂肪酸兩大類,具體為以下幾個方面。

  1.來自於反芻動物的肉及乳製品

  天然反式脂肪酸主要來自於反芻動物(如牛、羊)的肉及乳製品,但其中含量很低,主要是由飼料中的部分不飽和脂肪酸經過反芻動物瘤胃中微生物的生物氫化作用而形成 。生物氫化作用是在瘤胃中共生的多種瘤胃細菌的共同參與下完成的,它將不飽和脂肪酸轉變為飽和度較高的終產物,是反芻動物瘤胃內優勢菌群的一個獨特的生化反應過程。瘤胃細菌可分為2組,一組可以氫化亞油酸和α-亞麻酸生成 11tC18:1,但不能氫化C18:1;另一組細菌可以氫化9tC18:1、1ltC18:1和亞油酸生產硬脂酸,在這些酶的催化過程中,反式脂肪酸作為不飽和脂肪酸轉變為硬脂酸的中間體而大量產生。乳製品中反式脂肪酸的含量普遍較低。隨季節、地區、飼料組成以及動物品種的不同,乳製品中反式脂肪酸的含量和組成也會產生較大的差異,如羊奶中的反式脂肪酸含量低於牛奶。

  2.來自於油脂的氫化

  油脂氫化是指將氫通過加成反應加到脂肪酸鏈的雙鍵的過程。在氫化過程中,油先與催化劑(通常是鎳)混合後加熱到所需溫度(140~225℃)、壓力達到413.69kPa下與氫作用。在此過程中一部分雙鍵被飽和,另一部分雙鍵發生位置異構或轉變為反式構型(即反式脂肪酸)。反式脂肪酸的含量和種類由於氫化條件、氫化深度和原料中不飽和脂肪酸含量的不同而有較大的差異。

  傳統氫化是在鎳的催化下進行的,由於反式脂肪酸具有比順式脂肪酸更穩定的結構,因此在高溫、高壓的催化條件下能夠大量生產,故而傳統的氫化工藝產生的反式脂肪酸較多,通過原料選擇和工藝優化可在一定程度上降低反式脂肪酸的生成量。超聲波氫化和電化學氫化等新工藝所產生的反式脂肪酸比傳統工藝少,酶技術的應用更能大大提高產物的選擇性,但技術含量較高。

  3.來自於油脂的精煉

  油脂的精煉是指清除植物油中所含固體雜質、游離脂肪酸、磷脂、膠質、蠟、色素、異味等的一系列工序的統稱。在精煉過程中,反式脂肪酸的產生主要發生在脫臭階段。天然植物油均由順式不飽和脂肪酸所構成,而基本不含有反式脂肪酸或含量很低。但在進行脫臭處理時,油脂中的不飽和脂肪酸暴露在空氣中,在高溫環境下發生熱聚合反應,更易發生異構化,使TFA含量增加,通常會形成3%~6% 的反式異構體。在該過程中,TFA的產生量與加熱溫度、溫度保持時間以及植物油的種類有關,脫臭階段溫度較高、高溫狀態保持時間較長,故TFA的形成量也較多。

  4.來自於食品的加工過程

  日常食用的很多加工食品中存在含量不等的反式脂肪酸,主要來自配料中存在的和加工過程中吸附的油脂。一些焙烤和油炸食品如油餅、丹麥餡餅、炸雞、炸土豆條等,以及假乳酪、人造奶油、冰淇淋、糖果等食品的TFA含量可能較高,其中有很大部分是由於加工時使用了部分氫化油脂所致,其TFA含量隨氫化油用量和飽和度的不同而產生較大差異。當煎炸油或加工原料中含有較多的TFA時,產品中也會有較多的TFA。未添加氫化油脂的焙烤食品中反式脂肪酸主要產生於加熱過程,食物高溫烹調過程中可遇到光、熱和其他催化作用,順式脂肪酸在這些因素的作用下,通過異構化轉變為反式脂肪酸。

反式脂肪酸的種類及其危害特點[3]

