食品中脂肪替代物的研究进展

过多摄取富含脂肪的食品严重危害人体健康，并与肥胖症，高血压、动脉硬化和冠心病密切相关。因此，低脂肪膳食一直为营养学家所倡导，食品逐渐向脱脂、低脂方向发展。消费者对脂肪含量非常敏感，但又无法接受无脂食品的粗糙口感。于是，脂肪替代物便应运而生。

脂肪替代物的研究起步较晚，但发展很快，到目前为止，已形成了多种脂肪替代物。优质的脂肪替代物不仅能最大限度的降低食品中的脂肪含量，而且能尽可能的保持甚至改善原有食品的感官品质，制得的产品各项指标都非常接近高脂产品，与传统产品在外观、凤味、口感以及总接受性方面无明显差异。

脂肪替代物一般分为单一脂肪替代物和复合脂肪替代物，其中单一脂肪替代物又可以分为脂肪代替品和脂肪模拟物两大类。脂肪替代品是以脂质为原料的脂肪替代物，可以1:1代替食品中脂肪。

脂肪模拟物是指一般以蛋白质或者碳水化合物为原料制备的能够模拟脂肪的理化、质地和感官特性的脂肪替代物，其模拟脂肪主要通过以下两种途径代替脂肪，（1）由于蛋白质和碳水化合物都是能够本身产生特征性的物理化学和感官特性的大分子，二者可以通过保持其自身的不规则形态模拟脂肪；（2）蛋白质和碳水化合物能够自然或者加工形成大小和形状与脂肪球和乳状液滴相类似的规则的球状微粒，从而用于模拟脂肪。

1、脂质基脂肪代替物

脂肪替代品的生产拉开了食物中替代脂肪研究的序幕，脂肪替代品是以脂肪酸为基质通过酯化反应制成的一类物质，此类脂肪替代物通常不会被脂肪酶分解，从而不被人体吸收，具有极低的能量。由于其本身是油脂，具有和脂肪相似的物理和结构性质，具有优良的亲油性和热稳定性，有利于在油炸或烹饪过程中维持食品的口感、风味和形态。

从添加效果来看，脂肪替代品可以代替全部脂肪，且种类丰富，制备简单，还可以根据个人健康情况选择合适的脂肪替代品，因此是理想的脂肪代替物，比较典型的脂肪代替品有Olestra （蔗糖聚酯）、Salatrim （长、短链甘油三脂）、Caprenin （中、长、超长链三甘酯） 等。

Olestra是由蔗糖和食用油脂（ 如大豆油、玉米油等） 中的长链脂肪酸合成的六、七、八酯的混合物，具有在高温下稳定的特点，可被应用于油炸食品中，且Olestra含脂肪酸较多，消化酶不能接近脂肪酸的支链，使其具有不被人体吸收的特性，因此不会增加人体的热量。Olestra无毒、无致癌性、遗传毒 性及致畸性，既不被机体吸收也不被代谢，但可能与胃肠道症状有关，如痉挛或松便。

此外，研究发现 Olestra 影响脂溶性维生素的吸收，但不影响水溶性营养素的吸收。在Olestra 经 FDA 审核通过后，Salatrim、Caprenin 等脂肪基脂肪替代物相继问世。Salatrim 是由食用植物油（ 大豆油、菜籽油、花生油、葵花油等） 与三醋酸甘油脂经酯交换进行分子重排制得的，热量约为脂肪的55 %，但在高温条件下不稳定。Caprenin 是经酯交换处理的甘油三酯，能量约为普通脂肪的一半，多应用于糖果巧克力的制造中。

2、蛋白质基脂肪模拟物

蛋白质基脂肪替代物是以天然高分子蛋白质为原料，通过热处理、酶解等方法获得的能够模拟脂肪特性的脂肪替代品。蛋白质本身具有良好的凝胶特性、乳化特性等功能特性使其适合替代脂肪，而改性后的蛋白质的这些特性能够得到提高。因此，热处理等物理改性、化学改性和酶解改性的方法常用于制备蛋白质基脂肪模拟物。

化学改性大多通过改变蛋白质表面电荷，导致其空间结构伸展，疏水基团暴露，从而改善其功能特性。其中，糖基化改性的蛋白质在脂肪替代物方面具有很大潜力，因为糖基化反应后引入多糖导致疏水性改变，使蛋白质分子结构舒展，柔性增强，且在乳化过程中吸附在油水界面，降低界面张力，从而提高了溶液的乳化性和起泡性。

酶解改性能够很好的提升蛋白质的乳化性使其应用于乳制品中，但由于此法具有较多限制条件，目前还未有成熟的技术制备脂肪模拟物。经处理的蛋白质具有更紧凑且连续的基质，产生类似于脂肪的结构，持水性和乳化性均有所改善，可以模拟脂肪的口感和组织特性，但在高温下较不稳定。

常用的蛋白质基脂肪替代物有乳清蛋白、胶原蛋白、大豆蛋白等。乳清蛋白是奶酪生产过程中得到的副产品，具有类似的风味特征，因此多用于乳制品加工中，而胶原蛋白和大豆蛋白则多用于肉制品加工中。

3、碳水化合物基脂肪模拟物

相比于脂肪，碳水化合物不会对血脂水平产生不利影响，也不会增加患心脏病或其他代谢疾病的风险，并且碳水化合物相比于脂肪具有更低的能量系数。因此，从健康角度来看，以碳水化合物作为基质模拟脂肪是一种可行的方法。

