脂肪替代品及其在肉制品中的應用

周艷華,王利賓,李 濤

(1.長沙環境保護職業技術學院,湖南 長沙 410004;2.華中農業大學,湖北 武漢 430070;3.湖南省食品質量監督檢驗研究院,湖南 長沙 410111)

脂肪作為三大營養素之一,與我們的生活密不可分。它除了能賦予食品柔滑細膩的口感、良好的風味、松軟的質地外,還在人體內發揮著重要的生理功能,如亞油酸、亞麻酸是人體必需的脂肪酸,有些脂肪酸是脂溶性維生素、前列腺素的載體。在日常烹飪中,油脂還是傳熱介質[1]。脂肪是三大營養素中含熱量最高的,每千克脂肪可以提供39.7 kJ 熱量,是碳水化合物、蛋白質的2～3倍[2]。大量科學實驗表明,過量攝入脂肪會引發肥胖、糖尿病、心腦血管疾病等現代文明病。而完全去除食品中的脂肪又是不切實際的,因為那樣會嚴重影響食品的風味、口感、質地,大多數消費者不愿以犧牲美食為代價而獲得健康。如何既能減少食品中的油脂用量,又能使食品具有常規高脂食品同樣的色、香、味,成為整個食品界亟待解決的問題。在這種背景下,脂肪替代品應運而生[3]。脂肪替代品是一類被添加到低脂或無脂食品中,使它們具有與同類全脂食品相同或相近的感官效果,但所提供的能量降低的物質[4]。

1 脂肪替代品的分類及應用

根據原料基質的不同,脂肪替代品可分為代脂肪、模擬脂肪兩大類。兩者的性能如表1所示。

表1 脂肪替代品的分類和性能

1.1 代脂肪

代脂肪是以脂肪酸為基準物,經酯化后得到的具有類似油脂的物理和化學性質的化合物。其增大的空間位阻效應使得脂肪酶很難接近酯鍵,無法被消化、吸收,不會產生熱量。代脂肪由于沒有擺脫對油脂的依賴,所以性質更接近油脂,可以完全或部分代替常規食用油脂。

1.1.1 蔗糖多酯

蔗糖多酯是蔗糖的多元醇基與脂肪酸的羧基發生酯化反應生成的己、庚、辛酯,即酯化度n=6～8的蔗糖酯。其骨架結構包括蔗糖和脂肪酸鏈。

蔗糖多酯進入人體后不被消化、吸收,不會產生熱量,這是其作為脂肪替代品的理論依據,這一功能特性被研究人員用于治療肥胖等疾病。Glueck等人[5]讓40名肥胖患者每天吃40 g 蔗糖多酯代替普通油脂,40天后,體重平均減輕3.49 kg。臨床實驗證明,蔗糖多酯可以降低血漿中膽固醇及其代謝物的水平,但不影響人體內膽汁酸的排泄,且食用蔗糖多酯不會使血脂濃度和膽固醇濃度升高,對有高膽固醇和心腦血管疾病的人群無疑是一個福音。當然,蔗糖多酯的副作用也不可忽視：具有脂溶性,在人體內會將一些脂溶性維生素帶出人體;具有不可吸收性,會在人體內形成滲透壓,引起腹瀉、肛瘺等疾病。

代表產品是由美國寶潔公司開發的Olestra(CAS121854-29-3)。美國食品與藥物管理局(FDA)已于1996年1月25日批準Olestra作為一種新的食品添加劑，用于替代油炸食品中的脂肪。到目前為止,蔗糖多酯已被FDA批準用于咸味小吃、調味香料、色拉油、蛋黃醬、人造奶油、色拉調味料、冰激凌、花生醬等食品中代替脂肪[6]。

1.1.2 結構性脂肪

結構性脂肪主要包括短鏈脂肪酸(SCFA)、中等長度鏈脂肪酸(MCFA)和長鏈脂肪酸(LCFA)酯化的甘油酯,可以通過化學法、酶法及酯交換法合成。中等長度鏈脂肪酸(MCFA)在高溫下非常穩定,不易被氧化,且在0 ℃條件下不凝固，能保持清澈并維持較低黏度,同時能為食品帶來誘人的光澤、良好的風味。另外,MCTS可像脂肪酸一樣直接被腸胃吸收,不需要脂肪酶的水解和膽汁的乳化,可以不經過淋巴系統而直接與血清蛋白結合,到達肝臟。MCTS很少貯積在脂肪組織中,可以作為體力勞動者、運動員的高能飲食中的脂肪組分。

1.1.3 短鏈和長鏈酰基甘油分子

短鏈和長鏈酰基甘油分子(Slartim)是一組構造三甘油酯的總稱,至少有1個短鏈脂肪酸和1個長鏈脂肪酸酯化到甘油上,因為短鏈脂肪酸的熱量比長鏈脂肪酸少得多,且硬脂酸不能完全被吸收,當其在胃腸道內被脂肪酶水解時,提供的熱值僅為常規脂肪的55%左右。Slartim含有不同鏈長的脂肪酸,具有不同的物理和生理特性,如凝固點、硬度等,可以用于生產不同產品。

代表產品是由Nabisca公司和Pfizer公司聯合研制開發的Benefat。該產品經過FDA認證,可以作為糖果、巧克力中脂肪的替代品。但由于Slartim含有大量短鏈脂肪酸,在高溫下不穩定,所以不適合用于高溫油炸食品。

