反式脂肪酸检测方法研究进展综述

-1-反式脂肪酸的研究进展综述姜楠反式脂肪酸（Transfattyacids,简称TFA)是指至少含有一个反式构型双键的不饱和脂肪酸的总称。TFA已成为近年来一些相关领域关注的焦点。国际组织及世界各国纷纷采取相关措施，降低或限制食品中的反式脂肪酸含量。本文就目前文献中反式脂肪酸的特点、产生、安全问题、测定方法等进行综述。反式脂肪酸；检测方法；研究进展AdvanceoftheResearchonTrans-fattyAcidsJiangNan(InstituteofBiomedicalandPharmaceuticalTechnology,FuzhouUniversity,350002)Abstract:Transfattyacids(TFA)isgenericnameofatypeofunsaturatedfattyacidsthatcontainatleastonedoublebondinthetransconfiguration.MuchattentionhasbeenpaidtotheTFAinrecentyears,thelateststudiesshowthatTFAareharmfultohumanbody,suchastheycanaccelerateatherosclerosisandinduceobesity,diabetes,angiocardiopathy,coronaryheartdiseaseandsoon.Forthisreason,strictactionshavebeentakeninmanycountriestocontrolthecontentsofTFAinfood,inordertosupportthefoodqualityandensurethelifesafetyofconsumer.Thispaperprovidesanoverviewoftransfattyacidsinoilsandfatsusedinfoodmanufactureinrecentyears,includingtheirsources,hazards,determinationmethods,etc.Keywords:Transfattyacids;detectionmethods;researchprogress0引言反式脂肪酸是分子中含有一个或多个反式双键的非共轭不饱和脂肪酸。在自然界中，油脂主要是以脂肪酸甘油酯的形式存在，按油脂中脂肪酸碳碳键的饱和程度又可分为饱和脂肪酸和不饱和脂肪酸，其中不饱和脂肪酸的不饱和双键以顺反2种构象存在，大部分天然不饱和脂肪酸是以顺式构象存在，但在一些外界条件的影响下，如光、热、催化剂或加氢反应等，天然不饱和脂肪酸会从顺式构象转化为反式构象，具有这种反式构象的脂肪酸即被称为反式脂肪酸(TransFattyAcids，简称TFA)。TFA根据所含的非共轭双键的数量，分为单不饱和反式脂肪酸和多不饱和反式脂肪酸。反式脂肪酸中反式双键的键角小于顺式双键的键角，且它在锯齿形结构空间上为直线型的刚性结构，由于这些结构上的特点，使得反式脂肪酸与顺式脂肪酸相比有着不同的性质，它具有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。1反式脂肪酸的来源及危害1.1反式脂肪酸的来源1.1.1天然的反式脂肪酸天然的TFA主要来自于反刍动物（如牛、羊）脂肪组织及其乳制品，主要由饲料中的不饱和脂肪酸经反刍动物瘤胃中的丁酸弧菌属菌群的酶促生物氢化作用生成。[1]瘤胃细菌可以分成A、B两组细菌。A组细菌可以氢化亚油酸和α-亚麻酸生成11tC18:1(反式11-十八碳-稀酸),而不能氢化C18:1;B组细菌可以氢化9cC18:1、11tC18:1和亚油酸生成硬脂酸。在酶的催化过程中，TFA作为多不饱和脂肪酸（亚油酸、亚麻酸）转变为硬脂酸的中间体而大量产生。