◎ 陳清平，沈俊毅

（上海市虹口區(qū)疾病預(yù)防控制中心，上海 200082）

加工食品（如烘焙食品、油炸食品）越來越受到消費者的歡迎，在人們?nèi)粘z入中占的比重越來越大。在食品工業(yè)中，通常需要植物油氫化來生產(chǎn)半脂肪食品，如人造黃油、餅干、油炸快餐、煎餅、煎蛋卷等，以此改善食品風(fēng)味并延長產(chǎn)品的保質(zhì)期。此外，為了增強食用油中不飽和脂肪酸的穩(wěn)定性，植物油通過氫化生產(chǎn)起酥油或人造黃油，氫化過程易導(dǎo)致順式脂肪酸異構(gòu)化，使得反式脂肪酸含量普遍較高[1-2]，部分氫化植物油中反式脂肪酸的含量可高達60%，反式十八烯酸的不同亞型占總反式脂肪酸含量的80%～90%[3]。而越來越多的研究證明反式脂肪酸會對人的身體健康產(chǎn)生危害，引發(fā)肥胖癥、心血管疾病、癌癥、糖尿病和冠心病等疾病[4-7]。因此，世界許多國家針對反式脂肪酸攝入制定了法規(guī)，同時加強了食品中反式脂肪酸的含量檢測，以控制食品反式脂肪酸的含量攝入。目前反式脂肪酸的研究集中在危害及其檢測方法等方面，但是對反式脂肪酸的抑制生成途徑的總結(jié)、檢測分析方法優(yōu)缺點的匯總和適用性以及新型聯(lián)用技術(shù)原理介紹較少?；诖耍疚脑诰C述國內(nèi)外文獻研究的基礎(chǔ)上，從反式脂肪酸性質(zhì)、對人體危害、反式脂肪酸的抑制生成途徑、檢測分析方法優(yōu)缺點的匯總和適用性、新型聯(lián)用技術(shù)原理等方面進行綜述，旨在為控制加工食品中反式脂肪酸含量、保護人體健康提供理論指導(dǎo)和參考。

1 反式脂肪酸結(jié)構(gòu)性質(zhì)及形成方式

1.1 反式脂肪酸結(jié)構(gòu)性質(zhì)

反式脂肪酸是脂肪酸的一種。脂肪酸根據(jù)碳氫鏈的飽和程度可分為飽和脂肪酸和不飽和脂肪酸，不飽和脂肪酸又根據(jù)含有的雙鍵數(shù)目分為單不飽和脂肪酸（碳氫鏈上只有一個雙鍵）和多不飽和脂肪酸（碳氫鏈上有兩個及以上雙鍵）[8-9]。不飽和脂肪酸結(jié)構(gòu)中，碳碳雙鍵的存在限制了雙鍵碳原子的旋轉(zhuǎn)，造成碳鏈的空間異構(gòu)化；當(dāng)碳碳雙鍵上的氫原子在雙鍵的同一側(cè)時，碳鏈會以盤旋的形式構(gòu)成空間結(jié)構(gòu)，此時為順式脂肪酸；當(dāng)氫原子在雙鍵的兩側(cè)時，碳鏈會以直鏈結(jié)構(gòu)的形式存在，此時為反式脂肪酸，其空間結(jié)構(gòu)與飽和脂肪酸相似，成線性[10-11]。反式脂肪酸、順式脂肪酸和飽和脂肪酸結(jié)構(gòu)示意圖見圖1。

圖1 順式脂肪酸、反式脂肪酸和飽和脂肪酸結(jié)構(gòu)對比圖

分子結(jié)構(gòu)的差異導(dǎo)致化合物的性質(zhì)不同，順式脂肪酸形成的油脂多為液態(tài)，擁有較低熔點；而反式脂肪酸的油脂多為固態(tài)和半固態(tài)，擁有較高熔點。

