食品中反式脂肪酸的危害及减控技术研究进展

□ 左 丹 汪妮妮 安顺职业技术学院

TFAs（Trans fatty acids，TFAs）是所有含有反式非共轭双键的不饱和脂肪酸的总称，由于空间结构上碳碳双键上连接的氢原子分布于碳链的两侧而得名。反式脂肪具有稳定性好、口感好、加工功能性好等特点，植物氢化油加工技术出现以后就广泛地应用于食品工业，如甜点、油炸食品的加工生产。然而，近年来很多研究报道指出大量食用含有TFA的食物会影响人体的健康，植物氢化油的安全性开始受到人们的质疑。一些专家学者甚至把人造TFAs评为“人类最后悔发明的6种灾难性食物之一”[1]。为避免过量摄入过量TFA带来的风险，世界卫生组织（WHO）在2003年建议TFA的供能比应低于1%。各国依据本国的TFA摄入情况对TFA的限量或标签标识提出不同要求[2]，美国食品药品监督管理局（FDA）于2015年宣布将在3年内禁止在食品中使用人造TFAs，以降低心脏疾病发病率。我国在《食品安全国家标准 婴儿配方食品》和《食品安全国家标准 较大婴儿和幼儿配方食品》两个标准中明确规定“TFAs最高含量不得超过总脂肪酸的3%”[3-4]。

我国居民TFAs的摄入量低于西方国家，但受西方文化的影响，膳食结构发生了一定变化，如西式食品（西式快餐、西式糕点）逐渐大众化，TFAs摄入量逐渐增加，这对我国居民的健康是一个潜在的威胁。本文综述了TFAs的来源、对人体健康的危，并总结了油脂加工中TFAs减控技术的研究进展，以期为我国高品质油脂及其制品研究开发提供参考依据。

1 TFA的来源

TFA有两个来源[5]：一类是天然来源如反刍动物TFAs（rTFA），另一类为工业TFAs（iTFA），源于食用油脂的氢化加工和精炼脱臭等过程。此外，焙烤和油炸等食品加工过程也会产生一定量的iTFA。

1.1 天然来源

反刍动物（如牛、马、羊）的脂肪组织及其乳和乳制品是TFA的主要天然来源。饲料中的部分不饱和脂肪酸在反刍家畜的瘤胃中经细菌的氢化作用变为TFA，其中丁酸弧菌属菌群是最主要的氢化细菌。放养季节和饲料中脂肪酸的种类会影响TFA的组成及其异构体种类[6]。这种天然来源的TFA可以部分转化为对人类健康有益的共轭亚油酸，目前普遍认为在正常日常膳食摄入量下，天然来源TFA对人类的健康没有危害，且对人体健康有一定益处[7]。

1.2 油脂的氢化加工和精炼脱臭

油脂中的TFAs主要在工业生产过程中产生，油脂氢化工艺是产生TFAs最多的途径。为了克服天然动植物油脂热稳定性差、易氧化、易腐蚀等缺点，人们常常对动植物油脂进行氢化，其机理大致为[8]：在催化剂的作用下，氢原子与不饱和脂肪酸的双键发生加成反应，油脂分子中一部分双键被饱和，另一部分双键发生位置异构，或转变为反式构型从而形成TFAs。TFAs的形成受温度、氢气压力、催化剂类型和搅拌速率的影响。加氢温度越高，压力越小，油中反式脂肪的比例越高[9]。

在油脂精炼脱臭工艺中，为了脱除油脂异味及油脂内游离脂肪酸、醛、酮、胶质与色素等物质，通常需要230～250 ℃下高温处理2 h，在这一过程中会产生一定数量TFA。有研究表明[10]，油品在加热至240 ℃时，随着加热温度的升高和加热时间的延长，TFAs的种类和含量均增加，含量甚至可达原油的2倍。此外，在存储过程中，暴露在空气中会使油中的TFAs含量增加[11]。

1.3 食品加工

大部分的TFAs主要是由于高温或长时间烹调煎炸致使顺式脂肪酸异构化所形成的，加热温度、加热时间和油脂的种类是影响TFAs形成和变化的主要因素，随着加热温度的升高或加热时间的延长，食用油中TFAs种类和含量都不断增加[12]。控制温度是阻止TFAs生成的有效手段，顺式油酸的异构化温度控制在145 ℃以下即可达到无反式油酸的目的[13]。郑艺等[14]研究可花生油、大豆油、菜籽油、24°棕榈油以及42°棕榈油5种油脂炸薯条、油条和鸡块，对油炸食品中TFA含量的影响，结果表明使用不同种类油脂油炸的薯条、油条和鸡块均产生TFA，其中42°棕榈油所产生的TFA最少。于殿宇等[15]的研究证实H3PO4或NaOH处理均会增加加热过程中出现油脂反式异构体的概率，其中NaOH处理的影响最大。