Mosley等[2-3]在体外研究时发现,在生物氢化过程中,单不饱和脂肪酸如油酸(C18:1)要生成硬脂酸,也必须先转化成TFA中间体。反刍动物体脂的TFA含量占总脂肪酸含量的4%~11%。牛、羊奶中的TFA占总脂肪酸含量的3%~5%,且它们中的TFA以单烯键不-2-饱和脂肪酸为主,双键在C6-C16之间以11tC18:1为主。随季节、地区、饲料组成、动物品种的不同，乳制品中TFA的含量和组成也会有较大差异,例如羊奶中的TFA含量低于牛奶。目前这类来源的TFA对于人体是否有害，学术界尚无定论。美国食品和药品管理局（FDA）的一些专家提出异议，认为来自于反刍动物的反式油酸不应该包括在TFA的定义内，因为这种TFA在体内代谢过程中可以通过去饱和而转化成共轭亚油酸。目前普遍的结论是这类来源的TFA对人体的危害较小。1.1.2油脂的氢化天然油脂的理化性质，如熔点等无法完全满足食品工业中对油脂的要求，因此传统油脂生产过程中通过将油脂部分氢化来改善油脂的品质。在此过程中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。[4]经部分氢化的植物油具有较长的货架期，在高温煎炸过程中具有较好的稳定性。氢化植物油常温下呈固态或半固态，可增加食物的口感和风味。然而氢化过程中油脂的不饱和双键转变为单键的同时，也发生不饱和双键的异构化反应，产生TFA，主要是n-9反式油酸。例如人造奶油为7.1%-17.7%（最高38.4%)。起酥油10.3%(最高38.4%)。国外有研究称，食物中的TFA主要是反式油酸，约占90%。反式油酸中最常见的是n-9位反式油酸,其次是n-11位反式油酸。传统油脂氢化是在镍催化条件下进行的。由于TFA具有比顺式脂肪酸更稳定的结构，因此在高温、高压的催化条件下能够大量生成。[5]传统的氢化工艺产生的TFA较多，通过选择原料和工艺优化可在一定程度上降低TFA的生成量。超声波氢化和电化学氢化等新工艺所产生的TFA比传统工艺的少，且酶技术的应用能大大提高产物的选择性。不同氢化油中TFA的含量因加工工艺的不同而有很大的波动，一般占油脂含量的10%左右，最多可达60%，是日常饮食中TFA的主要来源。1.1.3油脂的精炼、储存和食品加工在植物油精练脱臭工艺中，通常需要高温（250℃以上）加热2h，此期间有可能产生一定量的TFA。主要产生在精炼过程中的脱臭阶段，高温脱臭后的油脂中TFA含量可增加1%-4%。有研究表明，在大豆油和菜籽油脱臭过程中，当脱臭油温245-257℃时，30%的亚麻酸发生异构化；当脱臭油温265-269℃时，37%的亚麻酸发生异构化，相当于各有2.97%-3.55%的反式异构体产生。[6]植物油的烟点一般高于200℃，许多人烹调时习惯将油加热到冒烟，易导致TFA的产生。一些反复煎炸食物的用油，其油温远远高出食用油的烟点。使油及油炸食品中所含的TFA随用油时间的延长而增加。油炸食品中TFA含量的高低主要取决于所用油的种类，其中橄榄油或用橄榄油煎炸的食品中反式油酸较多，葵花籽油中反式亚麻酸含量较多。[7]一些焙烤和油炸食品，如油饼、丹麦馅饼、炸鸡、炸土豆条等食品中含有较高的TFA。其原因有2个：一是由于加工时使用了部分氢化油脂所致；二是加工过程中热作用产生TFA。TFA含量随氢化油用量和饱和度的不同而有较大差异。在未添加氢化油脂的焙烤食品中，TFA主要产生于加热过程。食物高温烹调过程中遇到光、热及其它催化作用，顺式脂肪酸在这些因素的作用下，通过异构化转变为TFA。[8]此外，辐照剂量控制不当也能增加食品中TFA的含量并随着辐照剂量的增加而增加。1.2反式脂肪酸的危害很多研究都表明，TFA摄入过多会对成人的健康和婴儿的发育产生不良影响。[9]1.2.1导致心血管疾病的发生[10]摄入过多含反式脂肪酸的食物必然导致心血管疾病的发生，这一观点已成为广泛的共识。大量的流行病学调查也显示了TFA与心血管疾病的相关性。同时，Mensink等的研究也表明，反式脂肪酸会增加人们患心血管疾病的危险。