脂肪代用品制备技术的研究进展

杨铭铎，史一平

（1.哈尔滨商业大学中式快餐研究发展中心博士后科研基地，哈尔滨150076；2.哈尔滨商业大学食品工程学院，哈尔滨150076；3.黑龙江省食品科学与工程重点实验室，哈尔滨150076）

脂肪代用品制备技术的研究进展

杨铭铎，史一平

（1.哈尔滨商业大学中式快餐研究发展中心博士后科研基地，哈尔滨150076；
2.哈尔滨商业大学食品工程学院，哈尔滨150076；3.黑龙江省食品科学与工程重点实验室，哈尔滨150076）

近年来，多盐多脂的饮食方式给人们的健康带来了危害，低脂和无脂食品应运而生，得到了广大学者的深度研究和探讨。通过对近年来国内外对不同来源的脂肪替代品，如：碳水化合物类脂肪模拟物、蛋白质类脂肪模拟物、化学合成类脂肪模拟物、复合脂肪模拟物的制备技术和应用进行分析，指出未来研究生产安全、廉价、低热值、耐高温、适合添加于食品中，并可进行工业化生产的脂肪代用品的发展方向。

脂肪替代品；制备技术；应用

脂肪作为食物中的必要成分，不但能提供给食物润滑的口感和独特的香气，也是人类生长和发育的主要供能物质，但是脂肪的过多摄入严重危害着人们的健康。有学者试图完全去除食品中的脂肪，结果表明，不仅使食品口感风味较差，也影响了一些脂溶性维生素的吸收。脂肪代用品能够在不影响食品的感官和脂肪的功能性条件下，降低食品中的脂肪。目前，脂肪代用品可以分为脂肪模拟品和脂肪替代品两类。根据脂肪替代物的原料可以分为碳水化合物类、蛋白质类、化学合成类及复合脂肪模拟物。

1　碳水化合物类脂肪模拟物

碳水化合物类脂肪模拟品原理为在水相中形成凝胶而增加其黏度，改善了水相的结构特性，使体系产生类似脂肪的滑腻、浑浊、黏稠等特性［1］。碳水化合物型脂肪模拟品不能以1∶1比例替换食品配方中的脂肪，必须和脂肪酸型乳化剂、水等配合使用［2-5］，其中有些制品已被美国FDA批准为“公认安全物质”（GRAS），可用于食品生产。

1.1淀粉类

早在1987年，Harry研究了酶改性制备马铃薯淀粉糊精应用食品中，证明可以产生与奶油类似的润滑性，与脂肪类似流变学性质，可作为脂肪代用品基料替代脂肪［6］。张春红等［7］用催化剂（盐酸）处理原淀粉，使淀粉分子由大分子变成小分子，通过淀粉分子内部糖苷键断裂，使小分子脱离淀粉颗粒时，松散结构，从而形成光滑奶油状组织结构［8］。而唐彦君等［9］采用耐高温α-淀粉酶水解马铃薯淀粉，制备有凝胶特性的糊精，低DE值的脂肪模拟物。张斌等［10］同样以马铃薯淀粉为原料，通过酶解法得到不同DE的酶解产物，并对DE值在2.0～4.1脂肪模拟物水溶性、持水性、冻融稳定性、回生现象和表观黏度进行测定。目前，已有专利介绍一种独特改性淀粉Stellar，其具类似脂肪性质，可用于色拉调味料、肉和乳制品等［11］。

早在1992年汪礼扬［12］以木薯淀粉和马铃薯淀粉为原料，通过控制降解法得到低DE值的轻度变性淀粉。分别进行了性质测定，具有品质好、色泽浅、具有良好凝胶体系的油脂代用品。2007年郝晓敏等用玉米淀粉为原料，在高于糊化温度条件下，用不同酸水解方法制取不同DE值淀粉水解产物。应用于人造奶油，进行食品流变学及感官评定研究，结果表明，所制得淀粉水解物可作为脂肪模拟物用于奶油中。王俊芳等［14］通过淀粉酶处理大米淀粉得到DE值为2～3变性淀粉、可切变的稳定凝胶。程小续等［15］通过酶解大米制备低DE值麦芽糊精。都在蛋糕中应用，结果表明，当替代蛋糕中30%油脂，其结构特性可达到或超过对照产品品质，所制产品效果较好。

