01
背景介紹
塑性脂肪，例如起酥油、人造黃油等的問世極大的滿足了消費者對不同食品加工的需求，但是塑性脂肪通常是由氫化法制備的，此過程往往會有反式脂肪酸的生成。反式脂肪酸會給人體帶來極大的損害，例如引發糖尿病、肥胖癥以及心腦血管疾病等。由中鏈脂肪酸（MCFA）合成的甘油三酯，在人體腸道內可快速水解并減少積累，因此富含中鏈脂肪酸和零反式脂肪酸塑性脂肪制備的起酥油和人造黃油將具有理想的物理和營養特性。目前，酶促酯交換是生產此類塑性脂肪的替代方法。
02
研究方法
本研究是采用Lipozyme TL IM在65 ℃下將不同質量比（60∶40∶100、70∶30∶100、80∶20∶100）的高氫化大豆油（HSO）、樟樹籽油（CCSO）和紫蘇油（PO）混合催化8小時制備富含α-亞麻酸（ALA）的零反式脂肪酸塑性脂肪。反應后，分別測定酯交換產物和物理混合物的理化性質，包括脂肪酸組成、甘油三酯組成、固體脂肪含量、滑動熔點、生育酚含量以及固體脂肪的晶體結構。
03
結果與分析
1）甘油三酯的組成極為復雜，很難準確地確定塑性脂肪甘油三酯的種類，采用氣液色譜分別測定了HSO、CCSO、PO、以及三者按照60：40：100質量比物理混合和酯交換產物的等效碳數（圖1）。結果發現經過酯交換后產物等效碳數減少，說明反應生成了一定數量的中鏈甘油三酯，相比于物理混合法，酶促酯交換法制備的塑性脂肪的LLL/POLn，PSP，PLL/LPL，SOO/OSO，LOO/OLO和POS含量有所增加。
2）通過核磁共振（NMR）測量固體脂肪含量（SFC）并根據AOCS測定滑動熔點（SMP），當溫度升高到40 ℃時，酯交換產物的SFC顯著降低，并且相比于物理混合SMP更低（圖2）。這與酯交換后脂肪酸組成發生變化有關。
3）晶體結構是起酥油和人造黃油最重要的功能特性指標。固體脂肪常見的晶體結構有α、β、β‘，其中α型脂肪熱穩定性最差，熔點最低；β熱穩定性最強，熔點最高；β’介于兩者之間，具有中等熔點，可以賦予人造黃油良好的口感，并且不易起砂、顆粒感小。采用X射線衍射（XRD）對物理混合和酶促酯交換制備的塑性脂肪的晶體結構進行測定（圖3）。結果顯示，物理混合法制備的塑性脂肪在4.59?（β）、3.87?和3.79?（β‘）處有較強的短節距，而酶促酯交換產物在3.83?和4.21?（β’）處比在4.59?（β）顯示出更強的短節距。這是因為酶促酯交換反應過程中，甘油三酯中脂肪酸重新排布，新生成的甘油三酯對稱性降低，從而導致β型晶體結構減少，β‘型晶體結構明顯增加，進而增加了塑性脂肪的適口性。
4）HSO：CCSO：PO質量比為70：30：100時生物酯交換產物與物理混合物的晶體結構明顯不同。顯微鏡觀察到物理混合物為球狀晶體（圖4（A）），而在酯交換產物中觀察到更微小晶體（圖4（B））。這表明酯交換產物含有較高水平的β’形式，這也能更好的滿足制備人造黃油的原料要求。
圖1 最高點為HSO、CCSO、PO、以及三者按照60：40：100質量比物理混合和酯交換反應后產物的等效碳數
圖2 HSO、CCSO、PO不同質量比（60∶40∶100、70∶30∶100、80∶20∶100）時分別采用物理混合法和酶促酯交換法制備塑性脂肪的固體脂肪含量
圖3 不同質量比物理混合法和酶促酯交換產物X射線衍射圖
圖4 HSO：CCSO：PO質量比為70：30：100的物理共混物（A）和酯交換產物（B）的晶體結構
04
結論
本研究中，塑性脂肪是由HSO、CCSO和PO以60：40：100、70：30：100和80：20：100的不同質量比通過酶促酯交換法制備。產物含大約8.58-17.98%的MCFA和30%的ALA。另一方面，產物有理想的物理性質。結果表明，酯交換產物更適合制備人造黃油，而物理混合物更適合作為起酥油的原料。然而，昂貴的酶制劑成本仍然限制了它們在食品工業生產中的應用，因此如何提高酶的效率，降低加工成本將成為研究的重點。
日期：2021-04-13
背景介紹
