低脂畜禽及脂肪替代物開發途徑研究進展

李悅欣，杜洪振，劉 騫，刁新平，孔保華*

（東北農業大學食品學院，黑龍江 哈爾濱 150030）

畜禽肉及其肉制品是人們餐桌上必不可少的食物，它們為人體提供了高質量的脂肪、蛋白質、必需氨基酸、豐富的礦物質及其他營養成分，因此深受消費者的喜愛[1]。其中動物脂肪是甘油與一種或多種脂肪酸發生酯化反應所形成的，它不僅通過參與機體能量貯存、細胞組成和活性物質轉運等生理生化活動來影響人體的生長發育，也與食品的質構和感官特性有密切聯系[2]。

隨著生產力的發展和科技水平的提高，消費者加大了對飲食健康的重視程度。畜禽肉及其肉制品含有豐富的蛋白質、氨基酸、礦物質等，但由于畜禽肉的脂肪含量通常比較高，且其肉制品中含有較高含量的脂肪、飽和脂肪酸、食鹽、合成添加劑和膽固醇等物質而飽受爭議[3]。例如，飲食中脂肪的過量攝入能夠導致血液中的膽固醇水平升高，且反式脂肪酸的過量攝入會導致心血管疾病和其他代謝性疾病[4-5]。同時有研究表明，高脂飲食也會使血腦屏障完整性喪失和腦血流減少，進而導致認知障礙的發生[6]。由此可見，攝入過量脂肪對人體的負面作用不可忽視，因此降低畜禽肉及其肉制品的脂肪含量迫在眉睫。然而，降低脂肪含量會對肉及肉制品的滋味和口感等產生消極影響，因此，降低脂肪含量的同時，如何保持其原有口感和風味是食品行業亟待解決的問題。

本文從低脂畜禽的培育方法、脂肪替代物的分類兩方面介紹低脂畜禽及脂肪替代物的開發途徑，為低脂畜禽及脂肪替代物的研究發展提供理論依據，為飲食與健康提供有效的參考意見。

1 低脂畜禽的培育方法

1.1 飼養調控培育低脂畜禽

飼料為動物生長提供能量、蛋白質、脂肪、氨基酸、維生素和微量元素等基本成分，這些營養成分是動物生長的必需條件，它們決定動物的生長性能[7]。因此，通過調整飼料成分配比可以得到低脂畜禽。駱婉秋[8]研究高鐵含量飼糧對肉雞的影響，發現在日糧中添加高鐵類物質能夠抑制肉雞腹部脂肪組織的發育，顯著降低其脂肪含量，同時能夠抑制肝臟中脂肪酸合成酶等相關酶的活性和基因表達。這可能是因為鐵的添加可調節機體產熱、促進脂肪動員和能量消耗，且促進骨骼肌中解偶聯蛋白2、3 mRNA的表達[9]。Reis等[10]研究低脂干酒糟對幼公牛的影響，表明飼料中含有可溶性低脂干酒糟的公牛肌肉中n-6多不飽和脂肪酸含量和共軛亞油酸含量更高，且脂蛋白脂酶基因表達量較低。究其原因，可能是由于其高纖維和低能量的特性，降低了肌內脂肪含量[11]。湯佩芬等[12]在日糧中添加蠶豆替代豆粕，研究其對肉雞的影響發現，蠶豆組肉雞的腹脂含量降低，且飽和脂肪酸含量減少，多不飽和脂肪酸含量增加。Baldassini等[13]研究飼喂含干玉米麩質飼料對內洛爾公牛的影響發現，盡管對照組和干玉米麩質飼料組的牛背膘厚度相似，但在干玉米麩質飼料水平高于18%時，胸部背最長肌的脂肪含量減少，且脂肪酸分布改變。飼養調控培育低脂畜禽的相關研究見表1。

綜上所述，通過調整畜禽的飼料成分配比，可以調節相關酶的活性，進而影響畜禽脂肪的沉積及脂肪酸的組成，最終得到營養價值更高、生長特性差別不大甚至更好的低脂畜禽。但不同飼料所喂養的畜禽均存在缺陷，且向飼料中添加高鐵類物質、蠶豆等也會提高養殖成本，從而限制其大規模應用。

表 1 飼養調控培育低脂畜禽相關研究Table 1 Advantages and disadvantages of dietary intervention strategies for low-fat livestock and poultry

