1、拟攻读博士学位科学计划书计划书题目：食用油中不饱和脂肪酸热致异构化形成机理的研究一、立题依据1.1 研究的背景食用油是日常生活中不可或缺的重要食物，其主要成分油脂（脂肪）是生命新陈代谢必不可少的能源物质和营养元素。我国是食用油的消费大国，年食用油消费量超过了 2600 万吨，居世界首位 1。近年来，由于大量引进先进的技术装备和加工工艺，我国食用油的加工能力和生产技术水平得到了较大的提升。虽然我国食用油脂加工业发展迅猛，但目前食用油脂的产品品质并不乐观。油脂的产品质量问题主要集中在过氧化值、酸价、溶剂残留量、苯并芘、黄曲霉毒素等指标的超标 2。但随着人们对营养和健康越来越重视，对食用油的品质提出
2、了更高的要求。随着有关反式脂肪酸（TFAs）对人体健康有害的报道越来越多，油脂在加工过程中异构化形成的也引发了政府、学者和消费者越来越广泛的关注。反式脂肪酸（trans fatty acids, TFAs）是不饱和脂肪酸的一种，是所有含有反式非共轭双键的不饱和脂肪酸的总称，因其与碳链双键相连的氢原子分布在碳链的两侧而得名 3。反式脂肪酸虽然也属于不饱和脂肪酸，但反式双键的存在使脂肪酸的空间构型产生了很大的变化，脂肪酸分子呈刚性结构，性质接近饱和脂肪酸。空间结构的改变使反式脂肪酸的理化性质也产生了极大改变，最显著的是熔点，一般反式脂肪酸的熔点远高于顺式脂肪酸，如油酸（oleic acid）的熔点
3、是 13.5 ，室温下呈液体、油状，而反式油酸（elaidic acid）的熔点为 46.5 ，室温下呈固态、脂状 4。目前反式脂肪酸主要有四个来源：天然存在 5、油脂氢化 6、油脂精炼 7和食品加工。天然的 TFAs 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，但含量低。美国食品和药品管理局（的一些专家提出异议，认为来自于反当动物的反式油酸不应该包括在的定义内，因为这种在体内代谢过程中可以通过去饱和而转化成共辄亚油酸。油脂的氢化就是将氢加成到脂肪酸链的双键上，在此过程中一部分双键被饱和，另一部分双键发生位
4、置异构或转变为反式构型（即为 TFAs） 。据报道，由于加工方式、加工原料、食品种类、地域、制造商等诸多因素的影响，氢化油反式脂肪酸含量在 5%45%之间，最高可达 65%。在植物油脂精炼脱臭过程中，通常需要高温（250 以上）加热 2 h，高温脱臭后的油脂中 TFAs 含量可增加 1 4%。日常食用的很多加工食品中存在含量不等的 TFAs，主要来自配料中存在的和加工过程生成的。一些培烤和油炸食品如油饼、丹麦焰饼、炸鸡、炸土豆条等，以及假奶酷、人造奶油、冰琪淋、糖果等食品的 TFAs 含量可能较高，其中有很大部分是由于加工时使用了部分氧化油脂所致，也有的是加工过程中由于热作用产生的，其 TFA
5、s 含量随氣化油用量和饱和度的不同而产生较大差异。未添加氧化油脂的焙烤食品中 TFAs 主要产生于加热过程，食物高温烹调过程中可遇到光、热和其它催化作用，顺式脂肪酸在这些因素的作用下，通过异构化转变为 TFAs8-9。自上世纪 90 年代,Mensink 和 Katan10关于反式脂肪酸与血脂关系的报告引发了学术界和政府团体的激烈争论后，反式脂肪酸的营养与安全评价一直备受关注。从目前各国的研究结果来看几乎可以肯定，反式脂肪酸对健康有害无利，其对健康的影响可能有多个方面，目前资料多集中在心血管疾病 11、糖尿病 12、癌症 13、胆囊疾病 14、影响生长发育 15等方面。1.2 国内外现状国外已
6、有大量的相关研究报道，但我国对反式脂肪酸的研究起步较晚，相关的研究报道较少。目前，关于油脂加工过程中 TFAs 变化的研究多集中在加热温度、时间、食品油种类等影响因素，而关于其形成机制的研究较少。苏德森等 16对花生油、大豆油、菜籽油、玉米油和葵花籽油分别进行加热试验，采用气相色谱法测定其不同加热温度和不同加热时间脂肪酸组成，分析研究食用油中 TFAs 形成和变化特点及其影响因素。结果表明食用油加热至300时，其含量是未加热时的 2 倍以上；随着加热温度的升高或加热时间的延长，食用油中 TFAs 种类和含量都增加。王建清等 17应用毛细管气相色谱法对源自肯德基的生熟炸鸡油进行了脂肪酸及 TFA
7、s 定性、定量分析，结果表明肯德基炸鸡油脂肪酸组分含有反式亚油酸、亚麻酸约 1%，熟油比生油含更多的TFAs，煎炸过程中会产生少量 TFAs。王维涛等 18釆用气相色谱法分析了玉米油、鱼油调和油在不同煎炸温度和时间条件下油脂中 TFAs 的变化，结果显示高温条件下煎炸食品将导致油脂热氧化裂变。煎炸温度低于 220 、时间小于2 h 时，油脂中 TFAs 总含量上升缓慢；在温度大于 220 、时间大于 2 h 条件下煎炸，油脂的含量能迅速增至原油中含量的 2 到 3 倍。周厚德等 19研究了煎炸条件对精炼光皮树油中 TFAs 的影响，结果表明，加热温度对光皮树油中TFAs 的生成量影响显著。等在
8、对大豆油的研究中，证实了高温油炸可以使亚油酸和亚麻酸的双键结构由顺式变为反式。另有研究表明 14-15，在高温油炸过程中，食用油中的反油酸随着油炸时间的延长而显著增加。1.3 主要参考文献1 陈晨. 中国食用油产业的国际地位及进口安全研究D. 浙江大学, 2011.2 刘天益. 我国食用油脂质量安全现状和对策 J. 农产品加工学刊, 2011(5):78-80.3 Food drug Administration H. Food labeling: trans fatty acids in nutrition labeling, nutrient content claims, and hea
