脂肪酸是一類羧酸化合物,由碳氫組成的烴類基團連結羧基所構成。脂肪酸分子的所有碳原子相互連接時是飽和的,飽和的分子室溫下是固態(tài)。當鏈中碳原子以雙鍵連接時,脂肪酸分子是不飽和的。具有雙鍵的鏈有兩種存在形式:順式和反式。順式鍵形成的不飽和脂肪酸在室溫下是液態(tài)如植物油,反式鍵形成的不飽和脂肪酸在室溫下是固態(tài)。反式脂肪酸(TFA)是具有反式構象碳-碳雙鍵的所有非共軛不飽和脂肪酸的總稱,因其與碳鏈雙鍵相連的氫原子分布在碳鏈的兩側而得名。由于反式雙鍵的存在使脂肪酸的空間產生了很大的變化,空間結構的改變使TFA的理化性質也產生了極大的改變,具有更高的熔點和更好的熱動力學穩(wěn)定性,性質更接近飽和脂肪酸。TFA來源廣泛,存在于大量的油脂及油脂食品中。近年來一些調查研究表明,反式脂肪酸對人類健康有很大的危害,這引起了人們和科學家的廣泛關注。
??????? 民以食為天,食以安為先,隨著科技的不斷進步和人們健康意識的逐漸增強,人們已不再滿足于溫飽,而是越來越關心食品的營養(yǎng)價值和安全性。而油脂食品的安全一直是困惑人們飲食生活的話題。飽和脂肪酸在過去被人們認為是健康的殺手,由植物油氫化而來的氫化植物油曾作為飽和脂肪酸的替代品而風靡全球。氫化植物油比普通植物油更加穩(wěn)定,呈固體狀態(tài),可以使食品外觀更好看,口感松軟。與動物油相比價格更低廉,而且當時人們認為植物油比動物油更健康,所以便宜而且健康的氫化植物油取代了動物油而成為當時的一大進步。近年來科學研究表明,氫化植物油中含有TFA,長期食用反式脂肪酸可能會導致冠心病等心臟疾病,比飽和脂肪酸對人的健康危害更大。
??????? 近年來,我國的不少學者對國內市場上的眾多油脂食品進行了脂肪酸組成調查,據報道,大多數(shù)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、人造黃油或奶油、油炸食品等食品中含量最高。例如:涂抹奶油、威化餅干、蛋糕派等食品。
??????? 反式脂肪酸對人類健康的影響主要在心血管方面,以及干擾和影響嬰幼兒的必需脂肪酸吸收與代謝,這是國際組織和權威機構已經明確的。而TFA與糖尿病、癌癥和過敏癥的相關性,目前國際組織和權威機構并不支持。大量研究表明,多量、長期攝入TFA,會對人體健康產生危害。其對健康的影響主要表現(xiàn)在以下一些方面:
??????? ①對心血管系統(tǒng)的影響?? 大量實驗室及臨床實驗證明,相對于順式脂肪酸,TFA可通過多條途徑影響正常脂質代謝,最終導致血脂濃度發(fā)生改變,其中血清總膽固醇(TC)、低密度脂蛋白膽固醇(LDL-C)、和脂蛋白a[Lp(a)]的濃度會增加,它們濃度的增加是引起冠心病的最重要的危險因素;TFA對血脂分布的不利影響大于飽和脂肪酸,TFA不但與飽和脂肪酸一樣能升高TC 和LDL - C的濃度,而且TFA還會降低高密度脂蛋白膽固醇(HDL-C)的濃度, 導致LDL / HD L 的比值增加,其比值的增加會提高缺血性心臟病的患病率。還有資料證明,TFA對血管內皮細胞功能有損害,還有增加血液粘稠度和凝聚力的作用,而這些是動脈硬化、血栓形成和冠心病發(fā)作的重要危險因素。
??????? ②對嬰幼兒生長發(fā)育的影響?? 研究發(fā)現(xiàn),即使有胎盤屏障、血乳屏障等組織對TFA的屏蔽作用,母體膳食中攝入的TFA仍會有一部分可通過胎盤(或乳汁)進入胎兒體內,TFA會干擾體內必需脂肪酸的代謝和長鏈不飽和脂肪的生物合成(如DHA)來抑制嬰幼兒的早期發(fā)育與生長,而花生四稀酸(ARA)、DHA是胎兒發(fā)育所需要的,尤其是DHA對中樞神經和視覺系統(tǒng)的發(fā)育有著至關重要的作用??茖W研究發(fā)現(xiàn)新生兒體內TFA水平和出生參數(shù)之間均呈現(xiàn)出顯著的負相關。
??????????? ③對糖尿病的影響? TFA能使脂肪細胞對胰島素的敏感性降低,從而增加機體對胰島素的需要量,增大胰腺的負荷,容易引起Ⅱ型糖尿病。相關研究表明,雖然與碳水化合物的熱量相比,攝入的脂肪總量、飽和脂肪或單不飽和脂肪均和患糖尿病沒有相關性,但攝入的反式脂肪酸及多不飽和脂肪酸與糖尿病發(fā)生顯著相關。因此研究者估計用膳食中的多不飽和脂肪酸代替反式脂肪酸可顯著減少糖尿病的發(fā)生。