赵国华等［16］申请了葛根淀粉脂肪模拟物专利，利用葛根淀粉颗粒小、形成溶液黏度高等特性。通过化学改性，形成一种具有动物脂肪质地凝胶化产品，形成的涂抹性奶油与人造奶油相似。而杨玉玲等［17］利用α-淀粉酶水解籼米淀粉制备脂肪替代品。以上实验表明，DE 2-3脂肪替代品替代脂肪制备肉肠具有良好质构和口感，感官指标和贮藏稳定性等复合感官要求能被广大消费者所接受；但DE为4麦芽糊精并不适于作为脂肪替代品。且发现采用α-1，4糖苷键内切酶，水解反应较均匀，所得产品溶解性能好，高聚合度分子数目较少，不易产生老化现象［18］。徐爱国等［19］采用干法，酸降解与酯化反应同时进行，通过在淀粉上接上少量硬脂酸基团，将制得产品配成20%～30%浆液，糊化后冷冻，形成一种本身具乳化性质类似脂肪质构光滑、呈有弹性的凝胶状复合变性淀粉脂肪替代品，此品无论在口感还是性能上，都比单一水解淀粉更优良，可应用于如低脂冰淇淋、色拉调味料、焙烤食品、奶酪、酸奶等食品［20］。

1.2纤维素类

不溶于水的纤维素粒子分散后形成胶体溶液，一定量的这种溶液可以代替水包油溶液，通过化学研磨、分子解聚、化学衍生等技术手段处理得到的直径在0.2μm左右的颗粒［21］。

王秀军等［22］以廉价小麦麸皮为原料，在制备小麦麸皮膳食纤维同时，通过简单工艺控制淀粉水解程度，使小麦麸皮淀粉水解DE控制在6～10，再以酶解液为原料进行喷雾干燥，制备具有较好脂肪模拟性麦芽糊精。脂肪全部被替代的无脂冰淇淋在黏度、膨胀率和抗融性方面对冰淇淋都有一定改善作用，在质构和感官方面保留常规冰淇淋性质；而替代部分脂肪的低脂冰淇淋与常规冰淇淋呈现明显差异。

Konukla研究β-葡聚糖在低脂Cheddar干酪中的应用，随着脂肪替代量的增加，产品与低脂对照相比硬度、脆性、融流指数更低，所有干酪样品的弹性和内聚性相近［23］。β-葡聚糖脂肪替代品典型结构是2～3个葡萄糖单位以1→4糖苷键连接，再与另一个β-葡聚糖以1→3键连接，然后重复这种结构。虽然β-葡聚糖主要用做填充剂，但它也能作为脂肪的部分替代品。β-葡聚糖能被人体部分消化和吸收，热量值为1kcal/g。它主要用在烘烤食品、饮料、冷冻甜品和布丁中。但β-葡聚糖会引起小肠渗透压力升高，导致轻微腹泻，所以在食品中需限制其用量。

早在1999年NuriaGM等［24］研究了桃膳食纤维对低脂高膳食纤维香肠品质的影响膳食纤维模拟物对肉制品胶原蛋白等无影响，膳食纤维含量较高会导致产品pH下降，肉制品的质构及感官变化在模拟量较高时（29%）变化较为明显。GALANAKISC M等［25］利用胡萝卜膳食纤维制作脂肪模拟物应用于发酵肉肠中，并进行微生物和感观评价。其结果为当添加量高于3%的胡萝卜纤维会对香肠质构（硬度、多汁性）有明显影响，且会加速脂肪分解的速度（p＜0.05），12%纤维添加量有助于游离脂肪酸的释放，得到更好的脂肪替代的效果。

CampagnolPC B等［26］对非结晶纤维素凝胶的脂肪替代性进行了研究，结果表明75%～100%非结晶纤维素凝胶，添加50%以上的脂代物可明显（p＜0.01）降低挥发性物质和胆固醇的含量。

GarciaM L等［27］对谷物纤维的脂肪替代性进行了研究，结果表明：1.5%谷物（小麦、燕麦）纤维，能够获得与传统高脂产品相同的质构特点，感官评价接近于高脂产品。