1.2 反式脂肪酸的形成

食品中的反式脂肪酸一般通過不飽和脂肪酸異構(gòu)化產(chǎn)生，包含兩種發(fā)生途徑：瘤胃生物氫化和加工誘導(dǎo)的異構(gòu)化。瘤胃生物氫化產(chǎn)生的反式脂肪酸屬于天然來源，多存在于反芻動物（如牛、馬、羊）的肉和乳制品中，含量較少。反芻動物反式脂肪酸中最主要的反式異構(gòu)體是反異油酸。不飽和脂肪酸加工誘導(dǎo)異構(gòu)化產(chǎn)生的反式脂肪酸屬于工業(yè)來源，也是食品中反式脂肪酸的主要來源，主要發(fā)生于油脂加工過程，該過程產(chǎn)生的反式脂肪酸占總膳食反式脂肪酸的80%[12]。在加熱過程中，不飽和脂肪酸的雙鍵依次通過異構(gòu)化生成單反異構(gòu)體、雙反異構(gòu)體和多反異構(gòu)體[13]。研究表明，反式脂肪酸多由單不飽和脂肪酸（C18 ∶1）和多不飽和脂肪酸（C18 ∶2，C18 ∶3 等）異構(gòu)化形成，主要異構(gòu)化為反式C18 ∶1，反式C18 ∶2 和反式C18 ∶3 異構(gòu)體。油脂精煉、氫化、煎炒和油炸等過程易產(chǎn)生反式脂肪酸[14]。CUI 等[14]采用氣相色譜串聯(lián)質(zhì)譜法（Gas Chromatography-Tandem Mass Spectrometry，GC-MS）研究了煎炸工藝對10 種植物油（花生油、大豆油、菜籽油、玉米油、葵花籽油、米糠油、橄欖油、芝麻油、亞麻籽油、牡丹籽油）脂肪酸組成的影響。結(jié)果表明，菜籽油在蔬菜色拉油中反式脂肪酸含量最高，占總脂肪酸的2.88%；葵花籽油在炒制和煎炸后的反式脂肪酸含量從0%分別增加到1.53%和1.29%；花生油在油炸12 h 時反式脂肪酸含量最低，為0.74 mg·g-1。MANZOOR 等[15]研究油炸頻率對油炸油和用這些油炸的食物中反式脂肪酸形成的影響。結(jié)果表明，油炸時間的增加導(dǎo)致反式脂肪酸含量增加，其中反式18 ∶1 濃度較高（0.87%～2.41%），其次是反式18 ∶3（0.38～1.70%）和反式18 ∶2（0.22%～1.37%），反式18 ∶2 的生成速率相對較快；與芥末油食品相比，用于油炸富含脂肪的食物的大豆油積累的反式脂肪酸含量最高，其次是蛋白質(zhì)、碳水化合物和植物性食品；在大豆油和芥末油中煎炸魚片時，每30 min 煎炸1 次、2 次和3 次的反式脂肪酸含量分別增加了2.56、2.98、3.29 倍和2.38、2.70 和3.15 倍。因此，食物的類別和油脂的脂肪酸組分及油炸次數(shù)對油炸過程中反式脂肪酸的形成起著關(guān)鍵作用。

2 反式脂肪酸的危害

流行病學(xué)研究表明，反式脂肪酸會增加肥胖癥、癌癥、不孕癥、糖尿病、心血管疾病、冠心病等的風(fēng)險[6-7,16-19]，也有可能與中年女性抑郁癥相關(guān)[5]。相關(guān)研究顯示，反式脂肪酸攝入量每增加2%，心血管疾病的風(fēng)險就會增加23%[20]；每天攝入5 g 反式脂肪酸會使罹患缺血性心臟病的風(fēng)險增加25%[21]。有相關(guān)對比研究發(fā)現(xiàn)，紐約州內(nèi)與沒有工業(yè)反式脂肪酸限制的地方相比，對工業(yè)反式脂肪酸有3 年或更長時間限制地區(qū)的居民的心肌梗死發(fā)病率平均降低了7.8%，心血管疾病死亡率降低了4.5%[22-24]。

3 反式脂肪酸生成抑制途徑和替代物

鑒于攝入反式脂肪酸對健康的不利影響，科學(xué)家在減少食品反式脂肪酸含量方向有諸多研究。關(guān)于控制加工食品內(nèi)反式脂肪酸攝含量的相關(guān)研究主要分為兩類。①抑制加工食品過程反式脂肪酸的生成量，以減少人類反式脂肪酸的攝入。②尋找反式脂肪酸替代品。