2 TFAs对人体健康的危害

2.1 诱发阿尔茨海默病

阿尔兹海默症是一种退行性脑部疾病，可分为原发性和继发性两种[16]。研究表明摄入富含TFAs的食品会增加阿尔兹海默症等痴呆症的患病风险，机制可能为[17]：摄入TFAs导致脑内β-淀粉样蛋白（ Amyloid-β，Aβ）含量增加，引起脑神经细胞氧化损伤、脑神经细胞内质网应激-线粒体损伤，促进炎症反应发生，诱导内皮功能紊乱、抑制Na+-K+-ATP酶活性、降低二十二碳六 烯 酸（Docosahexaenoic acid，DHA）含量，减弱其对认知记忆的保护作用。张甜甜[18]研究表明TFA可通过引起脑组织中抗氧化系统损伤、降低ATP酶活性、影响乙酰胆碱酯酶（AChE）和一氧化氮合酶（NOS）活性、引起机体必需元素水平失衡，并且可引起大鼠海马发生形态学改变，从而导致神经系统损伤。余辉艳等[19]研究证实大量摄入TFAs可通过上调氧化损伤相关基因和蛋白表达引起肥胖大鼠血液和脑发生氧化损伤。

2.2 导致心血管疾病

心血管疾病（Cardiovascular diseases，CVD）是威胁人类健康和生命的“头号杀手”，主要包括心脏和血管疾病、肺循环疾病和脑血管疾病。研究表明，过多摄入TFA可使血液胆固醇增高，从而增加发生心血管疾病的风险[20]。据流行病学研究显示：TFAs可通过改变人体血脂组成，干扰正常的脂质代谢，刺激系统炎性反应诱导内皮细胞损伤心血管疾病的发生和发展[21-22]。金戈等[23]应用不同含量的TFAs饲料喂养大鼠90 d后分别进行血脂、炎症相关因子的测定，研究结果表明TFAs可增加人体中甘油三酯（TG）和低密度脂蛋白胆固醇（LDL-C）的含量，降低HDL-C的含量，降低高密度脂蛋白胆固醇（HDL-C）含量。值得注意的是，并不是所有的TFA都会危害心血管健康。Pfeuあer等[24]研究表明天然来源的TFAs可以在体内代谢过程中通过去饱和转化成为共轭亚油酸，发挥心血管保护作用。

2.3 对肝脏影响

Antwi等[25]研究表明工业TFAs能诱导胆固醇相关合成基因的表达，可通过增加甾醇调控元件结合蛋白2（SREBP-2）诱导胆固醇生成，从而增加肝脏胆固醇含量，导致非酒精性脂肪肝。李刚等[26]研究证实高剂量TFAs通过诱导脂质过氧化，引起氧化应激，影响肝组织结构，导致肝损伤。

2.4 糖尿病

在我国，糖尿病患病率正呈快速上升的趋势，成为继心脑血管疾病、肿瘤之后另一个严重危害人民健康的重要慢性非传染性疾病[27]。大部分流行病学和膳食干预研究提示饱和脂肪酸、TFAs是糖尿病的危险因素。对于糖尿病患者来说饱和脂肪酸摄入量不应超过饮食总能量的7%，单不饱和脂肪最适宜食用，应尽量减少TFAs摄入[28]。美国的一项前瞻性研究显示，调整好其他的风险因子后，TFAs的摄入与糖尿病的发病率呈显著的正相关（p＜0．05）[29]。经大量研究证实TFAs造成糖尿病最主要的机制是降低胰岛素受体的敏感性，造成胰岛素抵抗发生。

2.5 其他

TFAs能通过胎盘或母乳传递给胎儿，使婴幼儿患必需脂肪酸缺乏症，从而影响婴幼儿的生长发育[30]。另外，Li等[31]的研究结果表明，TFAs的摄入量与5年后中年女性抑郁症的发病率有着密切关系，强调了TFAs在预防中年女性严重抑郁症方面的重要性。也有研究表明TFAs能诱发癌症，如乳腺癌等。此外，TFAs会造成生育能力下降，增加罹患排卵障碍的风险。王冰莹等[32]以线虫为模型研究TFAs的毒理作用发现0.05%、0.5%、5%的TFAs对线虫的生殖能力具有负面影响，并且具有多代累积作用。

