功能性油脂的研究分析117

功能性油脂的研究分析 王前霞 贵州大学生命科学学院 指导老师：丁筑红 摘要：功能性油脂是一种应用前景广阔的资源，越来越受到人们的重视, 尤其在生产富含不饱和脂 肪酸的功能性油脂方面已成为研究热点。本文对功能性油脂的种类、分布、代谢、生理功能及相关产品的 工艺技术进行了综述，功能性油脂是具有特殊生理功能的油脂, 主要是指一些多不饱和脂肪酸类、磷脂、 结构脂质等,还介绍了各种功能性油脂的生理作用,并对其相关产品及其工艺技术进行了分析。 关键词：功能性油脂;不饱和脂肪酸; 生理功能; 结构脂质,高新工程技术 Abstract：Functional oil is a broad prospect of application of the resources, more and more get peoples attention, especially in production is rich in unsaturated fatty acid functional oil has become a research hotspot. In this paper, the functional oil types, distribution, metabolism and physiological function and related products technology were summarized, functional oil is a special physiological functions, grease, is mainly refers to some polyunsaturated fatty acid class, phospholipids, structure lipid, etc., also introduces various functional oil physiological role, and its related products and technology are analyzed. Keywords：Functional oil; The unsaturated fatty acid; Physiological function; Structure lipids, technology 1 功能性油脂的概念、种类及分布来源 1.1 功能性油脂的概念 功能性油脂是一类具有特殊生理功能的油脂,是对人体有一定保健功能、药用功能以及有益健康 的一类油脂, 是指那些属于人类膳食油脂, 为人类营养、健康所需要, 并对人体一些相应缺乏症和内源性 疾病, 特别是现今社会文明病如高血压、心脏病、癌症、糖尿病等有积极防治作用的一大类脂溶性物质。 1.2 功能性油脂的种类 功能性油脂主要包括有多不饱和脂肪酸; 磷脂; 及现在新兴起的结构油脂 1。 1.2.1 多不饱和脂肪酸( PUFA) 多不饱和脂肪酸根据其结构又分为n-6和n-3两大系列。前者主要有亚油酸 ，-亚麻酸， -亚 麻酸，花生四烯酸等；后者主要有-亚麻酸，二十碳五烯酸(EPA， )，二十二碳六烯酸(DHA)等。 1.2.1.1 亚油酸 共轭亚油酸( CLA ) 是一类在 9与11位、10与12位或11与13位碳原子处有顺式或反式共轭双键的 十八碳二烯酸, 是亚油酸分子的几种位置与几何异构体的通称。作为一种新型的功能性油脂 , CLA 及其无 毒的衍生物如盐类可以添加到人或动物的日常食品中, 对人及动物具有很好的保健作用.亚油酸在主要食 用植物油脂如大豆油、棉籽油、菜籽油、葵花籽油、花生油、米糠油、芝麻油等食用油脂中的含量都较高， 而且这些油脂精炼后的油脚、皂脚中也蕴藏着丰富的亚油酸他们是工艺制取亚油酸的廉价资源。 