3.1 反式脂肪酸生成抑制途徑

根據(jù)反式脂肪酸生成途徑研究減少反式脂肪酸產(chǎn)生的方法，一般通過煉油過程的優(yōu)化控制、添加添加劑等方式抑制或減少反式脂肪酸的產(chǎn)生。煉油除臭過程溫度過高，易產(chǎn)生反式脂肪酸。研究結(jié)果表明，當(dāng)除臭過程中溫度控制在230 ℃以下時，油原料的不飽和脂肪酸組成與反式脂肪酸的類型有關(guān)，并且與反式脂肪酸的產(chǎn)生量成正比，與反式脂肪酸的含量成正比[13]。因此，在除臭過程通過優(yōu)化控制溫度，能夠盡可能地減少反式脂肪酸的產(chǎn)生。此外，一些添加劑[25-27]如丁基羥基茴香醚、二丁基羥基甲苯、叔丁基對苯二酚、白藜蘆醇、植物甾醇、維生素E 和迷迭香提取物等具有抑制反式脂肪酸產(chǎn)生的作用。但是丁基羥基茴香醚、二丁基羥基甲苯、叔丁基對苯二酚等是人工合成添加劑，長期使用會累積毒性；而白藜蘆醇、植物甾醇等一些天然添加劑已有成為研究熱點的趨勢，比如李甜等[26]研究發(fā)現(xiàn)白藜蘆醇可以降低異構(gòu)化反應(yīng)的速率，提高反式脂肪酸形成的能壘，從而顯著抑制花生油中反式脂肪酸的形成，且對總反式脂肪酸的抑制率隨著溫度的增加而減少，最高為30.30%。

3.2 反式脂肪酸替代物

在研究消除食品加工過程反式脂肪酸生成的過程中，有另一種新途徑進入研究視野，即尋找氫化油替代物，一般利用酯交換技術(shù)制備反式脂肪替代品。由于脂肪酸在甘油分子上的位置對于制備出具有反式脂肪替代品所需的適當(dāng)物理性質(zhì)的脂肪非常關(guān)鍵，該技術(shù)核心是脂肪酸在三酰甘油分子上的重新排列[28]。硬脂酸和棕櫚酸都是飽和脂肪酸，通常用于酯交換反應(yīng)。雖然這些替代品可以減少反式脂肪酸對人類健康的影響，但是替代品對人類健康的影響還有待進一步研究。

4 國內(nèi)外對反式脂肪酸的防控法規(guī)

許多國家已采取行動限制或消除食品供應(yīng)中工業(yè)生產(chǎn)的反式脂肪酸。世界衛(wèi)生組織和多個國家均給出膳食指南建議[29]，將反式脂肪酸攝入量限制在總熱量攝入的1%以下，以降低慢性病風(fēng)險[30-31]。反式脂肪酸的供能比是指反式脂肪酸提供的能量占膳食攝入總能量的百分比。在歐洲一些國家，如丹麥要求反式脂肪供能比小于2%；英國醫(yī)用食品與營養(yǎng)政策委員會建議將反式脂肪酸供能比限定在2%以下；法國食品安全局反式脂肪酸的健康風(fēng)險與效益分析報告中建議反式脂肪酸攝入不宜超過2%；在澳大利亞、奧地利、匈牙利、冰島、挪威和瑞士等國家，食品中幾乎禁止含有反式脂肪酸[18,32]。

我國為降低人們反式脂肪酸的攝入量，保護消費者健康，發(fā)布并實施了《食品安全國家標(biāo)準(zhǔn) 預(yù)包裝食品營養(yǎng)標(biāo)簽通則》（GB 28050ü 2011），該通則規(guī)定：食品配料含有或生產(chǎn)過程中使用了氫化和（或）部分氫化油脂時，在營養(yǎng)成分表中還應(yīng)標(biāo)示出反式脂肪（酸）的含量。以能量和營養(yǎng)成分功能聲稱時，使用“每天攝入反式脂肪酸不應(yīng)超過2.2 g”“反式脂肪酸攝入量應(yīng)少于每日總能量的1%”等標(biāo)準(zhǔn)用語，以此作為降低反式脂肪酸攝入和保護消費者健康的一項措施。此外，我國也規(guī)定嬰幼兒配方食品中反式脂肪酸低于總脂肪酸的3%[33]。