3 TFAs减控技术

油脂中降低或脱除TFAs的方法主要有油料基因改良技术、优化制油工艺、优化加工条件、优化酯交换技术、添加天然可食用抗氧化剂等。

3.1 氢化过程控制与改进

如何降低氢化反应过程中的TFAs含量一直是油脂改性领域的研究热点，氢化工艺中影响TFAs生成的因素包括：温度、压力、搅拌速率和催化剂等，因此需要严格控制氢化反应条件，研制高活性、低TFAs、低消耗的催化剂体系，如非晶态催化剂、离子液体及超临界催化技术等。Tonglin等[33]研究证实在大豆油氢化过程中使用镍硼非晶态合金纳米催化剂（Ni-B）可减少TFAs的生成。Ximena等[34]首次报道了高大气压冷等离子体（HVACP）处理能够替代传统催化加氢加工工艺，具有用常温、常压、无催化剂等优势，且所产生的氢化油不含TFAs。

此外，载体材料对负载型金属催化剂的催化加氢性能有一定影响。金属和载体发生强相互作用生成的金属簇使得催化剂的性能有了质和量的提升。熊贵志等[35]根据H-冷等离子体还原传统油脂氢化催化剂（B 催化剂），得到HP-B4、CIM（化学革新材料）催化剂，且研究证实载体和活性组分的强相互作用使得催化剂性能CIM＞HP-B4＞B4；CIM催化剂易实现大规模制备，具有广阔的应用前景。Iida等[36]研究表明载体和金属之间的电子相互作用对部分氢化油中的TFAs含量有显著影响，其中中等电负性金属离子载体TFAs含量最高，采用电负性较高的金属离子载体制备的负载型铂催化剂能够有效降低TFAs含量。

3.2 精炼过程控制

精炼加工需要经过脱胶、脱酸、脱色与脱臭等加工工艺来确保食用油脂的质量，其中脱臭工段是产生TFAs最多的阶段，脱臭温度、时间、脱臭塔的类型等均对TFAs含量有较大影响[37]。因此，可通过优化脱臭工艺，引进和开发低温、短时、少汽的工艺和设备减控TFAs生成，如采用填料板式组合塔（软塔），双重低温脱臭系统（DTDS）、凝缩真空脱臭（FVSD）系统等。刘宝珍等[38]研究表明优化精炼工艺和改进脱臭塔能将精炼大豆油中TFAs含量控制在1.0%以内，最佳的脱臭工艺为：脱臭温度236～237 ℃、脱臭时间80～100 mim。刘静[39]采用双塔双温分段脱臭工艺技术有效控制了玉米油精炼过程中TFAs的形成，产出的玉米油中的TFAs含量不超过0.3%。杨颖[40]等研究报道了化学精炼对小麦胚芽油品质劣变的影响明显小于物理精炼，尤其是在防止TFAs含量增加、维生素E含量损失等方面，效果显著。

3.3 酯交换代替氢化

酯交换是油脂改性的重要手段之一，一种酯与脂肪酸、醇或其他酯类作用引起酰基交换或分子重排生成新酯，主要分为化学法和酶法两大类。酯交换可以有效提高油脂的可塑性，既改变油脂物理性状，又不产生TFAs，保持了油脂的营养特性，因此成为目前的研究热点。Farmani等[41]的研究表明，经酶法酯交换的卡诺拉油、棕榈油和大豆油适合作为低TFAs人造奶油的基料油。

3.4 其他

张伟敏等[42]研究表明天然抗氧化剂（如鼠尾草酸、L-抗坏血酸棕榈酸酯）可以作为高温油脂的异构化调控剂通过抑制不饱和脂肪酸（油酸甲酯）和油脂热氧化反应来阻止油脂在高温加热过程中生成TFAs，其抑制效果与抗氧化活性成分的羟基氢、热稳定性、结构和不饱和脂肪酸甘油三酯结构及双键的含量有关。Jala 等[43]用南极假丝酵母脂肪酶A（CAL-A）选择性水解大豆油中的TFA，结果表明当CaL-A的选择性因子为4.26、水解度为46.5%时，对总TFAs的最大去除率为73.3%。此外，可通过油料基因改造技术改造油料的基因，提高某种不易异构脂肪酸的比例，例如油酸，从而降低制油工艺或再加工产生的TFAs[44]。

4 总结

随着人们生活水平的提高，对TFAs的潜在危害越来越重视，TFAs问题已经成为食品安全事件的一个热门话题，了解其来源，并采取减控措施对保障大众的身体健康具有重要意义。为了充分降低油料油脂中的TFAs水平，对多个炼油步骤应用综合缓解策略，实现精准适度加工至关重要。此外，在脱除油脂中TFAs的同时必须兼顾营养、风味成分保留以及油脂产品得率和节能降耗等综合生产效果。