植物油基人造奶油研究进展

马慧，杨宏黎，杨舒，张焕丽，肖志刚，*

（1.沈阳师范大学粮食学院，辽宁沈阳110034；2.沈阳农业大学食品学院，辽宁沈阳110161）

植物油基人造奶油研究进展

马慧1，杨宏黎1，杨舒2，张焕丽1，肖志刚1，*

（1.沈阳师范大学粮食学院，辽宁沈阳110034；2.沈阳农业大学食品学院，辽宁沈阳110161）

人造奶油是一种一种油包水（W/O）乳状液体，风味独特，口感细腻。植物油价格便宜，成分稳定，广泛用于人造奶油生产。目前对于植物油基人造奶油的总结尚少，本文综述植物油基人造奶油的研究现状、技术及工艺，为进一步发展植物油基人造奶油的生产与研究提供理论指导。

植物油基人造奶油；研究现状；生产技术；生产工艺

1869年，Hippolyte Mege Mouries发明并生产人造奶油，距今已有100多年的历史[1]。人造奶油是一种油包水的乳状液体，水滴被脂肪晶体分离。这些晶体形状有所不同，通常以针状或板状出现，长度从小于0.1 μm到20 μm或者更大，它们不以单个粒子出现，通常聚集在一起，形成一个强大的网络。质量好的人造奶油，既不太脆也不太软[2]。人造奶油以其风味独特，口感细腻，营养价值高，深受人们喜爱，广泛应用于煎炸、糕点、烹饪等食品行业。

人造奶油最初以动物油脂为主要原料，动物油脂不稳定，易氧化，结晶颗粒粗大，且胆固醇含量较高，不利于人体健康[3]。19世纪末出现的植物油加氢硬化技术，以及后来发展起来的酯交换技术，使各种各样的植物油脂作为人造奶油制作原料在技术上成为可能。化学酯交换反应变化随机，催化剂具有一定危险性，对环境危害较大。酶法酯交换，所用催化剂环保高效，并且可以重复利用，对环境无污染。

1 植物油基人造奶油研究现状

1.1 国内研究现状

随着人们生活水平的提高，消费观念逐渐改变，植物基人造奶油成为国内学者研究的热点。由于植物油具有价格便宜、产量大和成分稳定等优点，所以植物油广泛应用于人造奶油生产。常用的植物型人造奶油基料油包括棕榈油、大豆油、玉米油和菜籽油等，这些液态植物油往往跟棕榈硬脂和氢化油脂等固态油脂调配使用[4]。如汪金等将天然椰油和棕榈硬脂进行复配，作为人造奶油基料油，基料油固脂含量满足人造奶油需求[5]。

目前，油脂分提、油脂氢化和油脂酯交换是制备人造奶油基料油常用的三大技术。其中，油脂分提由于油脂来源和产品种类的限制，具有一定的局限性，限制了基料油的性能；氢化油脂中反式脂肪酸含量较高，对人体健康有害；而油脂酯交换使油脂功能特性得到改善，只改变脂肪酸的分布，反应过程不产生反式脂肪酸，因此在制备零反式脂肪酸人造奶油中得到广泛应用[6]。