1.2 基因調控培育低脂畜禽

基因控制生物性狀的表達，也與動物脂肪的沉積有密切關系。Li等[18]在雞CCAAT增強子結合蛋白ζ（CCAAT enhancer binding protein ζ，C/EBPζ）基因的研究中發現，C/EBPζ基因是雞腹部脂肪沉積的潛在候選基因，將其標記輔助選擇可以實現未來的雞育種計劃。李祥坤等[19]在天農麻雞腹脂沉積候選基因表達水平和腹脂率的關系研究中發現，脂蛋白脂酶、脂滴包被蛋白、FTO基因、α-酮戊二酸依賴性雙加氧酶、過氧化物酶體增殖物激活受體γ的高表達量與腹脂率增加有很大關系，可以作為調控腹部脂肪沉積的候選基因。Pothakam等[20]在豬脂肪細胞因子白細胞介素-1A（interleukin-1A，IL-1A）和IL-6基因與肌間脂肪含量和脂肪酸組成的關系研究中發現，豬IL-1A基因多態性與肉豆蔻酸、棕櫚酸、棕櫚油酸和二十碳二烯酸水平有關，豬IL-6基因多態性揭示了肌內脂肪含量和高亞麻酸水平的進一步關聯。因此，豬IL-1A和IL-6基因可作為豬肌肉脂肪含量和脂肪酸組成遺傳改良的候選標記基因。基因調控培育低脂畜禽的相關研究見表2。

表 2 基因調控培育低脂畜禽相關研究Table 2 Advantages and disadvantages of gene regulation strategies for low-fat livestock and poultry

綜上所述，通過調控基因的表達，可以控制畜禽的脂肪含量及其組成，但成本較高，或許還會造成突變，對人體是否產生危害目前無法估量。此外，部分基因和脂肪的關系屬于推測，只是觀察到與脂肪含量相關，并未在實際生產中得到應用，目前還處于探索階段。

1.3 品種選育培育低脂畜禽

畜禽遺傳信息的差異使得不同品種的畜禽肉質有較大差別。為了從根本上得到低脂畜禽，品種選育成為一個有效的方法。Martins等[24]研究發現，胴體性狀受基因型的影響，與比薩羅（Bísaro，BI）和里巴特亞諾（Ribatejano，RI）豬相比，阿倫蒂亞諾（Alentejano，AL） 豬表現出較高的平均背脂肪厚度和肌內脂肪含量，而RI豬生長速度更快，瘦肉和脂肪的比例更高，背部脂肪厚度更低，更符合當下人們對低脂畜禽的要求。雖然AL和BI品種之間存在一些明顯差異，但是RI品種的肉質更符合期望，考慮是由于二者雜交所得的品質在大多數研究性狀中呈現中間特征。Franci等[25]研究發現，琴塔（Cinta Senese，CS）豬在樣本切割中具有最低的瘦肉率，且在腰長肌中，CS豬顯示出比大白（Large White，LW） 豬更高的脂肪含量，LW×CS豬有較低的脂肪含量，考慮是由于雜交品種顯示親本之間的中間值所導致的，與上述研究結果一致。品種選育培育低脂畜禽的相關研究見表3。

表 3 品種選育培育低脂畜禽相關研究Table 3 Advantages and disadvantages of crossbreeding strategies for low-fat livestock and poultry

綜上所述，不同的畜禽品種具有不同的肉質，通過品種培育可以得到低脂畜禽。其中雜交是很好的方法，所得品種的性狀通常呈現中間特征，得到脂肪含量低卻口感較好的雜交品種，但缺點是前期需要大量的投入，且雜交后代是否存在疾病或缺陷未知，因此需要進一步探索。

2 脂肪替代物的分類

脂肪替代物是指具有脂肪特有的物理和感官性質、能夠提供能量且可以被人體消化吸收、可用來替代食品中脂肪的物質[29]，它可以產生類似于脂肪的外觀和滋味，能夠模擬肉制品中脂肪的感官特性和質構特性[30]，因此它的使用不僅降低了肉制品中的脂肪含量，還改善了肉制品品質特性。脂肪替代物主要包括蛋白質基質類、碳水化合物基質類、脂肪基質類及新型脂肪替代物，其中新型脂肪替代物由于能夠更好地模擬動物脂肪口感，也有效彌補了前3 種脂肪替代物的弊端，因此得到了廣泛應用。