1.2 模擬脂肪

模擬脂肪是以碳水化合物或蛋白質為基礎原料,經過物理處理,使之具有水狀液體系的物理特性,從而模擬出脂肪潤滑細膩的口感特性,但是不能耐受高溫[7]。

1.2.1 碳水化合物類

碳水化合物類脂肪替代品的原料主要包括淀粉和改性淀粉、親水膠體(卡拉膠)、谷物纖維、麥芽糊精等。這類替代品與大量水結合,形成凝膠,使其具有類似脂肪的流動性、口感和質構,可代替脂肪并減少食品熱量,熱值一般為0～16.8 kJ/kg。喬麗娟等人[8]以秈米淀粉為原料,經過酶水解制取脂肪模擬物,并將得到的不同DE值的秈米淀粉基脂肪模擬物添加到乳化腸中進行研究。結果表明,秈米淀粉DE值為2.07的脂肪替代品與水以1 ∶2的質量比添加到乳化腸中可替代其中50%的脂肪而不影響其口感。李倩倩等人[9]將低M/G型海藻酸鈉-結冷膠復合凝膠作為脂肪替代品添加到低脂雞肉丸中,脂肪替代品控制在60%以內,可明顯改善肉丸品質,同時降低肉丸的脂肪含量。

近年來,除了將單一的碳水化合物作為脂肪替代品外,還用碳水化合物復配制備脂肪替代品,以達到協同功效。如西南大學的翟小波[10]以變性淀粉9.37%、大豆分離蛋白6.56%、復配膠體0.88%為脂肪替代品,應用于低脂兔肉灌腸中,結果表明，復合脂肪替代品可改善低脂兔肉灌腸的品質,降低脂肪和熱量,提高兔肉的蛋白質含量和營養價值。阿根廷研究人員對在肉餡中添加菊粉和牛血漿蛋白以降低肉餡中的脂肪含量進行了研究,結果表明,用菊粉和牛血漿蛋白作為脂肪替代品,肉餡脂肪含量降低了20%～35%,但肉餡的感官和理化指標并未受影響[11]。

碳水化合物類模擬脂肪雖然存在膠束感和淀粉煳味,且不能用于高溫油炸食品和溶解油溶性風味物質,但被公認為是食用最安全的脂肪替代品。實驗證明,除聚糊精外,所有碳水化合物類脂肪替代品都能完全被消化,故不會引起肛漏等不良反應。目前的代表產品是由美國農業部研發的Oatrim,它是由燕麥或其他谷物面粉的殘留物經酶解獲得,可用于乳制品、甜點、麥片中。

1.2.2 蛋白質類

蛋白質類脂肪替代品的原料主要包括牛奶蛋白、雞蛋蛋白、乳清蛋白、大豆蛋白、明膠和小麥蛋白等。其形成方式主要有兩種:第一種是微粒化作用,即蛋白質受熱凝聚,經過微粒化處理后，凝塊形成細小球形的顆粒,其細度小于舌部的敏感范圍;第二種是添加其他配料,通過乳化和分子間形成氫鍵而形成。

Angor等人[12]以卡拉膠、大豆蛋白為基質制備脂肪替代品,再輔以磷酸鈉,添加到牛肉餡餅中,部分替代牛肉中的脂肪,并對加工前后牛肉的口感、質構、理化指標進行檢測。結果顯示,將卡拉膠、大豆蛋白脂肪替代品和磷酸鈉按0.5%、1.5%和0.5%的比例添加,得到的牛肉餡餅質量最佳。盧蓉蓉等人[13]對以乳清蛋白為基質制備脂肪替代品的微粒化工藝進行了研究,粒徑分布分析發現,微粒化處理后50%的顆粒在10 pm左右；超微結構分析發現,微粒化處理后的蛋白質凝膠表面變得光滑、柔軟,可以模擬脂肪的特性。乳清蛋白脂肪替代品的最佳微粒化工藝條件為轉速12 000 r/min,處理時間5 min。

蛋白質類模擬脂肪的缺點是會掩蓋食品的某些風味,不能用于油炸食品,保存的時間較短且對此過敏的人群不能食用,但這類物質熱值較低,且很安全,多被用于乳制品、色拉調味料、冷凍甜點心、人造奶油等中。目前的代表產品是由美國Natra-Sweet公司生產的Simplesse,它是由乳清蛋白和雞蛋白濃縮物制成的,于1990年通過GRAS認證,可以用于冷凍點心制品,1994年被允許用于酸奶、涂抹干酪中。

2 脂肪替代品存在的問題

脂肪替代品經過一系列坎坷,飽受質疑才發展到今天。雖然在一定程度上達到了人們最初研究的目的,但仍存在很多問題。

安全性讓人擔憂。如寶潔公司雄心勃勃推出的Olestra,由于存在一些副作用,上市后不但一直不受消費者歡迎,而且還遭到越來越多學者的反對。

品質特性難以與傳統油脂相比。目前還沒有一種脂肪替代品可以完全代替脂肪,如蛋白質或碳水化合物類脂肪替代品存在不耐高溫、風味差等缺點。

研發及生產成本較高。脂肪替代品雖已研發多年,但高昂的價格限制了其大規模應用。

消費者對脂肪替代品缺乏了解或存在偏見,也在一定程度上阻礙了其進一步發展。

3 解決脂肪替代品現存問題的對策

針對脂肪替代品存在的以上問題,筆者提出幾點對策,希望對脂肪替代品的研究有所幫助。

脂肪替代品作為食品,要將安全性放在第一位。對開發出的新產品,要加大毒理性方面的實驗,充分評估其對人體造成的潛在危害。

改善原料配比,研究脂肪替代品對食品風味和貨架期可能產生的影響。

加大研發投入,改進生產工藝,有效降低代用脂肪的生產成本,同時加大宣傳力度,使其能被更多消費者接受。