天然或改性淀粉具有独特的理化特性，包括增稠、黏性流动、膨化、持水和形成凝胶，在天然淀粉中有些淀粉球与脂肪球有相似的大小和形状，这样的性质使得这些淀粉球可以分散到食物体系中并产生与脂肪球类似的感官特征。

为了适应食品工业中多样的加工条件，人们对天然淀粉进行改性，如交联淀粉、酸或酶水解淀粉等。在淀粉分子上引入官能团形成新的化学键，从而使淀粉交叉连接起来。化学交联使得淀粉分子间形成了网状结构，从而提高淀粉的黏度、凝胶、热稳定性等，此外交联改性淀粉的消化率较天然淀粉低，可以进一步降低食品的热值。水解制得的改性淀粉如麦芽糊精，具有较强的持水能力，使其在食物体系中与水作用形成凝胶，从而起到脂肪替代的作用。

4、复合脂肪替代物

复合脂肪替代物是通过不同种类原料来源物质根据一定比例通过物理或者化学方法复合，协同发挥脂肪替代作用，互相弥补缺陷的脂肪替代物。近年来，研究发现将一些按较佳配方制备的复合脂肪替代物能够具有更全面的脂肪类似性质，并较单一脂肪替代物更接近全脂甜品的产品。

①    蛋白质—多糖复合脂肪替代物

复合脂肪替代物通常选用蛋白质和多糖为原料，通过共价作用和非共价作用进行制备。其中共价复合的复合脂肪替代物可以通过酶促交联、化学交联和糖基化反应进行结合，共价复合的脂肪替代物一般比非共价复合的脂肪替代物更加稳定，但由于共价复合过程中酶促交联法的酶具有特异性，对底物具有特定的结合位点；同时糖基化反应主要依托于美拉德反应，此反应需要多糖具有所需的酯结构，所以共价复合制备的脂肪替代物对于原料的选择不具有普适性。非共价复合的复合脂肪替代物主要通过共混复合方式进行制备。

共混复合利用带不同电荷的蛋白质和多糖主要通过静电相互作用制备，具有操作简单高效的优势，是使用较多的制备复合脂肪替代物的方法。有研究表明带阴离子果胶可以与微粒化乳清蛋白颗粒（MWP）表面带正电荷的蛋白质紧密相互作用制备的复合脂肪替代物，在脂肪模拟物中，MWP均匀分布在由果胶分子形成的稳定三维网络中。

此外，复合脂肪替代物具有良好的功能特性，在一定pH条件下蛋白质和多糖之间产生静电吸引力导致蛋白质的多肽链展开，从而改变其在油水界面的吸附量，进而提高乳化性和乳化稳定性。

②    油凝胶及乳液凝胶

除上述由蛋白质和多糖复合制备的水凝胶外，液相为油的油凝胶和乳液凝胶在低脂食品开发中具有很大潜力。凝胶油作为结构化油，既能够保持液体油原本的化学特性，减少食品中有害的饱和脂肪，又可以制备更稳定、具有较长保质期的食品。其中，油凝胶是液体油通过使用少量一种或多种有机凝胶剂被包裹在三维网络中，从而形成具有粘弹性和疏水性的半固体体系，其一般采用直接凝胶法和间接凝胶法制备。

其中，直接凝胶法是有机凝胶剂通过结晶或自组装形成三维网络结构包裹液体油从而制成凝胶。间接凝胶法利用蛋白质、多糖的聚合物，如黄原胶和羟丙基甲基纤维素、大豆蛋白和 κ-卡拉胶等在含水溶剂中形成网络捕获液体油，从而使油凝胶化，通常包括乳液模板法、泡沫模板法和溶剂交换法。

乳液凝胶的制备通常包括制备乳液和将乳液转化为凝胶两个步骤。首先，制备乳液通常加入蛋白质及其聚集体、多糖、蛋白质-多糖复合物等乳化剂避免乳液出现不稳定机制。其中蛋白质和多糖经常一起使用，二者通过共价相互作用或非共价作用连接后覆盖在液滴表面，或者二者通过静电相互作用、氢键和疏水相互作用非共价键制备成胶体纳米颗粒形成稳定的 Pickering 乳液。

其次，针对不同的原料通过热处理、酶交联和添加离子等处理将乳液转化为固体状凝胶。其中最常用的方法是热处理，加热使蛋白质充分变性膨胀，疏水基团和羟基被暴露，然后通过疏水相互作用和氢键形成网络凝胶结构。复合脂肪替代物的功能特性并不是由各组成原料的简单累加，而是存在多个原料间协同或者抗拮的作用。

因此，研究复合替代物的原料的选择、复配比例和复合机制等将成为确保脂肪模拟物模拟脂肪发挥较佳效果的关键，同时为脂肪替代物在食品中的应用提供更多的可能性。

参考资料：

[1]张璨,杨杨,马春敏,等.脂肪替代物在乳制品中的应用研究进展[J/OL].中国食品学报,1-11[2024-11-25].

[2]杨璇,孙子惠,曹崇江,等.食品中脂肪替代物的研究进展[J].粮食与油脂,2022,35（12）:26-29.

作者简介：

小泥沙，食品科技工作者，食品科学硕士，现就职于国内某大型药物研发公司，从事营养食品的开发与研究。