1.2.1.2 -亚麻酸 - 亚麻酸是属于 X- 3 类多不饱和脂肪酸( n- 3PUFA ), 是人体必需脂肪酸, 在人体自身不能合 成, 必须从食物中摄取。- 亚麻酸主要作为 EPA 和 DHA 的前体使用 , 它们同属 X- 3 多不饱和脂肪酸, 具有类似的生理功能和化学特性, 因而被人体消化和吸收的难易程度和 EPA 及 DHA 有相似的结论。亚麻 籽油最富含 - 亚麻酸(高达 57 ) 2。- 亚麻酸在常用烹调如大豆油、亚麻籽油中也不低，但相对 n-6 必需脂肪酸（亚油酸）而言，- 亚麻酸资源的普遍性和含量相对来说较为有限。在一些藻类与微生 物中也存在较多的 - 亚麻酸资源，如弯曲栅藻，土曲霉和普通小球藻的油脂中 - 亚麻酸占总脂肪酸含 量百分数分别为 30、21、14. 1.2.1.3 - 亚麻酸(GLA) - 亚麻酸是人体必需脂肪酸之一, 对血清甘油三酯的降脂作用是目前降低高血脂较佳和安全性 最高的, 对降低血清胆固醇效果也很好.含量较高的- 亚麻酸资源在自然界和人类食物中不太常见，而 且因其低比例很难成为- 亚麻酸资源，如燕麦和大麦的脂质中含有0.251.0的- 亚麻酸，乳脂质含 - 亚麻酸0.10.35，首先发现富含- 亚麻酸的资源是月见草，其种子油至今仍是- 亚麻酸的主要 供应源，一些微藻类和霉菌中也能富集高含量的- 亚麻酸，微藻类有杜氏藻、蓝丝藻、小球藻等，其中 的- 亚麻酸含量分别为总脂肪酸的32、21、和11. 1.2.2 磷脂( PL) PL是指在分子中含有磷酸基及其衍生物的脂质类物质。机体中主要含有两大类PL, 由甘油构成的 PL称为甘油磷脂; 由鞘氨醇构成的PL称为鞘氨醇磷脂。根据与磷酸相连的取代基团的不同,又分为磷脂酰 胆碱( PC) , 又称卵磷脂; 磷脂酰乙醇胺( PE ); 磷脂酰肌醇( PI)。磷脂存在于所有动、植物的细胞内， 在植物中则主要分布于种子、坚果及谷类中，在人类和其它动物体类，磷脂主要存在于脑、肾及肝等器官 类，磷脂在人体生命活动中发挥重要作用，它是细胞壁的组成成分，人体新陈代谢的重要参与者。 1.2.3 新型功能性油脂- 结构质脂 结构质脂主要是指将短碳链脂肪酸、中碳链脂肪酸中的一种或两者均有, 与长碳链脂肪酸一起与 甘油结合, 所形成的新型脂质, 这种新的脂质可最大限度地发挥各种脂肪酸的生理功能和营养价值 3,结 构脂质是根据脂质在体内消化和代谢过程所设计的一种特殊的脂肪，通过改变天然脂质中脂肪酸的组成和 各种脂肪酸在甘油三酯中的位置，并将具有特殊营养或生理功能的脂肪酸结合到特定位置，以最大限度发 挥各种脂肪酸的物理和功能性质。结构脂质又称重构脂质，广义上讲是指所有经过重组的天然脂质，包括 脂肪酸在甘油三酯中位置的改变和脂质脂肪酸组成的变化。简单地讲，结构脂质就是天然油脂的改性产品， 但它仍具有天然油脂的风味和物理性能。 2 功能性油脂的生理功能 2.1 功能性油脂的生理功能 功能性油脂特指那些来源于人类膳食油脂, 为人体营养、健康所需要, 并对人体现已发现的一些 相应缺乏症和内源性疾病, 特别是当今社会文明病如高血压、心脏病、癌症、糖尿病等有积极防治作用的 一类脂溶性物质 19。 1)共轭亚油酸具有抗癌、减肥、调节免疫、防止动脉硬化、治疗糖尿病、抗氧化等作用 1 。作为 一种新型的功能性油脂, CLA 及其无毒的衍生物如盐类可以添加到人或动物的日常食品中, 对人及动物具 有很好的保健作用。 2)亚麻酸是已被广泛应用于医药、保健食品、高级化妆品中。