脂肪替代物的研究進展

魏新悅，劉甜甜，韓曉津，胡良焱，李 哲，路 飛

(沈陽師范大學 糧食學院，沈陽 110034)

脂肪是人體不可或缺的營養元素，為人體提供能量和熱量，也是必須脂肪酸的主要來源。同時，脂肪使食品具有良好口感，帶給人愉悅的感官體驗。但李詩義等發現，脂肪也會導致肥胖、高血壓、心血管等基礎疾病，甚至會致癌。蘇婭寧等調查我國幾個人口大省的飲食結構，發現居民飲食普遍存在脂肪和膽固醇攝入過量的情況。如今，消費者將健康屬性作為購買食品的重要指標之一。Cardonam等的研究支持這一觀點，發現隨著食品脂肪含量的降低，消費者的購買欲望更強。脂肪替代物具有低脂特性，完美契合目前的飲食觀念和健康理念，因此研究者開始著手研究脂肪替代品。介紹對脂肪替代物的分類和研究進展，綜述脂肪替代物在食品中的應用效果，為新型低脂健康食品的研發提供借鑒。

1 脂肪替代物的分類與應用

脂肪替代物是指采用物理、化學等方式以蛋白質、碳水化合物為原料進行加工變性，模擬食品中的脂肪特性，如口感、組織狀態等。2019年，楊明發現脂肪替代物優點是比天然油脂更安全性、熱量更低，缺點是達到一定溫度會變性和焦糖化，不能溶解脂溶性維生素。受自身性質制約，脂肪替代物一般不進行高溫加工。脂肪替代物共有蛋白質基質、碳水化合物基質、復合型基質3種類型。不同類型脂肪替代物的特點見表1。

表1 脂肪替代物的分類及特點Table 1 Classification and characteristics of fat substitutes

2 碳水化合物基質脂肪替代物

碳水化合物的微粒結構與水分子結合形成碳水化合物基質脂肪替代物。張慧等認為測定脂肪替代物性能的目的不是流動性與脂肪是否相似，而是探討感官性質是否相同或相近。2020年，余振宇通過研究發現，脂肪替代物的水相結構特征可以改善三維結構凝膠，達到截留大部分水的作用，改變后潤滑感和粘稠度都與奶油無異，與傳統脂肪在質感和口感上高度吻合。以淀粉為基質的脂肪替代物還具有涂抹性，其味道在口腔中的保留的時間與傳統脂肪相同，能更好地模擬脂肪口感。

2.1 淀粉基質脂肪替代物

2014年陳磊等發現，淀粉基質脂肪替代物分為改性淀粉和低葡萄糖值的麥芽糊精兩種。同年，莫呈鵬等確認淀粉基質脂肪替代物會有凝膠結構形成，可溶的直鏈淀粉和支鏈淀粉線性鏈均能產生該結構。方艾虎等通過研究發現，直鏈淀粉可以形成40～70個葡萄糖殘基的雙螺旋結構，能結合聚合度大于6的短鏈并與支鏈淀粉的外側部分通過作用結合構成微小晶體，微小晶體達到一定數量時，就會產生凝膠的網絡性結構。

淀粉基質脂肪替代物廣泛用于人造黃油、沙拉調味品、奶油、沙司等。2020年張建強發現麥芽糖糊精是由玉米淀粉或土豆淀粉部分水解制成的，由其制成的食品的結構，口感，穩定性、外形等與高脂肪食品相似。2020年NEUS等發現葡聚糖是一種由葡萄糖、山梨醇、檸檬酸或磷酸生成的聚合物，常用于烘烤食物中，但過多的攝入葡聚糖可能導致腹瀉。周士琪等發現對含有15 g及以上葡聚糖食品敏感的人，過度攝取本產品可能引起輕微腹瀉。2021年，李夢倩等發現蔗糖聚酯蛋糕的能量為1 086 kJ/100 g，比傳統蛋糕少1/3。蔗糖聚酯蛋糕所含有的脂肪含量較傳統蛋糕少61.1%，為7.0 g/100 g。