[11]1.2.2影响生长发育-3-反式脂肪酸还能通过胎盘转运给胎儿，母乳喂养的婴幼儿都会因母亲摄入人造黄油使婴幼儿被动摄入反式脂肪酸。而由于受膳食和母体中反式脂肪酸含量的影响，母乳中反式脂肪酸占总脂肪酸的1%-8%，反式脂肪酸对生长发育的影响包括，使胎儿和新生儿比成人更容易患上必需脂肪缺乏症，影响生长发育；对中枢神经系统的发育产生不良影响，抑制前列腺素的合成，干扰婴儿的生长发育。[12]1.2.3促进血栓形成[13]反式脂肪酸有增加血液黏稠度和凝聚力的作用。有试验证明，摄食占热能6%的反式脂肪酸的人群的全血凝集程度比摄食占热能2%的反式脂肪酸人群要深，因而容易使人产生血栓。1.2.4增加妇女患2型糖尿病的概率[14]哈佛公共卫生学院的FrankHu博士在为期14年的研究中分析了84000多名妇女的资料，在此期间共有2507例被诊断为2型糖尿病。分析结果表明，虽然与碳水化合物的热量相比，她们摄入的脂肪总量、饱和脂肪或单不饱和脂肪均和患糖尿病无关，但摄入的反式脂肪含量却显著增加了患糖尿病的危险。1.2.5导致大脑功能的衰退[15]美国Rush保健研究所的MCMorris等在动物试验以及几百人的流行病学调查中，注意到反式脂肪酸有降低人认知功能的危险，进一步分析后认为，大量摄取反式脂肪酸与饱和脂肪酸的人，由于血液中胆固醇增加，不仅加速心脏的动脉硬化，还促使大脑的动脉硬化，容易造成认知功能的衰退。1.2.6致癌性目前，反式脂肪酸的致癌性并未得到完全证实，可能只对某些人群较为危险，如TFA的摄入量与乳腺癌的发生显示正相关能的衰退。1.2.7促进动脉硬化[16-17]研究人员发现，在降低血胆固醇方面，反式脂肪酸没有顺式脂肪酸有效；含有丰富反式脂肪酸的脂肪表现出能促进动脉硬化作用。具体表现在反式脂肪酸在提高低密度脂蛋白胆固醇(被称为坏胆固醇)水平的程度与饱和脂肪酸相似；此外，反式脂肪酸会降低高密度脂蛋白胆固醇(好胆固醇)水平，这说明反式脂肪酸比饱和脂肪酸更有害。对美国护士健康调查结果也表明，人造黄油摄入量越多，患心脏病的危险就越大。2反式脂肪酸的检测方法针对当前工业化食品中广泛含有反式脂肪酸的现象，各个国家也分别制定了相应的检测标准。目前常用的检测反式脂肪酸的方法有：气相色谱质谱联用法、毛细管电泳法、银离子色谱法、反相高效液相色谱法、红外拉曼光谱法以及气相色谱法等。2.1气相色谱质谱联用法随着质谱联用技术的不断发展，也有人致力于用该技术检测脂肪酸。但是，脂肪酸等长的链烃在质子化过程中易断裂形成烯丙基离子，同分异构体的质子化也有可能引起重排或移位，因此，质谱无法区分同分异构体。而色谱法能有效解决上述问题，因此，色谱法与质谱分析相结合为复杂混合物的在线分离分析提供了有力的手段，GC-MS联用技术的应用已得到充分的证明。RuizJimenez等[18]采用超声波萃取、GC-MS法测定面包产品中的反式脂肪酸。研究结果表明，该法检测限和定量限分别在0.98-3.93和3.23-12.98mg/kg之间，线性范围在最小检出限（LOQs)0.98-12000mg/kg之间,具有宽的检测范围和较高的检测水平。与Floch参考方法[19]相比,采用超声波萃取法可缩短萃取时间至15min，同时保证标准偏差不超过1.80，并且不会降解目标分析物。值得一提的是，此法可以降低对化学试剂的消耗，减少污染，节约能源，是一个准确、可选的方法。2.2毛细管电泳法-4-OliveriraMA[20]等对测定反式脂肪酸的方法进行了改进。该新方法采用了带有224nm紫外间接检测器的毛细管电泳。该电解液为pH7.5的15mmol/L的磷酸缓冲液,它同4mmol/L的12-烷基苯磺酸钠、10mmol/L聚氧化乙烯月桂醚(Brij35)、2%1-辛醇和45%的乙腈组成，在最优化的条件下，10种脂肪酸(C12:0,C13:0,C14:0,C16:0,C18:0,C18:1c,C18:1t,C18:2cc,C18:2tt,C18:3cc)在10min内分离出来。该研究对模拟样品在高温高压长时间氢化反应后可检