1.3胶体类

Slendid是果胶的一种产品，其胶粒与脂肪球大小相近，且柔软富有弹性。它还能使食品产生类似脂肪融化的现象［28］。其原理为：果胶是以α-（1→4）键结合的D-半乳糖醛酸为基本结构的多糖类物质，是一种凝胶体、增稠剂。而甲基化程度低于50%的果胶能形成柔软、有弹性的凝胶。

卡拉胶可分为k型、λ型、τ型三种。τ型卡拉胶与变性木薯淀粉、变性马铃薯淀粉等混合，对系统黏度产生增效效果，λ型卡拉胶与之混合时对系统的黏度增加有限，而k型卡拉胶则不增加系统黏度。除果胶和卡拉胶外，黄原胶、瓜尔豆胶、槐豆胶等也是脂肪的良好替代品。

Ruiz-CapillasC等用魔芋胶脂肪替代物对干式发酵香肠的品质影响进行了研究，分别讨论了重量损失、pH、持水力受脂肪减少量和储藏时间等因素进行了研究，结果表明：魔芋胶模拟量的增加可有效降低热量值，但对产品感官特征产生不良影响。

AyadiM A等［30］研究了角叉菜胶对香肠的影响，结果表明：角叉菜胶作为脂肪替代物能够降低香肠乳状性，增加持水能力、硬度和黏结性。

Campagno l PC B等［31］非结晶纤维素凝胶脂肪物不同模拟量对发酵香肠的影响进行了研究。结果表明：脂肪模拟量（25%、50%、75%、100%）添加50%以上的模拟物可明显降低挥发性物质和胆固醇含量。

2　蛋白质类脂肪模拟物

蛋白质类脂肪模拟品是以鸡蛋白、牛乳、乳精、大豆蛋白、动物胶质、小麦谷蛋白等高分子蛋白为原料，经加热、微粒化、高剪切处理，使水结合特性和乳化特性发生改变，形成具有类似脂肪的口感和组织特性的凝胶。由于颗粒直径在微米级且颗粒易于变软，相互之间能够滚动和压缩，所以形成的物质具有类似脂肪的口感。蛋白质型脂肪模拟品的颗粒直径不大于10μm，并且蛋白质的适度变性使其提供的口感类似于水包油型乳化体系食品中脂肪，故可应用于食品中。由于蛋白质的热不稳定性导致这类模拟品不能应用于需高温处理（如油炸）的食品中，否则会使蛋白质热凝固硬化，丧失滑腻口感，同时发生美拉德反应影响外观，这就限制了其应用的范围。

作为微粒化蛋白类油脂模拟品代表产品Simplesse以鸡蛋蛋白和乳清蛋白为基质，于1988年由NutraSweet公司，利用微粒化浓缩技术所得的产品，具有类似油脂润滑细腻的口感，可应用于冷冻甜食、酸乳和干酪等乳制品中［32］。可以在乳状液中非常好的模拟脂肪球，而且可以达到100%的脂肪替代量。因而此类产品的研发逐渐受到重视并相继开发出多种类似产品如LITA、Avicel、StellarTM等［33］。

Dairylo是经特殊加工的乳清蛋白浓缩物，主要是β-乳球蛋白聚集体，仅含有4kcal/g热量，具有类似乳脂的口感和质构。与水相作用能力较强，稳定性好，改善食品组织，可应用于多种低脂低热食品中［34］。

Liao FH等［35］研究了大豆蛋白与水形成分散液体，结果表明大豆蛋白在一定条件下可形成凝胶，具有类似脂肪的润滑性，可用于肉制品中。

李玉美等［36］研究了胶原蛋白，胶原蛋白主要是从猪肉皮中提取的白色纤维，质地柔软，在加热条件下形成的明胶可模拟脂肪的润滑性，含有丰富的人体所需氨基酸，添加到香肠等肉类制品及肉糜制品中替代脂肪。而余静等［37］将玉米醇溶蛋白作为脂肪替代物，玉米醇溶蛋白玉米蛋白的主要成分，具有很好的凝胶性能和较强的抗氧化性能。其中Lita就是以玉米分离的醇溶蛋白为原料，经微粒化制得的脂肪替代物，组成蛋白质结构没有变化，表面呈疏水性，热稳定性很好。卢蓉蓉［38］研究了以酶法水解的乳清蛋白为基质制备脂肪替代物，结果表明，制得的脂肪替代物添加到冰淇淋中替代中脂冰淇淋中25%的脂肪，各项感官指标最佳。