朱雪梅等以松籽油和棕榈硬脂为原料，酶法酯交换制备人造奶油基料油，结果表明，酯交换前后物理性质有所改变，固态脂肪含量为36.5℃，与文献报道人造奶油基料油相似[7]；阮霞等研究了茶油、棕榈硬脂和天然椰油3种油脂酶法酯交换实验时，结果表明制备出的人造奶油基料油，油脂性质符合人造奶油的要求[8]；赵亚丽等利用Lipozyme TL IM（米赫毛霉脂肪酶TL IM）催化棕榈硬脂和大豆油酯交换反应，研究表明，酯交换后的油脂β’晶型增多，可为人造奶油等塑性脂肪提供理想晶型[9]；赵金利等在研究Lipozyme 435（诺维信435脂肪酶）催化大豆油和极度氢化棕榈油实验中，分析了酶法酯交换前后油脂熔点、晶型和固脂含量等，结果表明酶促酯交换后，高熔点的SSS（三饱和脂肪酸甘油酯）型减少，U2S（一饱和二不饱和脂肪酸甘油酯）和S2U（一不饱和二饱和脂肪酸甘油酯）型甘油三酯增加。熔点降低为29.1℃～48.8℃，固脂含量降低，SFC 40℃值为9.6%，酶法酯交换后的油脂可作为人造奶油基料油[10]；研究表明，猪油甘三酯sn-2位上棕榈酸含量高达76.71%，这是造成猪油结晶颗粒粗大的主要原因。邵会等在脂肪酶催化猪油和花生油反应中，酯交换油脂甘三酯sn-2位上的棕榈酸含量从39.36%下降到24.26%。明显改善了油脂的结晶形态，β’型结晶成为主要结晶形态[11]。

范林恩等在棕榈液油、全氢化大豆油和低芥酸菜籽油3种混合油脂中加入甲醇钠作为催化剂，制备出的酯交换油脂，可以代替牛油，在人造奶油中应用[12]；柴丹等以甲醇钠为催化剂，大豆油和极度氢化大豆油进行随机化学酯交换，制备出了营养健康型零反式脂肪酸人造奶油[13]。徐存吉等用乙醇钠催化大豆油和棕榈硬脂进行反应，酯化反应后熔点范围在30℃～38℃，亚油酸含量在25%～40%[14]。

人造奶油起源于国外，与人们的日常饮食生活息息相关，因此对反式脂肪酸的要求也较高。2003年7月，美国食品药品监督管理局公开发表：反式脂肪酸含量≤0.5%，不会对人体造成伤害，可认为是安全。

Lida等将棕榈仁油，棕榈油和葵花籽油按照不同比例进行酯交换，得到的基料油油脂可塑性强，并且不含反式脂肪酸[15]；List等将大豆油和大豆硬脂进行酯交换反应，并研究了功能性和氧化性变化[16]；Neeharika T S将米糠油和高度氢化棉籽油在不同脂肪酶下进行反应，结果表明Lipozyme TL IM反应得到合适熔点的结构脂质速率更快，反应速率更快[17]。M V Reshma等在1，3特异性脂肪酶作用下，使米糠油和棕榈硬脂进行酶法酯交换反应，米糠油和棕榈硬脂混合物质量比为40∶60、50∶50、60∶40时，饱和脂肪酸和不饱和脂肪酸的含量范围分别为37.6%～52.0%，48.0%～62.4%，最高熔化温度和固脂含量明显下降[18]。Prakash Adhikari等在研究米糠油、棕榈硬脂和天然椰油酶法酯交换实验中表明，酯交换后，有137 g/kg～150 g/kg中链脂肪酸被合成到酯交换脂肪的甘三酯中，25℃时固体脂肪含量为15.5%～34.2%；酯交换后，2-油酸-1，3-二棕榈酸甘油酯（POP）和三棕榈酸甘油酯（PPP）（易形成β型结晶）含量明显下降，并且具有理想的物理性能和合适的晶体形态，可做人造奶油[19]。

2 植物油基人造奶油基料油油脂改性技术

通过一些技术，使油脂甘三酯的组成和结构发生变化，这样的技术称为油脂改性技术。油脂分提、油脂酯交换和油脂氢化是现代改变天然油脂性能常用的3种方法。

2.1 油脂分提

加热溶解后的油脂中，不同组分的挥发性、熔点和溶解度都不相同。油脂分提就是对加热溶解后的油脂进行温度调节，使油脂分成两个或者多个部分，利用过滤或者离心，分离油脂，得到不同熔点不同用途的组分，满足生产要求。表面活性剂分提、湿法分提和干法分提是常用的3种分提方法。