??????? ④對其它方面的影響?? 有幾項研究證明反式脂肪酸可增加某些癌癥(如結腸癌、前列腺癌、乳腺癌等) 和其他一些疾病的危險性。TFA 的致癌性并未得到完全證實,可能只對某些人群較為危險,如有病例對照研究發(fā)現(xiàn),停經婦女若食用大量的TFA,大腸癌危險性增高兩倍;部分研究也證實停經婦女乳腺癌的發(fā)生與膳食中總TFA的攝入呈顯著正相關。TFA對大腦功能有一定的影響,會使其衰退、降低記憶力,在跟蹤流行病學調查中發(fā)現(xiàn),那些大量攝取TFA 的人,認知功能的衰退更快,原因可能是TFA導致了血液中膽固醇增加,促使大腦的動脈硬化,大量食用TFA 的老年人,更容易引發(fā)老年癡呆癥。TFA還與肥胖、肝功能失調有關。TFA還與婦女不育有關。TFA也會減少男性荷爾蒙分泌,影響精子的活躍性,中斷精子在身體中的反應。但這些都需要更加科學的研究予以證明。
??????? 反式脂肪酸是由不飽和脂肪酸異構化反應而產生,來源主要有以下方面:
??????? ①反芻動物的脂肪及其乳制品? 天然的反式脂肪酸主要來源于反芻動物,反芻動物(如牛、羊等)腸腔中存在的丁酸弧菌屬菌群可與飼料中的不飽和脂肪酸發(fā)生酶促生物氫化反應而形成TFA,所生成的TFA 可結合于機體組織或分泌到乳汁中,使反芻動物脂肪及其乳脂中含有TFA。其含量一般都比較低。隨季節(jié)、地區(qū)、飼料組成、動物品種的不同,其TFA的含量和組成也會產生較大差異,其中羊奶中的TFA就低于牛奶。
??????? ②植物油的加工過程? 植物油的選擇性氫化過程會產生反式脂肪酸,在上世紀七八十年代,由于動物油中的飽和脂肪酸對健康帶來威脅的擔憂、天然植物油因為不飽和程度較高、抗氧化能力差、油脂穩(wěn)定性不好等問題,為改善油脂的可塑性,適應特殊加工工藝的要求,各個國家紛紛開始對油脂進行部分加氫。在氫化過程中,部分油脂的不飽和雙鍵可以發(fā)生異構化,生成反式脂肪酸,不同氫化油中反式脂肪酸的含量因加工工藝的不同可有很大波動。氫化后的油脂呈固態(tài)或半固態(tài),具有熔點高、氧化穩(wěn)定性好、貨架期長、風味獨特、口感更佳等優(yōu)點,且成本低廉,被食品行業(yè)廣泛應用。氫化油含有較多的TFA,是食品中TFA的主要來源。市售的人造黃油、煎炸油、起酥油等均屬于氫化油。
??????? 植物油的精煉過程也會產生反式脂肪酸,天然植物油均由順式不飽和脂肪酸組成,基本不含TFA。在植物油的深度精煉(高溫脫色、脫臭)過程中,由于高溫和低壓的操作條件,多不飽和脂肪酸會發(fā)生熱聚合反應,造成脂肪酸的異化,產生部分反式脂肪酸,其含量一般為總脂肪酸的3%-6%左右。
??????? ③不當?shù)母邷嘏腼冞^程?? 植物油在高溫煎炸、燒烤等烹飪過程中也會生成一定量TFA,其生成量與烹飪溫度、油脂品種和重復煎炸的次數(shù)有關,一般煎炸溫度越高,煎炸次數(shù)越多,油中所含的TFA也越多。研究結果表明,烹飪溫度對油脂中TFA的生成量有顯著的影響,當溫度達到240℃時,隨溫度升高TFA生成速率急劇提高;在較低加熱溫度下,加熱時間對TFA生成量的影響較為緩和。
??????? 如今聯(lián)合國糧農組織和世界衛(wèi)生組織都建議每人每天攝取的反式脂肪酸不超過攝取的總熱量的1%,大約相當于2克。而一份炸薯條的反式脂肪酸含量大約5克,在牛奶、乳制品、牛肉和羊肉的脂肪中都會發(fā)現(xiàn)反式脂肪酸。
??????? 油脂產品生產企業(yè)應進行技術改良,生產低含量或不含TFA的產品,油脂企業(yè)應加大科研投入,針對各種油脂食品,研究控制TFA的技術,形成減少T F A生成的加工工藝。從源頭上減少反式脂肪酸的含量,同時可以增強我國油脂企業(yè)的國際競爭力。反式脂肪酸的減少和控制措施主要有以下幾點:
??????????? ①改良油脂氫化技術,生產含TFA低的產品?? 傳統(tǒng)的油脂氫化方法是在鎳(Ni ) 催化下,將氫氣直接加成到脂肪酸不飽和位點處,對油脂進行部分氫化,高溫、高壓的催化條件能導致TFA大量產生。為降低TFA含量,應主要從以下幾點進行:(1)嚴格控制氫化反應條件,降低反應溫度,提高反應壓力,增加反應系統(tǒng)攪拌速度并減少催化劑用量,可獲得TFA含量相對較低的產品。但由于氫化反應設備的限制,改變反應條件很難將氫化油中的TFA降到5%以下。(2)改變催化劑,用金屬鉑替代傳統(tǒng)的鎳作為催化劑,使用表面改性劑和特殊沸石參與反應,可使TFA的生成量極低,又可提高脂肪酸選擇性。(3)采用電化學氫化反應將油脂與電解質水溶液在溶劑中溶解,以催化劑為陽極進行電分解,在催化劑表面產生氫原子進行氫化反應(或采用甲酸為氫供應體)。電化學氫化反應溫度低,能耗少,易控制,反應中硬脂含量高、TFA含量少。(4)采用超臨界流體氫化反應器,在超臨界狀態(tài)下,以丙烷或二氧化碳為溶劑,金屬鉑為催化劑,油脂與氫氣均勻溶解后反應速度極快,且TFA生成量很低。(5)采用完全氫化反應,將油脂完全氫化,可使油脂中脂肪酸完全飽和,從而避免產生T F A,但硬化油無法直接利用于在食品加工中,故將用作調配脂肪。