Meltem serdaroglu等［39］对添加乳清蛋白来改善脂肉丸的性质进行了研究。分别对肉丸的蛋白质、脂肪、水分、灰分和pH等成分进行了测定与分析。以蒸煮特性、肉汁性、色泽等作为感官性质评价指标。结果表明，添加乳清蛋白没有影响肉丸中蛋白质与脂肪含量，同时乳清蛋白与脂肪的含量影响着肉丸的持油性。乳清蛋白的添加基本没有影响肉丸的感官性质。同样S.Y. Hus［40］比较了10种非肉类蛋白质来替代猪脂肪应用于低脂乳化肉丸的生产。结果表明，添加乳清浓缩蛋白比添加其他蛋白质易使肉丸有较大的蒸煮损失和较高的水分含量。添加大豆蛋白的制品具有一定的胶黏性和脆性，但是感官接受性有所降低。添加卵清蛋白粉的制品具有一定的脆性，但制品的色泽较差。添加明胶的制品具有一定的硬度、咀嚼性和弹性，但制品的色泽及质地性较差。添加脱脂奶粉的制品硬度较差，具有一定的咀嚼性和胶体性。但是该制品的色泽、外观、口感、质地性、总体接受性比其他制品好。脂肪替代物Dairy-Lo是针对低脂冰淇淋开发的，它是以卵清蛋白为基质的脂肪替代物。加入可提高冰淇淋产品的弹性，即固态稳定性。在浆料冷却至老化温度及以后的老化过程中，因脂肪替代物含有大量水分，水分子与稳定剂结合，形成稳固的三维网状结构。

3　化学合成类脂肪模拟物

化学合成的脂肪模拟物主要通过化学合成，可以100%替代食品中的脂肪。比较代表性的蔗糖脂肪酸聚酯（O lestra）是P&G公司以O lean注册的脂肪酸甘油聚酯的商品名。它是脂肪酸和蔗糖酯化产物，由蔗糖代替甘油和6个、7个或8个脂肪酸分子酯化而成。由于含脂肪酸较多，消化酶不能接近脂肪酸的支链，使大分子的O lestra不能被吸收，故不增加食品的热量［41］。蔗糖聚酯也有着一定的副作用。蔗糖聚酯的不吸收性，会对肠道产生一定的影响，如腹痛和大便稀泻；不仅会降低胆固醇的吸收率，也会降低脂溶性微生素等营养成分的吸收率［42］。

而另一种由非吸收性长链脂肪酸和两条短链脂肪酸合成的脂肪替代物Benefat提供的热量仅仅是普通甘油三酯的55%。感官试验表明，在蛋糕中用Benfat对脂肪进行少量替换和半数替换，蛋糕含水性、外观偏好程度、可压缩性、黏结性、剪切力以及起泡度等方面没有显著差异［43］。

另一种化学合成的脂肪替代物共轭亚油酸（Conjugated linoleic acid，以下简称CLA），它是亚油酸的同分异构体，由一系列在碳9、11或10、12位具有双键的亚油酸的位置和几何异构体，是普遍存在于人和动物体内的营养物质。DianaMartin等［44］在研究CLA和橄榄油（OO）代替猪肉脂肪时发现，用CLA或者OO分别作为50%的脂肪替代物时，饱和脂肪酸的比率会下降，同时不饱和脂肪酸的比例上升。由它们的抗氧化作用，油脂氧化作用并没有导致肉制品货架期的降低。可以作为脂肪替代物的蔗糖酯，如蔗糖一酯、蔗糖二酯和蔗糖三酯其合成方法有如蔗糖聚酯。但与蔗糖聚酯的不消化性不同的是，蔗糖酯可以被肠道内的脂肪酶消化水解，但是这类化合物具有和脂肪相同的热量，所以作为脂肪替代物使用时没有显著的优势［45］。