-亚麻酸目前主要作为营养添加剂 或功能性食品成分使用, 可按一定比例加入牛奶、奶粉食用油、饮料、果汁、果冻、冰淇淋、饼干、巧克 力、口香糖等食品中, 尤其适合用作制造婴儿食品添加剂、制造含- 亚麻酸的婴儿营养奶粉和孕妇与哺 乳期妇女营养奶粉 15。 3)DHA 有健脑功能, 对提高记忆力、判断力, 防止大脑衰老有特殊作用, 并有抑癌效果; EPA 可降 低血小板凝聚, 降低血脂, 改善血液流变性, 预防冠心病等作用4。 4)磷脂对维持生物膜的生理活性和机体的正常代谢起关键作用, 具有调节血脂、预防和改善心血管 疾病、促进神经传导, 健脑益智、促进脂肪代谢,防止脂肪肝; 使体内润滑的作用; 还可以起到防止老化, 美化肌肤的作用 5 。磷脂由于具有安全性、乳化性及生理活性等性质而在食品中得到广泛应用。浓缩磷 脂应用最多的是糖果与人造奶油生产 13; 磷脂用来配制脂质体饮料, 制取特殊的脂质营养物质 6 。 5) 结构质脂具有天然油脂的物理特性, 并对人体具有特殊的生理功能和营养价值而倍受人们的关 注。结构酯质还具有加强Sn- 2位脂肪酸的吸收、促进其它脂质的吸收; 降低血清甘三酯和胆固醇含量; 保护网状内皮组织; 弱化蛋白质代谢, 促进氮平衡; 生产低热量脂肪; 提高免疫功能; 防止血栓; 防癌、 抗癌; 用于肠道内外营养等作用 8 。 功能性油脂因其脂肪酸组成不同而具有各种不同的生理功能（有些功能需进一 步做临床试验） 。概括起来主要有： 加强Sn -2 位脂肪酸的吸收，例如:C18-2 酸（亚油酸）可治疗囊肿性纤维化； 促进其它脂质的吸收； 降低血清甘三酯和胆固醇含量； 保护网状内皮组织； 弱化蛋白质代谢，促进氮平衡； 生产低热量脂肪； 提高免疫功能； 防止血栓症； 防癌、抗癌； 用于肠道内外营养。 3 常见的功能性油脂 3.1 小麦胚芽油 小麦胚芽油含质量分数达80%的不饱和脂肪酸，其中亚油酸质量分数在50%以上，油酸为12% 28%，此外，其维生素E含量较高。小麦胚芽油还含有二十三、二十五、二十六和二十八烷醇，这些高级 醇特别是二十八烷醇对降低血液中胆固醇、减轻肌肉疲劳、增加爆发力和耐力等有一定功效。 3.2 米糠油 米糠油是从米糠中提取的。米糠油含有质量分数为75% 80%的不饱和脂肪酸，其中油酸为 40%50%，亚油酸为29%42%，亚麻酸为1%。米糠油中维生素E含量也较高，还含有一定数量的谷维素。 3.3 玉米胚芽油 玉米中的脂肪的80%以上存在于玉米胚芽中，从玉米胚芽中提取的玉米胚芽油是一种多功能的营 养保健油，它含有丰富的多不饱和脂肪酸和维生素E、-胡萝卜素等营养成分，对降低血清胆固醇、预防 和治疗高血压、心脏病、动脉硬化及糖尿病具有特殊的功能。 3.4 红花籽油 红花籽油是从红花籽中提取的，亚油酸质量分数高达75%78%。另外还含有油酸10% 15%，- 亚麻酸2%3%等。动物试验表明，红花籽油不仅能明显降低血清胆固醇和甘油三酯水平，且对防治动脉粥 样硬化有较明显的效果。 3.5 月见草油 月见草油是从月见草籽中提取的，含质量分数90%以上的不饱和脂肪酸，其中73%左右为亚油酸， 5%15%为-亚麻酸。含-亚麻酸的功能性食品，已成为婴幼儿、老年人和恢复期病人使用的营养滋补 品。 3.6 深海鱼油 深海鱼油中主要含DHA和EPA，因两者往往同时存在，故制品也是两者的混合物。深海鱼油主要存 在于深海徊游的鱼类脂肪中。如沙丁鱼脂肪中DHA可达20%, EPA可达8%左右。深海鱼油的主要功能是降血 脂。 3.7 花生四烯酸 花生四烯酸目前主要用生物发酵法生产，富含花生四烯酸的油脂对增强记忆、促进脑组织细胞发 育作用明显。 3.8 磷脂类物质 主要从精炼植物油的副产品或蛋黄中提取制得。 磷脂对维持生物膜的生理活性和机体的正常代谢 发挥关键作用，具有调节血脂、预防和改善心血管疾病、促进神经传导，促进脂肪代谢，防止脂肪肝等重 要作用。 