  通常情況下,根據所含碳碳雙鍵的數目多少,TFA可分為單不飽和脂肪酸(M-TFA)和多不飽和脂肪酸(P-TFA);根據來源不同,可分為天然反式脂肪酸(RP-TFA)和人造反式脂肪酸(即通過工業氫化過程獲得的產品,IP-TFA)。Stender et al.通過對大量的資料進行分析、研究,並結合其研究團體已開展的工作對比,得到這樣的結論:RP—TFA對人體健康有潛在的保護作用,而IP-TFA即使攝人量很小也會危害人體健康。通常情況下IP.TFA中有一個雙鍵的18碳烯酸含量高達90%,多不飽和反式酸在食品中的含量極低,而且在較低劑量攝入的情況下,多不飽和的TFA (如CLA、EPA等)對人體有一定的積極作用。因此,需要重點關註IP-TFA中有一個雙鍵的18碳烯TFA的監測和評估研究。而在所有的IP-TFA中反油酸(t9 C18:1,Elaidic Acid)含量最高,呈高斯分佈、並且不具有轉化為其它有宜脂肪酸的潛能,而且TFA酸的健康危害是慢性的,雖然目前可能看不到其危害,但在未來十幾年之後就會凸現。所以IP-TFA及其中反油酸的監測和評估是目前乃至今後一段時間內食品安全研究重點之一。

反式脂肪酸的危害[2]

  很多研究都表明,TFA攝人過多會對成人的健康和嬰兒的發育產生不良影響。

  1.導致心血管疾病的發生

  攝人過多含反式脂肪酸的食物必然導致心血管疾病的發生,這一觀點已成為廣泛的共識。大量的流行病學調查也顯示了TFA與心血管疾病的相關性。同時,Mensink等的研究也表明,反式脂肪酸會增加人們患心血管疾病的危險。

  2.影響生長髮育

  反式脂肪酸還能通過胎盤轉運給胎兒,母乳喂養的嬰幼兒都會因母親攝入人造黃油使嬰幼兒被動攝人反式脂肪酸。而由於受膳食和母體中反式脂肪酸含量的影響,母乳中反式脂肪酸占總脂肪酸的1%~8% ,反式脂肪酸對生長髮育的影響包括,使胎兒和新生兒比成人更容易患上必需脂肪缺乏症,影響生長髮育;對中樞神經系統的發育產生不良影響,抑制前列腺素的合成,干擾嬰兒的生長髮育。

  3.促進血栓形成

  反式脂肪酸有增加血液黏稠度和凝聚力的作用。有試驗證明,攝食占熱能6% 的反式脂肪酸的人群的全血凝集程度比攝食占熱能2%的反式脂肪酸人群要深,因而容易使人產生血栓。

  4.增加婦女患2型糖尿病的概率

  哈佛公共衛生學院的Frank Hu博士在為期14年的研究中分析了84000多名婦女的資料,在此期間共有2507例被診斷為2型糖尿病。分析結果表明,雖然與碳水化合物的熱量相比,她們攝人的脂肪總量、飽和脂肪或單不飽和脂肪均和患糖尿病無關,但攝人的反式脂肪含量卻顯著增加了患糖尿病的危險。

  5.導致大腦功能的衰退

  美國Rush保健研究所的M C Morris等在動物試驗以及幾百人的流行病學調查中,註意到反式脂肪酸有降低人認知功能的危險,進一步分析後認為,大量攝取反式脂肪酸與飽和脂肪酸的人,由於血液中膽固醇增加,不僅加速心髒的動脈硬化,還促使大腦的動脈硬化,容易造成認知功能的衰退。

  6.致癌性

  目前,反式脂肪酸的致癌性並未得到完全證實,可能只對某些人群較為危險,如TFA的攝入量與乳腺癌的發生顯示正相關

  7.促進動脈硬化

  研究人員發現,在降低血膽固醇方面,反式脂肪酸沒有順式脂肪酸有效;含有豐富反式脂肪酸的脂肪表現出能促進動脈硬化作用。具體表現在反式脂肪酸在提高低密度脂蛋白膽固醇(被稱為壞膽固醇)水平的程度與飽和脂肪酸相似;此外,反式脂肪酸會降低高密度脂蛋白膽固醇(好膽固醇)水平,這說明反式脂肪酸比飽和脂肪酸更有害。對美國護士健康調查結果也表明,人造黃油攝入量越多,患心臟病的危險就越大。