4　复合脂肪模拟物

目前复合型脂肪替代物得到了广泛的研究。复合型脂肪替代物是由不同基质来源物质按照一定比例结合在一起协同发挥脂肪替代作用的混合物。常见的组成物包括植物蛋白、植物胶、植物油脂、改性淀粉、膳食纤维等。国外的研究机构曾用大豆、变性淀粉、琼脂等研制出一种O/W型乳化液，用同等比例替代蛋黄酱、色拉佐料、三明治浆汁等制品中的大豆油，产品脂肪含量降低67%。

国内，2010年宗瑜等［46］用分离蛋白、复配亲水胶等研制新型低脂白羽鸡肉丸产品时发现，适量添加复配胶，可以起到胶连、黏结原料颗粒的作用，提高制品的硬度，但是加入过量复配胶时既不能很好地胶连、黏结原料颗粒，也不能提高产品的硬度，可能其本身的物性反而影响原料固有物性的表现。目前国外许多学者［47-52］采用植物油、鱼油等优质油脂复合其他组分降低或优化香肠中脂肪的质量及结构，也取得了明显效果。研究结果表明，复合脂肪替代物能很好地改善产品的胆固醇和饱和脂肪酸的量，提高不饱和酸的量，有效改善食品的营养性，为人们的合理膳食提供了保障。

有学者尝试采用比如卵磷脂、蛋白、淀粉、菊糖粉、菊糖凝胶为基质的多种脂肪替代物及Simplesse在蛋糕、曲奇和面包等焙烤食品中进行应用研究［53，54］。W ekwete等探讨鳄梨浆对低脂燕麦曲奇质构和风味的影响，结果表明，鳄梨浆替代50%黄油应用于低脂曲奇饼干具有较低的水分活度、较低的硬度和脆性［55］。Razavi［56］等考察瓜尔胶、黄原胶和淀粉替代脂肪应用于低脂芝麻酱，并探讨了温度及脂肪替代物对低脂芝麻酱的流变性的影响，通过Arrhenius方程求得的Ea值有很大影响。ChoiY S等［57］对向日葵籽油和米酒糟纤维混合对法兰克福香肠理化性质、质构变化及感官特点的影响进行了研究，结果表明：混合脂肪替代物有效的改善了香肠的口感、乳化稳定性、黏度，能够达到脂肪替代的目的。

5　展望

近年来，脂肪代用品发展迅猛，但是还没有一种能够完全取代脂肪的脂肪代用品，脂肪代用品也没有能够进行工业化生产而广泛应用于食品中。对于脂肪代用品也存在着一些争议，比如，是否对肠道菌群有益、能否真正降低胆固醇的摄入以及脂肪代用品的稳定性和成本。但是，脂肪代用品能够满足人们日益增长的对合理膳食的需求，研究生产安全、廉价、低热值、耐高温、适合添加于食品中并可以进行工业化生产的脂肪代用品迫在眉睫，对于我国的食品工业也有重大的意义。

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The p rogress o f preparation technology of fat substitutes

YANGMing-duo，SHIYi-ping
（1.Postdoctoral Research Base of The Chinese Fast Food Research and Development Center，Harbin University of Commerce，Harbin 150076，China；2.College of Food Science and Engineering，Harbin University ofCommerce，Harbin 150076，China；3.Key Laboratoryof Food Scienceand EngineeringofHeilongjiang Province，Harbin 150076，China）

W ith the improvementof people's living standards，the diet ideas have gotten widespread attention in recent years.The dietofmore saltand fat brings harm to people's health.Low-fat and fat-free foods come into being and get in-depth study and discussion by scholars.This article reviews the technology and application of differentsourcesof fatsubstitutes for preparation athomeand abroad in recentyears.

Fatsubstitutes；preparation technology；application

TS201

A

1674-8646（2015）03-0004-05

2015-01-19

黑龙江省青年科学基金项目（QC2011C093）；哈尔滨天通科技开发有限公司合作课题

杨铭铎（1956-），男，教授，博士，博士研究生导师，从事传统食品工业化技术研究。