反式脂肪酸的产生、危害及控制措施

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反式脂肪酸的产生、危害及控制措施

反式脂肪酸是分子中含有一个或多个反式(trans)双键的非共扼不饱和脂肪酸。天然脂肪酸中的双键多为顺式(cis)，氢原子位于碳链的同侧，反式双键的两个氢原子位于碳链的两侧。反式双键的键角小于顺式异构体，其锯齿形结构空间上为直线型的刚性结构，这些结构上的特点使其具有比顺式脂肪酸更高的熔点和更好的热力学稳定性，性质更接近饱和脂肪酸。

一、反式脂肪酸的产生

1.天然的反式脂肪酸

天然的反式脂肪酸主要来自于反刍动物(如牛、羊)的肉和乳制品，但含量很低，主要是由饲料中的部分不饱和脂肪酸经反刍动物瘤胃中微生物的生物氢化作用生成的。主要途径是亚油酸(Linoleic Acid)和亚麻酸(Linolenic Acid)在瘤胃微生物特别是丁酸弧菌属菌群作用下氢化成终产物硬脂酸(Stearic Acid)。在瘤胃内,中间产物可能会逃过微生物的进一步生物氢化而经血液循环进入乳腺和肌肉脂肪组织中,Vaccenic Acid(反式-异油酸)是这两个路径的最主要的中间产物,在乳脂和肌肉脂肪组织中大概占总TFA的60% ～70%。以牛为例,牛脂中TFA的含量为2.5%～4% ,其乳脂中的含量为5%～9.7%。乳制品中TFAs的含量普遍较低，且以11tC18:1为主。随季节、地区、饲料组成、动物品种的不同，乳制品中TFAs的含量和组成也会产生较大差异，例如羊奶中的TFAs含量低于牛奶。研究还发现,TFA的异构体也有一部分经由油酸异构化而来。

2.油脂的氢化和精炼

油脂的氢化就是将氢加成到脂肪酸链的双键上。传统是在镍的催化下进行的，由于反式脂肪酸具有比顺式脂肪酸更稳定的结构，因此在高温(140～225℃)、高压(表压413.69kPa)的催化条件下能够大量生成。在此氢化过程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(这部分产物即为反式脂肪酸)。氢化工艺使植物油饱和度增加，由液态转化为半固态或固态，具有很好的塑性和口感，可适应特殊用途，如起酥油和人造奶油;其次，油的氧化稳定性提高，可延长食品的货架期。反式脂肪酸的含量和种类由于氢化条件、氢化深度和原料中不饱和脂肪酸含量的不同而有较大的差异，一般以transC18:1为主。配方中含氢化油的食品，如各种糕点、冰淇淋、炸鸡、薯条等食品中存在含量不等的反式脂肪酸。

精炼过程中，反式脂肪酸主要产生在脱臭阶段。天然植物油均由顺式不饱和脂肪酸所构成，而基本不含TFAs或含量很低。但在进行脱臭处理时，油脂中的不饱和脂肪酸暴露在空气和高温环境中,其中的二烯酸酯、三烯酸酯发生热聚合反应,更易发生异构化,使TFA含量增加，通常会形成3%～6%的反式异构体。形成反式异构体的量和加热温度、温度保持时间以及植物油的种类有关，脱臭温度越高、高温状态保持时间越长，TFAs形成量也就越多。研究表明,高温脱臭后的油脂TFA含量增加了1%～4%。

3.食品加工

未添加氢化油脂的焙烤食品中反式脂肪酸主要产生于加热过程，食物高温烹调过程中可遇到光、热和其它催化作用，顺式脂肪酸在这些因素的作用下，通过异构化转变为反式脂肪酸。此外，辐照剂量控制不当也能增加食品中反式脂肪酸的含量。Yilmaz I等对牛肉进行的辐照试验中，TFAs的含量随着辐照剂量的增加而增加，并且其它不饱和脂肪酸含量也增加，当辐射剂量达到7kGy时产生的TFAs最多，因此在选用辐照方法保藏食品时应注意辐射剂量的控制。

二、反式脂肪酸的危害

反式脂肪酸(Trans Fatty Acid ,TFA) 是对人体有害的脂肪酸。研究表明,TFA 能增加低密度脂蛋白胆固醇,降低对人体有益的高密度脂蛋白胆固醇,增加心脏病和肥胖病的发生几率; TFA 可能导致肿瘤(乳腺癌等) ;TFA 能经胎盘转运给胎儿,通过干扰必需脂肪酸的代谢、抑制必需脂肪酸的功能等而干扰婴儿的生长发育。

作为能源,反式酸同对应的顺式酸同样被氧化而供能。当碳链内有反式双键存在时,由于去饱和酶的底物多为顺式双键,因此反油酸几乎不像油酸那样被碳链延长或去饱和。FDA研究了许多病例发现, TFA的不良影响与其摄取量有关,当摄入5% (按热能比)以上水平时认为会产生影响。流行病学调查也认为TFA 摄入量越高患动脉硬化的概率也越高,只有在大量摄入多不饱和脂肪酸时,这种患病概率才会大幅减少。

早期在流行病学方面,TFA被认为是对心血管疾病(Cardiovascular Disease, CVD)或冠心病(Coronary Heart Disease, CHD)有某种程度的影响。近来,许多公共健康机构都强烈建议应该大幅降低TFA的摄入量,FDA于2003年7月11日做出规定,自2006年1月1日起食品中必须在标记饱和脂肪酸含量的基础上,进一步明确标记TFA含量。同时一些机构还建议消费者将经常摄取的硬质人造奶油(Hard Margarine,脂肪含量较高)改用软质涂抹人造奶油(Soft Margarine)以减少TFA的摄取。目前认为TFA的摄入量应小于总脂的1%。

3.1 心血管疾病

植物油氢化加工产生的TFA 特别是t9-C18∶1(Elaidic Acid)与冠心病密切相关,而大量食用这种含TFA异构体的食物必然导致CHD发病率上升,这似乎已成为广泛的共识。大量的流行病学调查都显示TFA与CHD之间存在相关性,有必要降低TFA的摄入量。

3.2 反式脂肪酸与生长发育

最近的人体研究证实，反式脂肪酸能经胎盘转运给胎儿。如果母亲大量摄入氢化植物油，反式脂肪酸可以通过乳汁进入婴幼儿体内，使他们被动摄入反式脂肪酸，对其生长发育产生不可低估的影响。此外，还有一些研究测定了婴儿配方奶粉和母乳中反式脂肪酸的含量，结果显示奶粉中反式脂肪酸含量占总脂肪酸的0.16%～4.5%。反式脂肪酸对生长发育的抑制作用可能通过以下几个途径实现：(1)反式脂肪酸能干扰必需脂肪酸的代谢，抑制必需脂肪酸的功能，从而使机体对必需脂肪酸的需要量增加，而胎儿和新生儿由于生长发育迅速，体内多不饱和脂肪酸储备数量有限，因此与成人相比更容易患必需脂肪酸缺乏症，更容易受干