塑性脂肪，例如起酥油、人造黃油等的問世極大的滿足了消費者對不同食品加工的需求，但是塑性脂肪通常是由氫化法制備的，此過程往往會有反式脂肪酸的生成。反式脂肪酸會給人體帶來極大的損害，例如引發糖尿病、肥胖癥以及心腦血管疾病等。由中鏈脂肪酸（MCFA）合成的甘油三酯，在人體腸道內可快速水解并減少積累，因此富含中鏈脂肪酸和零反式脂肪酸塑性脂肪制備的起酥油和人造黃油將具有理想的物理和營養特性。目前，酶促酯交換是生產此類塑性脂肪的替代方法。
02
研究方法
本研究是采用Lipozyme TL IM在65 ℃下將不同質量比（60∶40∶100、70∶30∶100、80∶20∶100）的高氫化大豆油（HSO）、樟樹籽油（CCSO）和紫蘇油（PO）混合催化8小時制備富含α-亞麻酸（ALA）的零反式脂肪酸塑性脂肪。反應后，分別測定酯交換產物和物理混合物的理化性質，包括脂肪酸組成、甘油三酯組成、固體脂肪含量、滑動熔點、生育酚含量以及固體脂肪的晶體結構。
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結果與分析
1）甘油三酯的組成極為復雜，很難準確地確定塑性脂肪甘油三酯的種類，采用氣液色譜分別測定了HSO、CCSO、PO、以及三者按照60：40：100質量比物理混合和酯交換產物的等效碳數（圖1）。結果發現經過酯交換后產物等效碳數減少，說明反應生成了一定數量的中鏈甘油三酯，相比于物理混合法，酶促酯交換法制備的塑性脂肪的LLL/POLn，PSP，PLL/LPL，SOO/OSO，LOO/OLO和POS含量有所增加。
2）通過核磁共振（NMR）測量固體脂肪含量（SFC）并根據AOCS測定滑動熔點（SMP），當溫度升高到40 ℃時，酯交換產物的SFC顯著降低，并且相比于物理混合SMP更低（圖2）。這與酯交換后脂肪酸組成發生變化有關。
3）晶體結構是起酥油和人造黃油最重要的功能特性指標。固體脂肪常見的晶體結構有α、β、β‘，其中α型脂肪熱穩定性最差，熔點最低；β熱穩定性最強，熔點最高；β’介于兩者之間，具有中等熔點，可以賦予人造黃油良好的口感，并且不易起砂、顆粒感小。采用X射線衍射（XRD）對物理混合和酶促酯交換制備的塑性脂肪的晶體結構進行測定（圖3）。結果顯示，物理混合法制備的塑性脂肪在4.59?（β）、3.87?和3.79?（β‘）處有較強的短節距，而酶促酯交換產物在3.83?和4.21?（β’）處比在4.59?（β）顯示出更強的短節距。這是因為酶促酯交換反應過程中，甘油三酯中脂肪酸重新排布，新生成的甘油三酯對稱性降低，從而導致β型晶體結構減少，β‘型晶體結構明顯增加，進而增加了塑性脂肪的適口性。
4）HSO：CCSO：PO質量比為70：30：100時生物酯交換產物與物理混合物的晶體結構明顯不同。顯微鏡觀察到物理混合物為球狀晶體（圖4（A）），而在酯交換產物中觀察到更微小晶體（圖4（B））。這表明酯交換產物含有較高水平的β’形式，這也能更好的滿足制備人造黃油的原料要求。
圖1 最高點為HSO、CCSO、PO、以及三者按照60：40：100質量比物理混合和酯交換反應后產物的等效碳數
圖2 HSO、CCSO、PO不同質量比（60∶40∶100、70∶30∶100、80∶20∶100）時分別采用物理混合法和酶促酯交換法制備塑性脂肪的固體脂肪含量
圖3 不同質量比物理混合法和酶促酯交換產物X射線衍射圖
圖4 HSO：CCSO：PO質量比為70：30：100的物理共混物（A）和酯交換產物（B）的晶體結構
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結論
本研究中，塑性脂肪是由HSO、CCSO和PO以60：40：100、70：30：100和80：20：100的不同質量比通過酶促酯交換法制備。產物含大約8.58-17.98%的MCFA和30%的ALA。另一方面，產物有理想的物理性質。結果表明，酯交換產物更適合制備人造黃油，而物理混合物更適合作為起酥油的原料。然而，昂貴的酶制劑成本仍然限制了它們在食品工業生產中的應用，因此如何提高酶的效率，降低加工成本將成為研究的重點。
日期：2021-04-13