為了解我國居民反式脂肪酸攝入量，2013 年我國食品安全風(fēng)險評估中心發(fā)布《中國居民反式脂肪酸膳食攝入水平及其風(fēng)險評估》，指出加工食品是城市居民膳食反式脂肪酸攝入的主要來源，占總攝入量的71.2%；威化餅干、夾心餅干、奶油蛋糕等烘焙食品中反式脂肪酸含量較高，糕點、餅干和面包三者反式脂肪酸攝入貢獻率之和約9%。隨著社會的發(fā)展和生活方式的變化，加工食品種類和消費量持續(xù)增加，烹調(diào)用植物油的消費量也在增加，但是仍要持續(xù)關(guān)注反式脂肪酸帶來的危害。

5 反式脂肪酸的分析檢測

隨著食品中反式脂肪酸關(guān)注度增高，人們對準(zhǔn)確檢測不同食品基質(zhì)中反式脂肪酸含量的要求也越來越高，因此反式脂肪酸分析檢測技術(shù)也不斷更新。在進行分析檢測技術(shù)的優(yōu)化更新時，除了考慮方便和快速外，還要重視方法的可重復(fù)性、靈敏度和精密度。

5.1 食品前處理方法

前處理方法包括脂肪的提取、凈化和濃縮等過程。為方便凈化和濃縮，通常選用氯仿、甲醇、二氯甲烷、己烷、異丙醇、乙醚等有機溶劑進行萃取。目前提取方法較多，常用索氏提取、液液萃取、固相萃取、固相微萃取、超聲輔助提取等方式提取食品基質(zhì)中總脂肪，以準(zhǔn)確測定反式脂肪酸含量。不同的提取方式在提取效率、穩(wěn)定性和操作簡便性等方面各有特點。索氏提取是較為經(jīng)典的脂肪提取方法，擁有標(biāo)準(zhǔn)化操作提取程序，在常規(guī)實驗室內(nèi)應(yīng)用較為普遍，可用于各種食品基質(zhì)中脂肪的提取分析；但是該方法存在有機溶劑使用量大、操作時間耗時等缺點。通?？赏ㄟ^一些輔助超聲萃取、微萃取等技術(shù)減少有機溶劑使用量和萃取時間，這些技術(shù)已逐漸成為一種新興互補的萃取技術(shù)。固相微萃取和固相萃取技術(shù)已被應(yīng)用于反式脂肪酸的富集和純化，與傳統(tǒng)方法相比，該方法簡便易操作，可以有效節(jié)省時間和有機溶劑。此外一些自動化技術(shù)的發(fā)展，使得實驗人員提取凈化更加方便。

5.2 反式脂肪酸的分析技術(shù)

5.2.1 紅外光譜法和拉曼光譜法

紅外光譜法（Infrared Absorption Spectrometry，IR）和拉曼光譜法都屬于光譜法范疇。IR 是一種吸收光譜，而拉曼光譜是一種散射光譜，兩者主要應(yīng)用于物質(zhì)分子結(jié)構(gòu)研究。由于分子振動期間分子偶極矩（IR）和極化率（拉曼光譜）的變化，紅外光譜法和拉曼光譜法是互補的，可結(jié)合兩種光譜信息對化合物結(jié)構(gòu)進行判定，以識別化合物信息。在反式脂肪酸檢測方面已有相關(guān)研究報道[34-35]。

