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 （trans fatty acids,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advance of the research on trans-fatty acids jiang nan (institute of biomedical and pharmaceutical technology ,fuzhou u

2、niversity , 350002) abstract:trans fatty acids(tfa) is generic name of a type of unsaturated fatty acids that contain at least one double bond in the trans configuration.much attention has been paid to the tfa in recent years,the latest studies show that tfa are harmful to human body,such as they ca

3、n accelerate atherosclerosis and induce obesity,diabetes,angiocardiopathy,coronary heart disease and so on.for this reason,strict actions have been taken in many countries to control the contents of tfa in food,in order to support the food quality and ensure the life safety of consumer.this paper pr

4、ovides an overview of trans fatty acids in oils and fats used in food manufacture in recent years,including their sources,hazards,determination methods,etc. key words:trans fatty acids;detection methods;research progress 0 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

5、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 (trans fatty acids，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

6、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-亚麻酸生成11t c18:1(反式 11-十八碳 -稀酸),而不能氢化c18:1;b组细菌可以氢化9c c18:1、11t c18:1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

7、,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以单烯键不饱和脂肪酸为主,双键在 c6-c16之间以 11t c18:1 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

8、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

9、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

10、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

11、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

12、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

13、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frank hu 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

14、、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m c morris 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

15、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。

16、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。 ruiz jimenez 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

17、-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oliverira ma20 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ph 7.5 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-

18、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出反式脂肪酸c18:1t， 具有快速定量检测的特点。2.3 银离子色谱法银离子色谱法的原理是ag 离子与顺式双键存在微弱的作用力,而与反式双键不发生作用。因此可以用来分析脂肪酸的顺反异构。目前主要应用的分析方法有两种，分别是银离子薄层色谱 法 (thin layer chromatography,tcl) 和 高 效 液 相 色

19、 谱 法 (high performance liquid chromatography hplc)。银离子在这两种色谱法中对反式脂肪酸的检测效果都优于其他方法。1971 年，银离子用来在薄层色谱法中对反式脂肪酸进行检测21。此种方法操作简单，检测速度快。随后通过技术改进，研制成银离子短型色谱柱，应用到hplc方法中 22。这两种检测方法的回收率都得到了气相色谱检验法的验证。银离子色谱法与气相色谱联合使用，有可能成为目前唯一一种能够完全、准确分析反式脂肪酸的方法。结果显示， 银离子薄层色谱和银离子液相色谱测定反式脂肪酸的效果相同，回收率在97.9%-103.7%，检测浓度范围在1-30g/10

20、0g ，相对标准偏差（rsd ）为 3.1%-8.6%。23银离子固相萃取-气相色谱法回收率为88.4%-107.2%，rsd为 1.2%-11.9%。24目前，美国油料化学家学会（aocs ）和国际理论和应用化学联合会（internation union of pure and applied chemistry,iupac) 还未推荐此方法。2.4 反相高效液相色谱法反相高效液相色谱法也可以用于检测反式脂肪酸。25由于其对正反式脂肪酸在洗脱过程中的分离能力有限， 因此仅作为气相色谱法检测前的初级检测手段。目前气相色谱法已经广泛推广，加之其对样品的制备要求相对较高，因此目前使用较少。2.5

21、红外光谱法红外光谱法（ ir)是 aocs与 aoac推荐的另外一种快速定性检测方法。26红外检测是利用反式双键900-1050cm-1在附近有吸收,利用反油酸甘油酯(100%trans)与三油精 (天然甘油三油酸酯 ,100%cis)配成含不同浓度反式酸的混合油脂,通过计算吸收峰的峰面积,建立标准曲线, 计算样品中966cm-1 处吸收峰的峰面积即可从标准曲线中得到样品中反式脂肪酸的含量。传统的傅立叶红外（ftir ）方法也需要对样品进行甲酯化，并且要使用二硫化碳作为稀释溶剂。溶剂二硫化碳气味难闻，且经过一系列样品处理过程之后，方法的灵敏度和检出限都大大降低。 2005 年 3 月，赛默飞世

22、尔科技根据aocs cd 14d-99方法的要求及用户反应,推出一种基于可加热衰减全反射附件(attenuated total reflectance,atr)的分析方法 ,将红外光谱法的检测灵敏度大为提高。atr方法具有方便、快速、高重复性的特点。采用这一方法测定反式脂肪酸的含量时， 不需要对样品进行甲酯化等处理，并且在测固体样品中的反式脂肪酸的含量时。只需提取很少的样品中的油脂即可供测试，采样量不到50l 。我国针对此种方法也制定了相应的中华人民共和国出入境检验检疫行业标准sn/t2326-2009 食品及油脂中反式脂肪酸含量的检测傅立叶变换红外光谱法。该标准规定，此法的检测限为5%（质量