3.9 结构脂质 结构脂质具有天然油脂的物理特性，因对人体具有特殊的生理功能和营养价值而倍受人们的关注。 结构脂质主要是将短碳链脂肪酸、中碳链脂肪酸与长碳链脂肪酸一起与甘油结合，所形成的新型脂质， 这种新的脂质可最大限度地发挥各种脂肪酸的生理功能和营养价值。结构脂质不同于LCT与MCT(碳链脂肪 酸三酯)的简单混合物，而是将各种脂肪酸平衡组合达到提供理想、方便和合理的营养脂质目的。结构脂 质具有降低血清中甘油三酯和胆固醇含量，防止血栓形成，提高免疫功能等作用。在欧美以及日本等发达 国家，结构脂质已经工业化生产并进入市场。我国在这一领域的研究尚处于起步阶段。 3.10 其他功能性油脂 功能性油脂还包括亚麻籽油、葵花籽油、茶油、橄榄油、核桃油、沙棘油、枸杞籽油、葡萄籽油、 猕猴桃籽油等，这些新开发的食用油脂正在逐渐进入市场。 4 功能性油脂在食品中的应用 4.1 多不饱和脂肪酸在食品中的应用 1）鱼油微胶囊的生产：日本制备的以DHA为主的营养胶丸。 2）功能食品的重要基料：目前已大量应用于如“脑黄金”等。 3）强化食品的强化剂：添加于婴幼儿配方奶粉、乳酸菌饮料、鱼罐头、调味品、火腿肠等。 4.2 磷脂在功能性食品中的应用 乳制品中：速溶奶粉、人造奶油、起酥油。焙烤食品中：面包、饼干、糕点面团中添加磷脂，改 善面团的吸水性，使面粉、水、油易于混合均匀，增加产品起酥性，抗氧化，防止老化。糖果中：加入磷 脂有利于糖浆和油脂快速乳化，降低原料的粘度，提高润湿效果，增加产品均匀度及稳定性。饮料中：固 体饮料中添加适量的磷脂，可起乳化剂、润湿剂的作用，及豆浆或豆奶起消泡的作用。保健品中：用于磷 脂营养乳、磷脂口服液、卵磷脂片、磷脂软胶囊等 14。 5 功能性油脂的制备工艺 5.1 多不饱和脂肪酸的制备工艺 5.1.1 亚油酸的提取钝化 利用尿素分离方法络合油酸和饱和脂肪酸，使其母液中的含量不超过5:；然后经在丙酮中- 75再结晶，是亚油酸含量不低于90；接着再用尿素处理低温母液中油酸和饱和脂肪酸含量至0.8以 下，重复丙酮低温结晶操作，是亚油酸含量提高到99以上。最后在硅胶色谱柱上洗脱，即得亚油酸纯品。 5.1.2 DHA、EPA鱼油的提取 利用鱼油在甲醇、乙醇、乙烷等有机溶剂中的可溶特性，将海产鱼切碎后，利用有机溶剂萃取 可制得粗鱼油，再经脱胶、脱酸、脱色及脱臭等进一步精加工，制得精制鱼油。 DHA、EPA的钝化（低温结晶法） 利用饱和脂肪酸凝固点高于不饱和脂肪酸特性，将混合脂肪酸中的不饱和脂肪酸分离，利用脂肪 酸在不同溶剂中的溶解度不同，在结合低温处理，进行分离。这些是粗分离作为 DHA和EPA的预浓缩处理， 产物中EPA浓度达总脂肪酸的2535。 5.1.3 - 亚麻酸的提取钝化 将月见草籽油经过量氢氧化钾醇相皂化后，回收乙醇，然后加入盐酸溶液，调节PH至1.0，加入 石油醚萃取，分离水相后，将油相水洗至中性，用无水硫酸钠干燥后，加入无水乙醇，静置，分离饱和脂 肪酸。最后回收乙醇，减压蒸馏获得粗- 亚麻酸制品 16。 5.1.4 花生四烯酸的提取 先用硅胶色谱分离除去胆醇，甲酯化后,在采用蒸馏方式进一步浓缩，最后尿素分离和银离子硅 胶柱色谱结合钝化，得到高纯度的花四烯酸制品。 5.2 磷脂的制取、分提和钝化 浓缩大豆磷脂是将大豆毛油中的油脚水化脱胶，经干燥脱水后得到的产品。利用磷脂分子中所含 的亲水基，将一定量的热水或稀酸、碱、盐及其它电解质水溶液，加到油脂中，使胶体杂志吸水膨胀并凝 聚，经离心分离后，使其从油中沉降析出与油脂分离，再经干燥浓缩而得大豆浓缩磷脂。 高纯度磷脂的提取（有机溶剂提取法） 利用磷脂可溶于有机溶剂，将乙醇、乙烷等有机溶剂加入大豆油脚中，再经层析、分离等工艺而得 到高纯度的大豆磷脂。 