IR 是根據(jù)分子中原子之間的相對振動和分子旋轉(zhuǎn)的信息來確定物質(zhì)的分子結(jié)構(gòu)并識別化合物，是較早用于檢測脂肪和油中反式脂肪酸的分析技術(shù)，該方法可以無損檢測食品基質(zhì)中反式脂肪酸，但是該方法具有檢出限高、易受干擾等缺點。在此基礎(chǔ)上，一些新興改進的技術(shù)逐漸發(fā)展，例如傅里葉變換紅外光譜法、衰減全反射-傅里葉變換紅外光譜法[36-38]等，使得反式脂肪酸分析的準(zhǔn)確性和重現(xiàn)性不斷提高[13]。我國出入境檢驗檢疫行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)《食品及油脂中反式脂肪酸含量的檢測 傅立葉變換紅外光譜法》（SN/T 2326ü 2009）[36]中利用傅里葉變換紅外光譜法檢測棕櫚油、乳酪、餅干和薯條中反式脂肪酸含量。

拉曼光譜是通過入射光頻率不同的散射光譜進行分析得到分子振動、轉(zhuǎn)動方面的信息，從而進行分子結(jié)構(gòu)的研究[39]。拉曼光譜也可應(yīng)用于油脂內(nèi)反式脂肪酸的無損檢測[40]。IR 和拉曼光譜的結(jié)合可以提供每種物質(zhì)特有的分子信息，以此提供更加準(zhǔn)確的定性定量信息，因此關(guān)于IR 結(jié)合拉曼光譜的方法測定脂肪酸的相關(guān)研究逐漸成為研究熱點。

5.2.2 核磁共振技術(shù)

核磁共振（Nuclear Magnetic Resonance，NMR）是通過靜磁場的具有固定磁矩的原子核（如1H、13C、31P等）在交變磁場作用下引起的能量交換現(xiàn)象。在磁場中，不同能級的原子核吸收了從低能態(tài)到高能態(tài)轉(zhuǎn)變中兩個能級差的能量，會產(chǎn)生共振光譜，可以用來確定分子中一些原子的數(shù)量、類型和相對位置。1H 和13C核磁共振可以準(zhǔn)確地提供有機化合物的結(jié)構(gòu)信息，并已廣泛用于有機化合物的結(jié)構(gòu)鑒定。目前1H 和13C 核磁共振已被用于區(qū)分脂肪酸的順式和反式，并測定脂肪和油脂中的單不飽和脂肪酸和多不飽和脂肪酸[41-42]。NMR 擁有諸多優(yōu)勢，比如樣品制備最少、無損樣品、快速數(shù)據(jù)采集以及具有定性和定量能力等。

5.2.3 紫外光譜法

通常利用帶紫外檢測器的高效液相色譜（High Performance Liquid Chromatography，HPLC）對反式脂肪酸進行分離檢測。該方法中，樣品前處理過程無須進行衍生化操作，可用于一些熱不穩(wěn)定的長鏈不飽和脂肪酸的分析檢測。但是反式脂肪酸的紫外信號響應(yīng)較弱，對反式脂肪酸檢測并不敏感，通常需要對樣品中的反式脂肪酸進行高效提取和富集。由于反式脂肪酸和順式脂肪酸的化學(xué)性質(zhì)非常相似，當(dāng)采用HPLC 進行分離檢測時，反式和順式異構(gòu)體存在峰形重疊或混合的情況，因此分離度差。有研究通過銀離子修飾的高效液相色譜（Ag-HPLC）來提高反式脂肪酸的分離度，實現(xiàn)異構(gòu)體的分離[43]，但是存在重現(xiàn)性低等缺點。近年來，隨著新技術(shù)的發(fā)展，與在線檢測、固相微萃取等技術(shù)聯(lián)用的HPLC 方法也得到了改進和發(fā)展。WANG 等[44]研究設(shè)計一種銀離子功能化修飾共價有機聚合物，為了平衡選擇性和提取能力，將銀離子摻入新型多孔有機共價聚合物材料，可以作為不飽和脂肪酸甲酯在線固相微萃取的選擇性吸附劑。

5.2.4 質(zhì)譜法

質(zhì)譜法（Mass Spectrometry，MS）是通過電子電離化合物形成帶電離子，利用離子碎片的荷質(zhì)比識別不同化合物[45]。MS 一般和GC 或者HPLC 聯(lián)用，即HPLC-MS、GC-MS。此外，隨著質(zhì)譜技術(shù)的發(fā)展，一些高分辨質(zhì)譜也應(yīng)用于反式脂肪酸的檢測分析，如飛行時間質(zhì)譜[46]。

