花生食品分会

新型功能油脂结构脂质的生产和应用

创建时间:2024-03-22 16:44

结构脂质是将具有特殊营养或生理功能的脂肪酸结合到甘油骨架的特定位置,从而改变天然脂质中脂肪酸的组成和位置,最大限度地发挥各种脂肪酸生理功能和营养价值的新型脂质。下面介绍两种新型结构脂质:甘油二酯和中长链甘油三酯的生产和应用。

图1 酯交换示意图

甘油二酯

天然食用油的主要成分是甘油三酯,甘油二酯是天然植物油脂的微量成分及体内脂肪代谢的内源中间产物,是公认安全(GRAS)的食品成分。在常见天然植物油中含量一般为1%~10%。甘油二酯,是一类甘油三酯中一个脂肪酸被羟基取代的结构脂质,甘油骨架上只有两个脂肪酸。在研究中,膳食甘油二酯具有减少内脏脂肪、抑制体重增加、降低血脂的作用,因而受到广泛的关注。

合成及纯化方法

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合成甘油二酯主要的方法主要有甘油解、酯化和水解,或者采用其中两种方法的结合。这些制备方法主要分为化学催化和酶催化。化学甘油解法经常被用于工业中,因为它能够生产各种具有不同物理性质的甘油二酯油产品,用于各种食品应用。通过化学甘油解法合成甘油二酯是在高温(210~260℃)下进行的,在大多数情况下,需要加入化学催化剂。化学甘油解的一个缺点是碱催化剂的使用。这些催化剂需要在反应结束后中和或去除,因为它们会引起逆向反应,从而影响感官性能,如最终产品的肥皂味和颜色的不稳定性。此外,甘油解是在高温下进行的,这可能是该方法的另一个缺点。高温使热敏多不饱和脂肪酸变质,引起不良的酰基迁移副反应,使最终油品质量发生变化,使甘油二酯得率降低。

利用脂肪酶催化合成甘油二酯具有较化学法更温和的反应温度、酶的区域选择性和可重复利用性等优点。酶促甘油解、酯化、水解所需的反应温度范围分别为40~80℃、25~65℃、30~65℃。在温和的温度下合成甘油二酯,可以减少热敏性组分的劣化,降低生产成本,生产出得率高、纯度高的甘油二酯。酶法由于温和的操作温度降低了甘油酯的生产成本,使得酶促甘油解生产甘油二酯意义重大。一般产生的甘油二酯产量在20%~60%,经纯化后可达到80%以上的甘油二酯含量。该过程既可以在有溶剂的情况下进行,也可以在无溶剂的体系中进行。图2和图3分别是暨南大学油料生物炼制和营养创新团队应用于甘油二酯酶催化合成的鼓泡式反应器和固定床酶反应器简图。

甘油二酯合成以后通常需要纯化以提高甘油二酯的含量,或者去除游离脂肪酸等成分。常用的纯化方法包括分子蒸馏、柱层析、溶剂分离和超临界流体技术等。

图2 酶法催化酯化反应设备——鼓泡式反应器

图3 酶法催化酯交换中试设备——固定床酶反应器
 

应用

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甘油二酯的双亲性在于其结构中存在一个亲水羟基和两个疏水脂肪酸,从而稳定乳状液体系中的油/水液滴。第一个将甘油二酯用作乳化剂的专利公布于1992年,可用于搅打奶油、冰淇淋和咖啡奶油一些含油食品中。甘油二酯可以作为一种晶体改性剂加入到食品,能够调节各种脂肪结晶过程,包括晶体形状和数量的变化、熔点和固体脂肪含量。例如,在冰淇淋中,甘油二酯可以用作冰淇淋包衣脂肪,与可可黄油包衣脂肪相比,甘油二酯冰淇淋包衣脂肪质地更柔软,在口中迅速熔化、口感更丝滑。在人造黄油生产中加入甘油二酯能够通过抑制从β′到β晶体的晶型转变来稳定脂肪中的亚稳态多晶,从而解决人造黄油在储存期间的后硬化问题。小针状β′晶体赋予人造黄油光滑的纹理和更好的感官性能。富含甘油二酯的食用油已在我国、日本和美国市场上销售。

中长链甘油三酯

中长链甘油三酯是一种同时含有中链脂肪酸和长链脂肪酸的结构脂质。中链脂肪酸由于不依赖肉毒碱而直接进入肝细胞线粒体内进行β氧化,可作为快速供能物质,长链脂肪酸可为人体提供必需脂肪酸(亚油酸和α-亚麻酸)。此外,可控制体重、体脂肪和改善载脂蛋白代谢,是一类兼预防和控制肥胖症等慢性疾病的功能性成分。
中长链甘油三酯可应用于食品及医药行业,如食品中常用于人造奶油、起酥油及烹制用油。中长链甘油三酯可以椰子油、棕榈仁油和菜籽油为原料通过化学酯交换制备而得。其口味清淡,热稳定性强,适用于制作巧克力奶油蛋糕、糖果等。
在医药行业,中长链甘油三酯可用作脂肪乳剂。脂肪乳是一种静脉注射乳剂,被广泛应用于临床肠外营养,主要用于肝功能不全、肾功能不全、糖尿病酮中毒患者,体弱婴幼儿,危重病人等。中长链甘油三酯的脂肪乳剂可安全有效地为手术后病人提供能量。

文章来源:食品学界