2.1 蛋白質基質類

蛋白質基質類是將蛋白質經過物理或化學處理后得到，主要是將一些富含蛋白的物質加工成微小的顆粒，模擬脂肪的特性[31]。由于植物蛋白價格便宜、富含營養成分且不含膽固醇等優勢，在蛋白質基質類肉制品中得到了廣泛應用[32]。方媛媛[33]向低脂肉丸中加入不同比例大豆分離蛋白替代脂肪，顯著降低了肉丸的脂肪含量，并且未對整體可接受性造成負面影響。另外，大豆分離蛋白的添加改善了肉丸的硬度、黏聚性、咀嚼性及持水性能，這可能是由于脂肪的減少和大豆分離蛋白的添加使得肉制品體系中凝膠結構更加緊實、穩固。但植物蛋白的使用也會有一些弊端，如會對原有食品的風味造成掩蓋，且高溫條件下蛋白會變性，不能用于油炸等高溫處理，同時部分蛋白，如大豆蛋白還會造成過敏等問題，因此植物蛋白的功能特性還需要進一步改善[29]。

2.2 碳水化合物基質類

碳水化合物基質類替代物可以與大量水結合，使其具有類似脂肪的流動性、口感和質構，可用來代替脂肪并減少食品熱量，熱值一般為0～16.8 kJ/kg[29]。 Rather等[34]在黃原膠對印度乳化低脂肉制品的影響中發現，黃原膠的添加能有效降低脂肪含量，且不影響脂肪酸組成；另外，添加1.5%黃原膠的低脂組可以觀察到膽固醇含量顯著下降及較低膽固醇氧化產物的產生。因此，黃原膠可以作為脂肪替代物應用到肉制品中，且其與其他膠體復配可能會起到協同作用，可以進一步研究。Carvalho等[35]在牛肉漢堡中用水化小麥纖維部分替代脂肪，研究發現，替代比例越大，脂肪含量越低，因而隨后產生的熱量越小，且直到纖維質量分數為4.69%，牛肉漢堡的感官可接受性均與對照組沒有顯著差異。綜上所述，碳水化合物基質類可以模擬脂肪，不僅能夠改善肉制品的品質特性，還保持了其口感和風味。另外，碳水化合物基質類被公認為是食用最安全的脂肪替代物，除聚糊精外，所有碳水化合物類脂肪替代物都能被完全消化，但缺陷是存在膠束感和淀粉煳味，且不能用于溶解油溶性風味物質，另外，與蛋白質基質類脂肪替代物一樣，不能用于高溫油炸食品[29]。總的來說，近些年在多糖、膠體等方面的研究較多。

2.3 脂肪基質類

脂肪基質類物質包括脂肪酸酯化得到的一類產品，由于理化性質類似于油脂，且所含有的酯鍵可以抵抗人體內脂肪酶的催化水解而不易被人體吸收[36]，還包括植物油直接加工制備而成的產品，后者由于操作簡單，得到更加廣泛的應用。例如，Paneras等[37]在用植物油替代豬背膘制備低脂法蘭克福香腸的研究中發現，含有橄欖油、玉米油、葵花籽油或大豆油的法蘭克福香腸，其脂肪含量、飽和脂肪酸含量、膽固醇含量和熱量減少，肉蛋白含量提高，考慮是由于植物油的添加減少了蛋白質的損失。因此，脂肪基質類脂肪替代物不僅能提高產品的感官特性和質構特性，而且能夠作為一種功能性物質來保證肉制品的營養功能價值[38]。但直接加入會有弊端，例如，用植物油直接替代固體脂肪會對食品質量產生不利影響，其中較高的不飽和脂肪酸含量不利于室溫下形成結構[39]。但有研究表明，經過預乳化可以顯著改善這一缺陷[40]。因此，脂肪基質類替代物需要在制備工藝上進一步改善，才能更好地用于模擬脂肪。

2.4 新型脂肪替代物

2.4.1 乳化液型脂肪替代物

預乳化脂肪的研究多以非肉蛋白或肌原纖維蛋白本身作為乳化劑，通過乳化形成脂肪球膜蛋白，再通過二硫鍵或其他力相互作用與連續相蛋白基質相連[41]。即將適量乳化劑加入油相與水相互不相溶的液體中，之后經過一定的加工處理，可以使其形成均質的分散體 系，其中乳化劑起到乳化、助溶、抗老化、發泡和消泡作用[42]。Araújo等[43]在添加雞爪膠原蛋白的低脂雞肉香腸品質研究中發現，添加7.5%脂肪和7.5%雞爪膠原蛋白的處理組和添加15%脂肪的對照組乳狀液穩定性接近，考慮是由于膠原蛋白所具有的乳化性和凝膠性，且處理組的致動脈粥樣硬化和血栓形成風險最低，更符合低脂、健康的要求。Barros等[44]在牛肉漢堡中使用虎堅果油乳化液替代脂肪，研究發現，虎堅果油乳化液影響牛肉組分，并降低脂肪和蛋白質含量。降低蛋白質含量使得營養成分降低，需要進一步改善。乳化液型脂肪替代物在肉制品中應用的相關研究見表4。