GC-MS 和GC 是應(yīng)用較多的反式脂肪酸分析方法。GC 利用化合物沸點、極性或者吸附性等差異，實現(xiàn)化合物的分離，然后經(jīng)質(zhì)譜分析檢測，可實現(xiàn)復(fù)雜混合物的定性定量分析，并且受基質(zhì)干擾較小，但是無法區(qū)分順式/反式幾何異構(gòu)體。GC 是利用火焰離子化檢測器進行分析檢測，在靈敏度、準(zhǔn)確性等方面低于質(zhì)譜檢測器。一般需要將反式脂肪酸催化衍生化生成反式脂肪酸甲酯，經(jīng)GC 分離多種反式脂肪酸甲酯，再進行測定分析。催化方式有堿性催化（甲醇/氫氧化鈉）、酸性催化（鹽酸/甲醇和三氟化硼/甲醇）。堿性催化適用性較廣，可應(yīng)用于乳制品和油脂等食品；酸性催化不適用于乳制品，因為酸性催化可以產(chǎn)生氧化衍生物和異構(gòu)體；三氟化硼（BF3）是應(yīng)用最廣泛的催化劑，具有催化反應(yīng)時間短、酯化效率高等優(yōu)點，但它會對色譜柱造成不可逆的損壞[13]。GC-MS一般利用保留時間定性，峰面積定量，定量方式有內(nèi)標(biāo)法和外標(biāo)法。田春霞等[47]利用GC-MS 測定嬰幼兒奶粉中12 種反式脂肪酸，檢測結(jié)果顯示12 種反式脂肪酸經(jīng)堿性催化、甲酯化后的反式脂肪酸在一定的質(zhì)量濃度內(nèi)與其相應(yīng)的峰面積呈線性關(guān)系，其檢出限為0.42～1.45 mg·L-1，加標(biāo)回收率為75.5%～107.0%，測定值的相對標(biāo)準(zhǔn)偏差（n=5）在1.1%～8.5%。ZHANG 等[48]建立了食用植物油中13 種反式脂肪酸的GC-MS 快速常規(guī)定量分析方法，其加標(biāo)回收率均在90%～119%，相對標(biāo)準(zhǔn)偏差均小于9%，該方法具有較低的檢測限（0.001～0.002 g/100 g）和定量限（0.002～0.007 g/100 g），該方法適用于常規(guī)分析。兩者都有較高的回收率、準(zhǔn)確性和穩(wěn)定性。此外，HEATHER 等[49]利用同位素內(nèi)標(biāo)法建立了人體血液中反式脂肪酸的GC-MS 法，包含23 種常見脂肪酸和4 種反式脂肪酸的檢測分析。因此，GC-MS 適用于復(fù)雜基質(zhì)的分析，利用內(nèi)標(biāo)法能夠更加準(zhǔn)確地定性和定量。

HPLC-MS也是分析檢測反式脂肪酸的重要技術(shù)，同GC-MS 一樣，HPLC 用于分離，質(zhì)譜用于分析測定。相對于HPLC，HPLC-MS 有更高的靈敏度和準(zhǔn)確性[50-51]。

6 結(jié)語

反式脂肪酸對人體可造成多種健康危害，隨著經(jīng)濟的發(fā)展和生活方式的變化，居民攝入量可能會增加。因此，仍要重點關(guān)注反式脂肪酸含量攝入。為控制加工食品中反式脂肪酸含量以減少攝入量，后續(xù)研究方向可從以下方向進行：積極研究食品加工工藝，致力于生產(chǎn)低含量或者零反式脂肪酸的食品；尋找天然或者合成添加劑以抑制反式脂肪酸的生成，也要關(guān)注添加后加工食品的安全性問題；此外，要積極發(fā)展優(yōu)化檢測分析技術(shù)，將色譜、質(zhì)譜和光譜等分析技術(shù)聯(lián)合應(yīng)用形成新型分析技術(shù)，發(fā)掘出能夠快速、準(zhǔn)確、易操作的檢測反式脂肪酸的方法，以嚴(yán)格監(jiān)控食品內(nèi)反式脂肪酸含量，保護人們健康。