季敏等在棕榈油中间分提物中加入大豆油和棕榈油进行复配，制备成的人造奶油以β’晶型为主，符合人造奶油结晶和熔化性能要求[18]。但是，由于油脂来源和种类的限制，基料油的性质通常会受到影响。而且，大多数分提油脂中的饱和脂肪酸含量较高，不饱和脂肪酸含量较低，不易人体消化，对人体健康有害。

2.2 油脂氢化

第二，新型农村合作医疗制度的运行机制重点突出“大病统筹”为主。抵抗大病风险是广大农民最迫切的需求，这也是农民参加合作医疗的初衷。传统的农村合作医疗是以小病为主，把重点放在了门诊治疗上，保障层次低。新型农村合作医疗制度突出“大病统筹”为主，保障层次高，重点解决农民所关心的问题。

油脂在催化剂作用下，使油脂中不饱和脂肪酸的双键与氢发生加成反应，使碳原子达到饱和，这样的过程称为油脂氢化。氢化后的油脂，固体脂肪含量和熔点会升高，使液态油向半固体或塑性脂肪转变，可用于人造奶油的生产，具有较高的经济价值。但是，由于氢化后的油脂亚油酸、亚麻酸等含量降低，营养价值降低，且具有一定量的反式脂肪酸，研究表明，反式脂肪酸能够增加人体罹患心脏病、肥胖、血栓等疾病的危害。

2.3 油脂酯交换

通过改变甘三酯的组成和结构，来改变油脂的物理和化学性质的方法称为油脂酯交换[20]。油脂酯交换技术是从分子水平改性油脂。根据催化剂的不同，油脂酯交换可分为化学酯交换和酶法酯交换。酶法酯交换反应条件温和，过程无污染，且具有一定的选择性，不产生反式脂肪酸，不破坏天然脂肪酸的组成，尤其是不改变人体必需脂肪酸组成。因此，近年来，酶法酯交换技术成为各国油脂学的研究热点。

对于酯交换，无论是化学法或酶法酯交换，都是酰基组分在酯和酯之间、酯和酸之间以及酯和醇之间的交换。从营养和功能性角度来说，人们对酯交换的兴趣日渐增加，是因为酯交换生产的人造奶油，不产生反式脂肪酸，并且可以作为人工合成可可脂的替代品，改善某些油脂的营养价值[21]。

2.3.1 酯-酯交换

酯-酯交换是在两个酯之间交换酰基，也就是说，两个甘油三酯。酯交换主要通过改变甘油三酯中脂肪酸的位置分布，来改变个别脂肪和油或者脂肪和油混合物的物理性质[23]。通常，与化学酯交换相比，酶法酯交换产生的脂肪，固脂含量较低。这是由于在酯交换早期阶段，甘油单酯、甘油二酯和游离脂肪酸的污染造成的。类可可脂对巧克力和糖果产业的吸引力，是基于这种脂肪中，有限的甘油三酯多样性。巧克力里面含有30%类可可脂，这意味着这种脂肪决定了巧克力的结晶和熔化性能。26℃时，类可可脂坚硬易碎，但吃的时候，它完全融化在嘴里，有一种光滑，凉爽的感觉。类可可脂中主要的甘油三酯是1-棕榈酸-2-油酸-3-硬脂酸甘油酯（POS）、POP、2-油酸-1，3-二硬脂酸甘油酯（SOS），含量分别为41%～52%，16%和 18%～27%。使用类可可脂主要的缺点是成本高。类可可脂可以通过廉价的脂肪和油脂酯交换制作而成[24]。