綜上所述，乳化液型脂肪替代物可以有效替代肉制品中的動物脂肪，同時改善其質構和營養特性，抑制脂質氧化，部分還能提高物理穩定性。且安全、天然、營養、多功能的食品乳化劑及其復配技術具有很大的潛力，是未來的發展趨勢[45]。不足之處在于需要控制脂肪替代比，且部分會增加蒸煮損失，降低某些品質特性。總的來說，乳化液型脂肪替代物具有很好的研究前景。

表 4 乳化液型脂肪替代物在肉制品中的應用相關研究Table 4 Advantages and disadvantages of emulsion-based fat substitutes in meat products

2.4.2 凝膠型脂肪替代物

凝膠指一定濃度的高分子溶液或溶膠，在適當條件下失去流動性，最終整個體系變成一種外觀均勻并保持一定形態的彈性半固體[60]。凝膠食品具有高水分含量、低能量、口感宜人、質構特性獨特等優點[61]。特殊的結構質地使其成為低脂肉制品中動物脂肪替代物的一種很好的選擇。Kwon等[62]在以乳清蛋白和十二烷基硫酸鈉制備的凝膠作為脂肪替代物的應用研究中發現，添加十二烷基硫酸鈉到乳清分離蛋白中可以增加膠凝性，減少聚集；且添加凝膠的低脂香腸在蒸煮損失、乳化穩定性、硬度和咀嚼性等品質特性方面均有顯著改善。Pintado等[63]將奇亞籽和燕麥乳劑凝膠作為新型動物脂肪替代品和保健生物活性物質應用在香腸配方中，發現凝膠提高了不飽和脂肪酸的含量，且降低了蒸煮損失；雖然影響了微生物計數和感官特性，但是所有香腸的感官評價結果都被判定是可接受的。凝膠型脂肪替代物在肉制品中應用的相關研究見表5。

綜上所述，凝膠型脂肪替代物可以模擬動物脂肪固體的性質，改善其品質特性，部分還能提高抗氧化能力。且不同原料制備的凝膠用來替代脂肪，大多可以 保持或改善肉制品的營養和質構特性，因此，凝膠型脂肪替代物有很大的發展潛力。但不同凝膠種類和添加量對肉制品的品質會產生很大影響，且部分會影響硬度等品質特征，因此凝膠型脂肪替代物還需要不斷研究。

表 5 凝膠型脂肪替代物在肉制品中的應用相關研究Table 5 Advantages and disadvantages of gel-based fat substitutes in meat products

3 結 語

近些年，人們對飲食健康的關注度逐漸增加。畜禽肉及其肉制品雖然營養價值很高，但其中高脂肪含量是過度肥胖、代謝性疾病、心腦血管疾病等的誘導因素。本文論述低脂畜禽及脂肪替代物的開發途徑，為降低畜禽肉及其肉制品中脂肪含量提供了新的思路，但是也存在一些問題。飼養和基因調控以及品種選育雖然可以有效降低畜禽肉中脂肪含量，但動物飼養的周期太長，成本較高，且基因調控容易引起基因突變，品種選育所得畜禽存在未知缺陷等，目前更多處于研究階段。蛋白質基質類、碳水化合物基質類及脂肪基質類可以有效減少肉制品中的脂肪含量，但每種方法都存在各自的弊端，不利于實際生產。最近興起的乳化液型和凝膠型脂肪替代物能夠更好模擬動物脂肪，不僅可以有效降低肉制品中脂肪含量，還可以緩解脂肪降低所導致的品質劣變，改善肉制品的質構、營養及感官特性。因此具有很好的發展前景。

低脂畜禽及脂肪替代物滿足當代人們對健康飲食的要求，具有很好的發展潛力。未來對其的研究應該更多集中在以下方面：1）飼養、基因調控及品種選育可以有效降低畜禽肉脂肪含量，但存在實際生產受限的問題，未來應該在理論的基礎上加大其實際應用；2）新型脂肪替代物應為主要的研究方向，更多的脂肪替代物類型及加工方式應該被研究；3）新型脂肪替代物較多應用在肉糜制品中，可以進一步研究其在各類產品中應用的效果，對其進行改善；4）目前關于人體對低脂肉及低脂肉制品消化吸收的研究較少，可以建立體外模型，更好探究其功能特性。綜上所述，低脂畜禽及脂肪替代物是一個具有較高研究價值的方向，具有廣闊的發展前景。