23、分数，以脂肪计）测定范围为5%-60%（质量分数，以脂肪计）。通过对比气相色谱法的检测结果，在广泛的脂肪酸分布范围内，平均相对误差小于4%。27 2.6 气相色谱法气相色谱法是当前使用最普遍和最传统的检测方法。美国油料化学家学会（american oil chemist society,aocs) 与官方分析化学家协会(association of official analytical chemists,aoac)指定使用红外光谱(ir)与气相色谱(gc)对反式脂肪酸的含量进行分析。推荐气相色谱法用c21:0 作为内标来分析油脂中各种反式酸的含量，色谱柱为100m 的毛细管柱，填充物为sp2

24、560 或 cp-si188,bpx-70 。然后根据出峰的顺序来确定脂肪酸的种类和含量。该法敏感性可以达到 5%。我国多项国家标准都使用此法对氢化油进行检测。如gb22507/t-2008 动植物油脂植物油中反式脂肪酸异构体含量测定气相色谱法28gb22110/t-2008 食品中反式脂肪酸的测定气相色谱法29。新近出台的 gb-5413.36-2010 食品安全国家标准婴幼儿食品和乳品中反式脂肪酸的测定的国家食品安全标准也将此法作为标准方法用于测定反式脂肪酸的含量。此法应用较广，但对样品的制备要求较高，必须用乙醚从食品中提取脂肪，经甲酯化处理后才能进样。且设备比较昂贵。该方法对顺反式脂肪酸

25、的分离良好，检出限达9 l/ml, 加标回收率为97.4%-101.2%，方法简单、准确。30 3 减少反式脂肪酸的方法及研究进展3.1 减少反式脂肪酸的方法目前减少tfa的方法可以归纳为：改进氢化工艺、脱臭工艺，生产低tfa的氢化油；通过控制油料作物栽种过程或基因技术生产具有特定脂肪酸组成的油料，降低 tfa含量并作为氢化加工的原料油；使用不饱和脂肪酸含量低的热带植物油，如棕榈油、椰子油；利用化学方法或酶法使混合油脂发生酯交换反应，得到低 tfa 、 高饱和脂肪酸产物； 调配法等。3.2 研究进展国外关于食品中tfa的研究比较系统。有关食品中tfa的产生、 危害和形成途径以及检测方法等都做了

26、较深入的研究，取得了可喜的成果，但尚不完善，还有很多工作要做。在tfa与人体健康方面，有关 tfa在疾病发生中的作用机理以及究竟是哪种tfa存在问题， 还有待于研究确认。在tfa的检测方面，现有的测定方法都比较繁琐，对检测条件要求较高，检测周期较长实用性较差，还有待完善，建立更为有效、快捷的检测技术。在tfa的立法方面，世界各国参差不齐。发达国家优先立法，而有些发展中国家开始重视立法并有所行动。在tfa的消减方面，实用的研究成果很少。我国的tfa消减方法大多是建立在综述、评论、理论性推测和描述性等几个方面，实质性的应用较少。4 结束语东西方传统饮食的巨大差异使我国对反式脂肪酸问题的认识和研究远

27、远落后于西方，但随着西式快餐的兴起及人造奶油、植物起酥油等在我国的大量生产和使用，其潜在的健康问题已引起政府、 学术界和公众的高度重视，建立食品中反式脂肪酸的分析测定国家标准方法已是迫切需要解决的问题。反式脂肪酸检测中应用较多的是气相色谱法，该方法操作比较简单，设备比较便宜， 易于推广；但不同色谱条件下能够检测到的脂肪酸种类和含量有所不同，顺、反式位置异构体仍有部分的重叠，不能完全分离， 影响了测量的准确度，需要进一步发展银离子高效液相色谱法等预分离方法。另外一方面， 在能够较全面的检测出食品中反式脂肪酸含量的前提下， 需针对性地开发红外光谱法和核磁共振法等方法，快速简便检测食品中的反式脂肪酸

28、含量。 总之，随着科研人员的不断努力，食品中反式脂肪酸的这个长期困扰食品界和消费者的问题终会有一个更妥善的解决办法。参考文献1 chouinard p y ,girard v,brisson g j.fatty acid profile and physical properties of milk fat from cows fed calcium salts of fatty acids with varying unsaturatedj.journal of dairy science,1998,81(2):471-481. 2 proell j m,mosley e e,powell

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