植物甾醇酯在乳品中的应用

2021-04-17徐杭蓉王辉于鹏

食品工业 2021年11期

徐杭蓉，王辉，于鹏

乳业生物技术国家重点实验室，上海乳业生物工程技术研究中心，光明乳业股份有限公司乳业研究院（上海 200436）

植物甾醇为植物来源的固醇，植物甾醇存在于坚果、蔬菜、谷物、水果等植物中，其在分子结构上与胆固醇近似。植物甾醇主要来源于植物油，常见的植物油中玉米油的植物甾醇含量最高。我国用来提取植物甾醇的植物油主要有花生油、大豆油、菜籽油、玉米油、胡麻油、葵花籽油等[1]。植物甾醇主要由β-谷甾醇、谷甾醇、菜油甾醇等组成。植物甾醇酯是由脂肪酸和植物甾醇经过酯化反应制备得到的产物。植物甾醇酯拥有与人体皮肤固醇类似的作用，对人体皮肤起到较好的屏障作用，是人体保持活力所需的重要成分[2]。目前对于植物甾醇酯已经在动物身上进行了一定的试验，试验表明植物甾醇酯对高血脂症大鼠具有降低血脂水平的效用[3]。植物甾醇酯具有较佳的脂溶性，可作为一种降胆固醇剂添加于饮食或药物中[4-8]。随着我国人民生活水平的提高及健康意识的加强，高血脂相关的慢性病得到了广泛关注，因此对于降胆固醇的饮食需求逐渐增大。作为一种新型功能性食品原料，植物甾醇酯在乳品中已有一定的应用[9]。

1 植物甾醇酯制备

目前国际上主要有两类制备植物甾醇酯的常规方法：一类为德国Cognis公司为代表的以脂肪酸和游离甾醇为原料，经硫酸为催化剂催化进行酯化；另一类为芬兰Raisio公司为代表的以游离甾醇与脂肪酸甲酯为原料，经甲醇钠为催化剂进行酯交换。而目前国内合成植物甾醇酯的工厂较少，植物甾醇酯的制备方法主要有化学法、无溶剂直接酯化法、离子液体催化法、生物酶催化法等[10]。目前最常见的制备方法为化学法，化学法制备植物甾醇酯的关键在于催化剂的选择，分为植物甾醇与脂肪酸直接酯化法及两步法[11]。无溶剂直接酯化法较为绿色，可通过α-亚油酸与植物甾醇在催化剂条件下进行直接酯化[12]。离子液体法主要在有机合成领域应用广泛，离子液体可以与许多有机物质形成两相，且具有溶剂及催化剂的功能，应用广泛，在植物甾醇酯的应用中离子液体法主要有[pmim][HSO4]、ChCl·2SnCl2等[13-14]。文献[15]表明植物甾醇在传统的油脂加工中存在损失，因此往往需要从油脂加工副产物中将植物甾醇提取出，以避免资源浪费。

2 植物甾醇酯的应用

2.1 干酪中的应用

研究发现植物甾醇酯对低脂夸克干酪的质构有一定影响，在夸克干酪制备过程中的牛奶杀菌这一操作过程中，如果在牛奶杀菌前添加植物甾醇酯微胶囊，干酪的硬度随着植物甾醇酯微胶囊添加量的增加呈先上升后下降的趋势；干酪弹性随着植物甾醇酯微胶囊添加量的增加大幅度降低。夸克干酪是一种起源于德国的新鲜软质干酪，因夸克具有软质干酪无需压榨的特性，可节省植物甾醇酯微胶囊的添加量，降低成本，而且在不影响全脂干酪香甜口感的前提下，降低胆固醇升高的顾虑。目前主要应用植物甾醇酯的微胶囊化，在牛乳杀菌前和凝块切割乳清排出后加入添加植物甾醇酯微胶囊来达到应用的目的[16]。

Hussain等[17]在切达干酪中加入植物甾醇酯，研究发现植物甾醇酯的添加对切达干酪的质构也会产生一定的影响，干酪硬度随着植物甾醇含量的升高而逐渐增加，饲喂添加植物甾醇酯切达干酪的动物，其TC降低19%，TG降低11%，而HDL升高8%。植物甾醇酯在奶油干酪中也有一定的应用[18]，植物甾醇的添加影响低脂奶油干酪的延展性，研究表明植物甾醇的酯化形式可有效降低奶油干酪的摩擦系数，使其更易延展。

2.2 牛奶中的应用

植物甾醇酯在牛奶中的应用主要有与其他原料复配的复方牛奶，如以植物甾醇酯及α-亚麻酸为主要原料的功能性牛奶产品。含α-亚麻酸、植物甾醇酯的复方牛奶主要由植物甾醇酯、生牛乳、亚麻酸油及常用的食品添加剂制备而成，并通过双盲对照法验证：α-亚麻酸、植物甾醇酯复方牛奶具有辅助降血脂功能[19]。

Nagarajappa等[20]将植物甾醇酯以水包油的形式添加到牛奶中，并添加不同梯度浓度植物甾醇牛奶作为试验组，与无添加对照组牛奶进行感官与理化分析。结果表明，贮存一周后试验组和对照组无显著性差异。朱婧等[21]进行了添加植物甾醇酯牛奶的人群试验，从社区招募血胆固醇异常患者，随机分为摄入植物甾醇酯牛奶组（n=59）、摄入普通牛奶组（n=58）和不饮奶组（n=62），进行为期2个月的跟踪，其中试验组（植物甾醇酯牛奶）和对照组（普通牛奶组）每天摄入500 g牛奶，其中试验组植物甾醇摄入量为1.58 g/d，而不饮奶组在整个试验期内不食用任何奶制品。干预1个月，试验组人群总胆固醇（TC）和低密度脂蛋白胆固醇（LDL-C）水平显著低于对照组，试验结果表明植物甾醇酯牛奶可显著降低血胆固醇异常患者的TC和LDL-C水平。为了更好地应用，植物甾醇酯对于牛奶的稳定性也有试验进行相应研究，Zychowski等[22]研究表明，在较高水平的植物甾醇酯添加下，乳脂的结晶被延迟，而在较低水平下植物甾醇酯富集引起乳液结晶。了解添加植物甾醇对乳剂的物理和结晶行为的影响，可以使功能食品行业设计出在物理和化学方面更稳定的产品。

同时，在酸奶方面也有一定的研究，研究表明酸奶中植物甾醇酯的添加不但可以较好保留酸牛奶的营养，而且可以降低消费者对于胆固醇的吸收[23]。

2.3 奶粉中的应用

植物甾醇酯在奶粉中作为降血脂原料得到一定的应用，且在无需特别饮食控制和生活方式干预的情况下，以低脂奶粉作为载体，添加植物甾醇酯可以有效降低中老年高脂血症患者的血清LDL-C及TC水平[24]。不仅仅在中老年奶粉中植物甾醇酯得到关注，有研究也对儿童奶粉进行相关试验。随着居民生活水平的提高，儿童肥胖症得到一定的关注[25]。儿童由于身体富集的脂肪过多导致肥胖症，导致血脂代谢紊乱，可能会引起儿童众多近远期系统性的病理的损害[26]。目前在中国进行了一个胆固醇教育计划，此计划即为在儿童饮食中添加一定的植物甾醇，以此达到降低心血管等疾病发病的教育。针对胆固醇计划，管慧等[27]对6至12岁的肥胖儿童进行给与加入植物甾醇酯的低脂奶粉样品进行试验，结果显示样品可以显著降低TG、LDL-C和TG水平，可采用奶粉为植物甾醇酯添加载体治疗高脂血症肥胖儿童。