5.2.1 改性大豆磷脂的制取 大豆磷脂是各种磷脂混合物,为使其乳化性能满足不同工艺用途需要,需经过酰化、羟化、氢化， 在磷脂结构中引入某些特殊基团，使大豆磷脂结构和性质均发生根本性改变，改善磷脂的亲水亲油性能 （HLB值）20。 6 油脂工业的高新工程技术 6.1 超临界流体技术 超临界流体是指温度和压力都处于液、气两相差别消失点（也称临界点）以上的流体，在这一状 态下，它既具有气相较强的扩散速度，又具有液相那样强的萃取能力，即同时兼有蒸馏和萃取的特性，从 而对所需萃取的物质有较好的渗透性能 18。利用超临界流体的这一特性及溶质在这一特性及溶质在这一 特定流体中蒸汽压和溶解度的差异来萃取所需组分，然后采用升温、降压和吸附等手段将溶剂与所萃取组 分分离的过程便是超临界流体萃取11 12 。 6.2 膜分离技术 膜分离过程是基于膜孔尺寸大小的不同，当膜两侧存在某种推动力时，原料一侧组分选择性地透 过膜，以达到分离、提纯制目的。 6.3 分子蒸馏技术 在高真空条件下，蒸发面与冷凝面的距离在被蒸馏物料分子的平均自由程之内，此时物质分子间 的引力很小，自由飞驰距离较大，由蒸发面飞出的分子不与其它分子碰撞而直接接落到冷凝面上凝集，这 一非平衡蒸馏分子分离过程就是分子蒸馏。经酯化或醇解反应制备的混合甘油酯，采用分子蒸馏技术，可 得到含量为90%的单甘酯21。 6.4 超声波技术 采用熬制法生产动物油脂出油率低，高温下维生素等热敏性物质易被破坏采用超声波处理不但大 大提高出油率，缩短提取时间，而且能使维生素等免遭破坏。 6.5 微波和远红外技术 微波萃取技术是使用微波、以对微波“透明”的反应器和合适的溶剂来提取物质的化学成分。对 一些以油脂为载体的香精油的提取，可发挥微波的选择性这一特长，尤其是对萜烯成分的提取更为有效 9 。 6.6 胶囊化技术 微胶囊技术是借鉴胶囊化技术发展而来的。所谓微胶囊, 是指一种具有聚合物壳的微型容器或包 装物。微胶囊造粒的基本原理是针对不同的芯材和用途, 选用一种或几种复合的壁材进行包覆。一般来说, 油溶性芯材应采用水溶性壁材, 而水溶性芯材应采用油溶性壁材。选择壁材的基本原则是: 能与芯材相 配伍但不发生化学反应, 能满足食品工业的安全卫生要求, 同时还应具备适当的渗透性、吸湿性、溶解性 和稳定性等。组成微胶囊的壁材和芯材是相互分离的两相, 芯材在被壁材包埋的同时, 其结构可完全与壁 材相区别。通过特殊的方法处理后, 微胶囊所包埋的芯材可在控制的速率下释放出来。对于功能性油脂而 言, 微胶囊造粒技术就是将功能油脂微胶囊化成为固体微粒产品的技术 10 。微胶囊化能保护被包裹的物 料, 使之与外界环境相隔绝,最大限度地保持功能性油脂原有的功能活性, 防止营养物质的破坏与损失, 从而防止或延缓产品劣变的发生 17。同时, 它使油脂由液态转化为较稳定的固态形式, 便于工业化的加 工、贮藏和运输。另外, 微胶囊技术还可以掩盖某些油脂( 如鱼油、海狗油) 所带有的不良气味, 改善产 品品质, 有利于扩展产品的使用范围。 7 结论 通过以上对功能性油脂种类、分布、代谢、生理功能及相关产品的工艺技术的综述，使我们对功 能性油脂得到更加深刻的了解。尤其是制备油脂的研究技术在不断趋向成熟,而且将成为新世纪油脂工业 的一个发展方向, 使油脂行业的加工范围更加广阔, 并在促进人类保健方面、解决人类能源问题中将起着 越来越重要的作用，必将具有广阔的市场前景,对人类的生活质量及相关工农业生产带来深远影响。 参考文献 1 邵群, 张慧. 功能性油脂) 共轭亚油酸研究进展 J . 食品科学. 2002. 2 狄济乐. 亚麻籽作为一