2.3.2 酯-酸交换

酸和酯的酰基转移，又称酸解，是一种将新的游离脂肪酸进入三酰甘油的有效手段。通常用酸解将游离脂肪酸或者EPA（二十碳五稀酸，eicosapentaenoic acid）、DHA（二十二碳六稀酸，docosahexaenoic acid）放入蔬菜和鱼油中，来增加油脂的营养特性。已有研究证明了食用多不饱和脂肪酸的营养益处，如鱼油中的EPA和DHA[25]。EPA可以减少血块的形成，有效降低患心血管疾病的危险。DHA可以在大脑和视网膜中积累，用于神经系统和视觉功能的消耗。通过使用分子蒸馏、冷滤和溶剂结晶法，可以使鱼油中EPA和DHA含量接近30%。随着油的富集，酸解也被用于将EPA和DHA合成到结构脂质中。结构脂质由中链和长链脂肪酸组成，满足医院病人和有特殊饮食需要的人的营养需求[26]。中链脂肪酸与其他脂肪酸相比更具有营养优势，因为它们是非肿瘤生产形式的脂肪。长链脂肪酸也是人体所需要的，尤其是ω-3和ω-6形式的多不饱和脂肪酸。当多不饱和脂肪酸在sn-2位，中链脂肪酸在sn-1，3位时，它们迅速被胰脂肪酶水解，吸收和氧化，作为能量。因此，带有中链脂肪酸和多不饱和脂肪酸结构的甘油三酯，可以显著提高甘油三酯的营养特性。

2.3.3 酯-醇交换

醇和酯之间的酯化反应，又称醇解。醇解被用于甲基酯的生产，甘油酯和甲醇之间的酯化产率可达53%。醇解主要被用于甘油解反应中。甘油解是甘油和单个甘三酯生产甘油单酯，甘油二酯和三酰基甘油过程中，酰基组分之间的交换。甘油单酯可以通过三酰基甘油和甘油酯交换产生，也可以通过游离脂肪酸和甘油产生，但是只有前者被称为甘油解反应[27]。甘油解通常使用非特异性脂肪酶，给反应产物一个宽泛的范围。在反应产品的混合物中，甘油解脂类存在饱和甘油单酯。从反应混合物中除去甘油单酯，将反应平衡向着增加甘油单酯生产的方向进行[28]。

2.3.4 酶法酯交换

酶法酯交换可以对最终产品构成进行更多的控制，可用于生产特种油脂，如替代可可黄油和一些做糖果用的脂肪。并且，酶反应更特殊，对反应条件要求不严格，产生的浪费少。固定酶可以重复利用，从经济角度更吸引人。近年来，由于酶反应过程的固有优势，一些研究者的目光已经从化学酯交换转移到酶法酯交换。

酶法酯交换是通过脂肪酶进行反应，这些酶主要来源于细菌酵母和真菌，它们往往具有相似的三维结构。通过氨基酸序列的比较，大多数脂肪酶之间差异较大，但是具有相似的折叠方式和催化位点。通常，脂肪酶是折叠成两个域的多肽链：C-末端结构域和N-末端结构域。N-末端结构域具有疏水通道活跃部位，能够催化丝氨酸到表面，并可容纳长脂肪酸链。在溶液中，螺旋段覆盖脂肪酶的活跃部位，但是在脂质或有机溶剂存在下，遮盖被打开，构象发生变化，使含活性部位的疏水核心暴露。脂肪酶被定义为甘油酯水解酶，因为它们催化羧基酯键水解甘油酯。根据水解的程度，分别产生游离脂肪酸，甘油二酯，甘油一酯和甘油。脂肪酶对于疏水表面具有高亲和力，乳化长链甘三酯，并从水中完全吸附。酶法酯交换系统是由连续的水不混溶相组成，包含脂质底物和含有脂肪酶的水相[29]。

2.3.5 化学酯交换

化学酯交换中，三酰基甘油中酰基组分变化随机化。它被用于人造奶油的生产，提高组织特性，改变熔点，增加人造奶油稳定性[30]。但是，采用化学酯交换，可能无法得到想要的甘油混合物。