降低食品中反式脂肪酸含量的措施[4]

  近幾年來,油脂中的TFA 引起了世界各國的關註,歐美國家對其攝入量紛紛提出了自己的最高限量或應標識的要求。丹麥是最早對TFA 的攝入進行限制的國家,要求不超過2%,澳洲要求在3%以下,法國3.8%以下,荷蘭和瑞典5%以下,美國和加拿大要求對TFA 的含量進行標識。因此,如何降低TFA在食品中的含量就顯得尤為重要。

  1.對現有的氫化技術進行改進

  一般而言,嚴格控制油脂部分氫化反應條件,降低反應溫度,提高反應壓力,增加反應系統的攪拌速率並減少催化劑用量,可獲得低TFA 的產品。

  另外,採用貴金屬(如鈀、鉑)作為催化劑,採用均相催化劑,氫化過程加人4 醇類化合物(n-丁醇,山梨醇等)、游離脂肪酸、無機磷酸、氨基酸、尿素、胺等一些含氮化合物的添加劑,採用聯氨作為氫原,以電化學氫化或超臨界流體氫化等均能減少氫化過程中TFA的形成。其中,又以採用貴金屬作為催化劑或採用超臨界氫化反應器、電化學氫化反應器這幾種方式效果較為明顯。

  2.設法減少氫化技術的應用

  氫化技術的應用是把液體油脂轉化成塑性脂肪,使其在烹調和烘焙等方面的應用更廣泛,並可防止油脂氧化的變質,改善油脂風味的穩定性。相應地在油脂工業中替代或減少氫化應用的措施有:①將極度氫化油與非氫化油脂混合;②將非氫化油脂與高飽和的油脂進行酯交換反應;③通過生物技術對油料種子進行基因改良,產生穩定性較高的油脂;④在油脂中加入增稠劑來調節油脂的塑性;⑤提高抗氧化劑的活性;⑥將穩定性較高的油脂與部分氫化油混合,在減少TFA的同時又可以降低飽和脂肪酸的含量。

  3.改進油脂精煉技術

  在脫臭過程中,為了減少TFA的生成應儘量降低脫臭溫度和縮短脫臭時間。在脫臭設備的選擇上有文章可作。

  4.採用交酯化反應生產零TFA含量的油脂

  與氫化反應不同,化學法交酯化反應並非用於硬化液體油脂的生產,只是用於獲得適宜熔點形態的飽和與不飽和脂肪酸的混合脂肪。雖然化學法交酯化反應比氫化反應較難控制,但其可以選擇性地提高(或降低)熔點,並可提高油脂穩定性,且不會產生TFA。其中,最常用的催化劑為甲氧基鈉或乙氧基鈉 。

  5.採用基因改良技術

  在油脂加工過程中,TFA的產生與原料油脂的不飽和程度有關,多不飽和程度越高,順式脂肪酸轉變為TFA的傾向性越大。因此,可以通過基因改良技術,降低植物油料中的多不飽和脂肪酸含量,以控制TFA的產生。

參考文獻

  1. 趙建國,尤福勝.正確認識反式脂肪酸的營養與食品安全問題[J].吉林農業,2012(12)
  2. 2.0 2.1 張琳,楊聖崬,吳海成,張凌,李欣欣,徐艷陽.反式脂肪酸的危害及其檢測方法的研究現狀[J].安徽農業科學,2012(20)
  3. 宋玉峰,王微山,張繼斌,楊學軍,周加彥,田亮光.食品中反式脂肪酸的監測與評估研究進展[J].中國食物與營養,2012(4)
  4. 陳宜,張青齡,林叢,黃建立.食品中反式脂肪酸的研究進展[J].糧食與食品工業,2009(5)
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