9、lth claims. Final rule.J. Federal Register, 2003, 68(133).4 赖晓英, 武德银, 伍飏,等. 反式脂肪酸的危害及其检测方法J. 现代食品科技, 2007, 23(2).5 Proell J M, Mosley E E, Powell G L, et al. Isomerization of stable isotopically labeled elaidic acid to cis and trans monoenes by ruminal microbes.J. Journal of Lipid Research, 2002, 43
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13、 M, et al. Association between trans fatty acid intake and 1-year risk of coronary heart disease in the Zutphen Elderly Study: a prospective population-based studyJ. Lancet, 2001, 357(9258):746-51.12Lefevre M, Lovejoy J C, Smith S R, et al. Comparison of the acute response to meals enriched with cis
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15、ternal Medicine, 2005, 165(9):1011-5.14King I B, Kristal A R, Schaffer S, et al. Serum trans-fatty acids are associated with risk of prostate cancer in beta-Carotene and Retinol Efficacy Trial.J. Cancer Epidemiology Biomarkers & Prevention, 2005, 14(4):988-92.15Mojska H. Influence of trans fatty aci
16、ds on infant and fetus development.J. Acta Microbiologica Polonica, 2003, 52 Suppl:67-74.16苏德森, 陈涵贞, 林虬 ,等. 食用油加热过程中反式脂肪酸的形成和变化J. 中国粮油学报, 2011, 26(1):69-73.17王建清, 张玉, 陶秋. 气相色谱法分析炸鸡油中脂肪酸及反式脂肪酸J. 现代农业科技, 2011(17):327-328.18王维涛, 李桂华, 赵芳,等. 煎炸条件对油脂中反式脂肪酸及氧化物影响的研究J. 河南工业大学学报(自然科学版), 2011, 32(3):21-25.19周
17、厚德, 刘玉环, 彭红 ,等. 煎炸条件对精炼光皮树油中反式脂肪酸的影响J. 中国油脂, 2010, 35(5):23-26.20Bansal G, Zhou W B, Tan T W, et al. Analysis of trans fatty acids in deep frying oils by three different approaches.J. Food Chemistry, 2009, 116(2):535-541.21Wakako T, Akiko M, Kaori U. Formation of trans fatty acids in edible oils dur
18、ing the frying and heating processJ. Food Chemistry, 2011, 123(4):976-982.二、本课题研究意义、研究目的及研究内容随着我国人民生活水平的不断提高和饮食结构的调整，TFAs 作为诸多疾病的危险因素，近些年来已经引起了来自政府部门、学者、企业和消费者越来越多的广泛关注。而目前的研究又主要集中在油脂氢化加工方面，而针对食品加工过程中 TFAs 的变化以及对油炸等热加工过程中形成的控制缺乏系统的研究。特别是有关油脂在高温加热过程中不饱和脂肪酸的异构化机理报道较少。研究加热及食品油炸过程中油脂成分的变化，了解 TFAs 的形成途径，
19、并寻找控制措施，对于引导消费者健康合理的膳食和有效预防心血管疾病具有十分重要的理论价值和实际意义。本课题研究的主要内容：（1） 反式脂肪酸分析检测方法的建立（2） 食用油中不饱和脂肪酸热致异构化关键影响因素的研究（3） 食用油中不饱和脂肪酸热致异构化反应途径机理的研究（4） 食用油中不饱和脂肪酸热致异构化形成的动力学研究（5） 控制不饱和脂肪酸形成的研究三、可行性分析、预期目标3.1 可行性分析（1） 理论上和方法上的可行性：目前关于食用油加工过程中不饱和脂肪酸异构化的研究较少，弄清其反应途径的机理对于控制 TFAs 的形成具有重要的意义。此外关于食用油加工过程 TFAs 含量变化的研究已取得一定的进展，综合分析在理论上具有可行性。（2） 有良好的团队构成与设备保证：近年来，本人所申请的团队在食用油方面的研究也取得了重大进展。此外该团队所在单位具有开展本项目研究的硬件条件，拥有多种国内外先进仪器设备。3.2 预期目标（1） 建立准确、可靠的检测 TFAs 的方法（2） 阐明食用油加工过程中 TFAs 形成的机理（3） 找到控制TFAs形成比较好的方法