2.3.6 酯交换应用研究

Raquel Costales-Rodrl'guez等用大豆油制备低反式脂肪酸人造奶油，并采用化学法和酶法酯交换做对比，结果表明酶法酯交换制备的油脂质量更好。酯交换反应明显改变了固脂含量的大小。温度大于15℃时的酯交换反应，固脂含量明显降低，温度小于15℃时，固脂含量则会增加[33]。Kalo等用化学酯交换和酶法酯交换对比，生产黄油。他发现，酶法酯交换中，黄油在20℃时的固脂含量从41.2%增加到42.2%而采用化学酯交换生产的黄油，在20℃时的固脂含量为57.8%。酯交换也被用于提高牛脂和油菜籽油混合油脂的组织特性[34]。Forsell等也发现牛脂和油菜籽油酯交换混合物固脂含量和熔点有所下降。熔点的降低程度，取决于两个组分之间的降低程度。棕榈油和菜籽油的酯交换反应中也观察到固脂含量了降低，主要是因为三不饱和甘油三酯水平的降低[35]。

3 植物油基人造奶油配方及工艺

人造奶油是在可食用油脂中加入水相、色素、乳化剂和抗氧化剂后，经过急冷捏合得到的塑性油脂。人造奶油基本步骤包括乳化，灭菌，急冷捏合，包装及后熟。

将基料油加热融化，加入溶解的乳化剂，快速搅拌。乳化剂能够使油相和水相混合均匀，稳定油水体系，影响油脂结晶。研究表明，乳化剂温度保持在45℃～50℃最佳。但是在工厂实际操作中，通常将乳化剂温度设置为60℃～65℃[44]。人造奶油乳化后进入杀菌机灭菌，会使人造奶油中微生物大幅度减少。也有文献表明，直接使用纯化的水，在生产过程中，可以省略灭菌这一步骤。灭菌后的人造奶油，通过冷凝管通氮快速降温，使其急速冷却，乳化液在低温条件下快速结晶，并在晶体成长阶段不断打碎，使其重新结晶，提高人造奶油的可塑性，这一过程称为急冷捏合。将急冷捏合后的人造奶油进行包装，并置于25℃下熟化，这一过程为后熟。后熟使部分β晶型向β’晶型转化，形成稳定的人造奶油制品。

4 展望

随着人们生活水平的提高，消费观念逐渐改变，人们越来越倡导“绿色、健康”理念。油脂分提和氢化技术改性后的油脂饱和脂肪酸含量过高，大大降低了油脂的营养价值，因此油脂酯交换技术成为了油脂改性的首选。未来人造奶油的发展不仅要保证基本理化指标达标，还要具有良好的口感，健康又营养。因此，开发“安全、优质、营养”的产品，是人造奶油的发展方向。

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Research Progress of Vegetable Oil-Based Margarine

MA Hui1，YANG Hong-li1，YANG Shu2，ZHANG Huan-li1，XIAO Zhi-gang1，*
（1.College of Grain Science and Technology，Shenyang Normal University，Shenyang 110034，Liaoning，China；2.College of Food Science，Shenyang Agricultural University，Shenyang 110161，Liaoning，China）

Margarine is a kind of water in oil （W/O）emulsion liquid，which has unique flavor and delicate taste.Vegetable oil has cheap and stable ingredients，which is widely used in margarine production.At present，there is little research on vegetable oil-based margarine.In this paper，the research status，technology and processing of vegetable oil-based margarine were reviewed，which provided an effective way for further development of vegetable oil-based margarine.

vegetable oil-based margarine；research status；technology；processing

2017-03-09

辽宁省高等学校优秀科技人才支持计划（LR2015062）；国家星火重点项目（2015GA650007）

马慧（1992—），女（回），在读硕士生，研究方向：粮食油脂及植物蛋白工程。

*通信作者：肖志刚（1972—），男，教授，研究方向：粮食油脂及植物蛋白工程。

10.3969/j.issn.1005-6521.2017.13.044