2021年，馬蘭雪發現玉米皮膳食纖維與油基脂肪均可以減少膽固醇吸收和增加排泄。2021年姜麗華等研究以淀粉為基質的脂肪替代物，并給出在面包中使用食品添加劑的意見和建議，避免由食品添加劑使用不合理產生后續效應。2017年葛林麗等對淀粉脂肪替代物原理、分類進行詳細闡述和展開研究。2021年高濤等采用在制備川明參粗多糖時使用超聲輔助水提醇沉法，并經纖維素柱層析和凝膠柱分離純化得到川明參多糖主要成分。測定各階段消化產物對消化酶活性的影響，證明該物質具備作為脂肪替代物的物理化學條件。

2.2 纖維基脂肪替代物

纖維素作為一種天然高分子物質，在再利用方面得到可持續發展。楊明認為纖維素基質模擬脂肪的機理為：纖維素多元醇的共有結構能夠通過吸收水分變稠增大，形成類似脂肪的口感，由于人體內缺乏纖維素酶，不能將纖維素轉化為能量值，因此可以降低能量攝入。邱爽認為纖維基質在持水性和穩定性方面表現優異。任梅君發現纖維素能促進腸胃蠕動和減少腸道不良刺激，對預防腸道癌有一定作用。

植物細胞壁中的纖維素和半纖維素具有共存關系，纖維素全部由葡萄糖單位聚合而成，而半纖維素是一種雜聚多糖，可在水中形成若凝膠結構，若采取不同的處理方式，便可模擬出脂肪效果。張斌在低脂食品開發中引入麥麩纖維素，并將其與SPI制備成混合凝膠替代20%的奶油，得到一款口感最佳的產品。趙文紅等對麥麩纖維素進行提取得到脂肪替代品，用于制作穩定較高的食品。葡聚糖作為脂肪替代品，具有分子量高、提高體液免疫、清除游離基、抗輻射、溶解膽固醇等特點，可補充食品營養，以及制成抗衰老、抗輻射的功能性食品。趙孟良等的研究發現，菊粉在食品加工中結合自由水的能力強，能夠保留食品風味并延長貨架期。張漫莉通過試驗論證酵母葡聚中最佳的添加量為0.5%，有效改善低脂乳口感，使其細膩可口、風味飽滿。呂振岳等通過小鼠實驗發現菊粉中?-葡聚糖能改善小鼠腸道菌群，良好代謝對消除肥胖有積極作用。余依敏探究豬肉乳化腸品質特性的影響因素，采用KGM-CUD共混凝膠代替乳化腸脂肪時，可以使乳化腸的營養價值和品質得到提高。

3 蛋白質基質脂肪替代物

蛋白質基質脂肪替代物分子將疏水基團暴露于分子表面，在改變溫度條件、酸堿條件、金屬鹽溶液濃度等條件時，蛋白質基質不斷變性后體現出油脂模擬物的結構。ERICK等將蛋清、明膠原料加熱，蛋白質變性后形成小微粒，經分離、干燥、破碎工藝形成直徑小于10μm的蛋白質微滴，成為適宜的奶油狀脂肪替代物，感官特征綿密，光滑性與脂肪無異。張斌用電鏡進行掃描后發現，凝膠顆粒有小球狀和大球狀兩種顆粒。大顆粒包含厚厚的蛋白質外層和較薄的內部空洞區域，內部空洞臨界于直徑大于0.5μm和小于1.0 μm粒子中。但何桀發現這個界限并不明確，主要由較大蛋白質固體膠粒人為分割成較小顆粒。LI等利用高強度超聲波改善雞肌纖維蛋白的乳化性能，提高乳液的流變性能和穩定性，獲得良好的蛋白替代物。

研究人員不斷探索蛋白脂肪替代物。α-乳白蛋白、β-乳球蛋白、免疫球蛋白、血清白蛋白等，在加熱到72～75℃會發生變性，其中乳清蛋白有較好的溶解性、乳化性和凝膠性，在食品工業中廣泛應用。鄭博妍發現乳清蛋白質通過兩種方法被膠化和微粒化：一種方法是調節pH，另一種方法是加熱。乳清蛋白在加熱變性條件先變性展開再黏合，最終蛋白質凝聚成大顆粒。蛋白質凝集粒子為15～175μm，這種大小無法再現脂肪的感官特征。所以研究人員在變性、凝集的過程中增加高速剪切工序，阻止形成大凝集粒子而保留0.1～2.0μm粒子，使其感覺特性與脂肪高度相似。張慧等將一定濃度的蛋清基脂肪添加到冰淇淋中，可很好地代替動物脂肪。

大豆蛋白氨基酸含有豐富的植物蛋白，為動物蛋白的理想替代品。孫英杰發現加工后的大豆蛋白根據蛋白質含量，分為大豆蛋白粉、大豆濃縮蛋白、SPI三種。其中，大豆濃縮蛋白和SPI表現出良好的功能特性和生物學價值，在脂肪替代品的開發中占重要席位；在低脂乳制備中，大豆蛋白的乳化性、分散性、膠凝性優勢明顯，在減少乳化劑的同時減少脂肪含量。

夏明靜等在大豆蛋白和木材纖維素合成溶液中加入沒食子酸，兩者在肉末生產中具有較高的硬度、凝聚力、咀嚼性、附著力和彈性，適用性良好。楊明在大豆油中加入大豆蛋白，用來替代奶酪中的乳脂，脂肪的減少使延展性質地更加堅實，低脂奶酪中的蛋白質與多糖相互作用，質地柔軟和附著力強，能改善奶酪的結構特性。雷愛玲等制備大豆分離蛋白時，與魔芋葡甘聚糖復配制成脂肪替代物，其質構和色度與脂肪沒有明顯差異；同時，大豆蛋白與多糖復合配方的熱穩定性更好。

4 復合型脂肪替代物

復合型脂肪替代物包括單一基質復合型脂肪替代物(蛋白質基質、碳水化合物基質)和兩種基質復合型脂肪替代物。單一基質復合型脂肪替代物是將牛乳復合配方雞蛋蛋白微粒化后，得到以牛乳蛋白為基礎的產品。此外，乳糖、檸檬酸、乳化劑和復合抗絮凝劑等多種組分共同作用，對改善物理和口感特性起到良好的作用。

郭暢等的課題研究小組以蛋白質為基質，通過復配制備一種復合脂肪替代品，其不僅具有油脂的外觀，且持水、持油、乳化性等表現俱佳，是一種理想的脂肪替代品。脂肪替代物復合型基質比單一基質具有更好的模擬效果。兩種基質復合型脂肪替代物通過蛋白質和碳水化合物的合理搭配，在功能上形成優勢互補。脂肪替代品種及其復配比對食品加工和感官特性的影響，是當前研究的熱點。

5 結論和展望

近年來，我國的食品行業迅速發展，但在其美味口感的背后是高熱量的脂肪。富含脂肪的食品因口感良好而深受人們喜愛，但其熱量高，且所含油脂類食品極易氧化變質，不符合現代營養健康的消費理念。脂肪替代物按照其基質可分為碳水化合物類、蛋白質類以及兩者的復合類型：碳水化合物類的脂肪替代物主要表現為增稠性和親水性，應用于淀粉和增稠產品中；蛋白質經微粒化處理后具有綿密的感官特性，通常被應用于奶油產品中，但脂肪替代物在較高溫下容易變性和發生焦糖化反應，不適合用于高溫處理食物。

目前，脂肪替代物產品的安全性和穩定性已能得到初步保證。今后努力的方向應是，通過改進應用技術將更多的脂肪替代物應用到食品中，研發更多口味的脂肪替代物。與傳統的食品生產相比，脂肪替代物產品是一個全新領域，市場開發潛力巨大，具有較好的發展前景。