脂肪替代物在低脂人造黃油中的應用研究進展

李 君 崔懷田 劉瑞琦 李怡瑩 候 昱 崔 哲 朱丹實 楊春梅 楊丹妮 劉 賀

(渤海大學食品科學與工程學院；生鮮農產品貯藏加工及安全控制技術國家地方聯合工程研究中心1，錦州 121013)(寧夏寧楊食品有限公司2，吳忠 751100)

人造黃油一般是以食用油脂加水以及其他輔料乳化后，經速冷捏合制成的可塑性或流動性產品[1]。人造黃油本是西方飲食文化的產物，但隨著中西文化交流的不斷深入，西方的飲食習慣也不斷影響著國民的消費選擇，加之現代食品科學技術的飛速發展，使得人造黃油的需求量也隨之增加。傳統人造黃油脂肪質量分數高達80%，脂肪不僅作為人體熱能的重要來源，其在體內還是構成身體組織和生物活性物質的重要組成部分，如細胞膜的主要成分，形成磷脂、糖脂等，并且脂肪還有保持體溫的作用。但是攝入過多的脂肪很有可能會導致一系列健康問題如高血脂、高血壓等發生。美國外科醫生協會曾建議,在總的膳食熱量中將脂肪質量分數降至30%，同時飽和脂肪酸低于10%，多不飽和脂肪酸少于10%，而單不飽和脂肪酸為10%～15%。食品與藥物管理局(FDA)也通過了大量條款以促進和發展那些低脂食品。所以，適當降低人造黃油中的脂肪含量，不僅符合當前食品低脂、低熱量的發展趨勢，也對消費者身體健康具有一定保護作用，但是單純地減少脂肪含量, 會對產品的物理外觀、質地特性、風味特征甚至貯存穩定性產生不利的影響，需要在降低脂肪含量的同時添加脂肪替代物來保持其原有的特性。因此脂肪替代物的出現對于改變食品中脂肪含量，研發新式低脂和無脂食品具有重要意義。

1 脂肪替代物

“脂肪替代物”是指一種物質具有某種它所代替的脂肪所具有的令人滿意的物理或有機特性，而沒有任何令人不快的特性[4]。理想的脂肪替代物應有如下幾個特點：①與天然脂肪相類似的口感；②沒有所用原料的味道或者其他雜味、雜色；③不與其他食品組分發生反應，阻礙營養成分的吸收或利用；④能保持較長時間的穩定性；⑤不對人體新陳代謝產生不利影響[5]。在現代食品工業中,蛋白質、脂肪以及碳水化合物作為三大能量物質被廣泛的應用在脂肪替代物的開發研究中，并且隨著科技工作者的不斷探索，化學合成類脂肪替代物以及復合型脂肪替代物也出現在市場上。但是脂肪基替代物主要應用在肉制品方面，在低脂人造黃油開發方面應用較少，其他幾種脂肪替代物的相關研究較多。

2 脂肪替代物在低脂人造黃油中的應用

低脂人造奶油相對于傳統的奶油而言，脂肪含量的降低是其根本性的變化。鄭建仙[6]曾表示低脂奶油的脂肪含量和能量大大低于普通奶油，脂肪質量分數在47%～56%的奶油為低脂奶油。王化林[7]則以棕櫚油及菜籽油為基料油制備出20%脂肪含量的低脂涂抹脂，相較于20世紀60年代在美國被首次引進的含有40%的脂肪的低脂涂抹脂而言，其脂肪的降低程度更高。Jensen[8]則通過調配不同的乳化劑制備出脂質質量分數僅為10%的低脂涂抹油。由此可見低脂奶油最終的脂肪含量因脂肪取代量的不同而略有差別，同時還要考慮制備過程中因降低脂肪量而導致的油水兩相的乳化程度的差異。但總體來講，現階段利用脂肪替代物來生產低脂人造奶油，其脂肪質量分數一般都處于50%以下，有的甚至可以達到無脂的程度。

添加脂肪替代物的低脂人造黃油在滿足低脂健康要求的同時還要具備人造黃油本身的一些基本性質，譬如一定的涂抹性、口融性以及良好的感官品評，這也是添加脂肪替代物之后的低脂人造黃油質量優劣的評判標準，表1是人造黃油的質量屬性指標。

表1 人造黃油質量指標

2.1 蛋白基脂肪替代物

蛋白基脂肪替代物早在20世紀80年代后期脂肪替代物出現時就應運而生，它是以優質蛋白為基質，通過物理或化學方法對底物蛋白進行處理來改變其凝膠性、乳化性及持水性等特點來使其更加接近脂肪的結構。由于這種類型的脂肪替代品能夠被人體消化吸收、提供脂肪的口感且能提供較低能量，因此很多產品已經得到了消費者的認可。蛋白質模擬脂肪的方式主要有3種[9]：①凝膠化，將膠類物質與蛋白質混合處理形成凝膠，它能夠提供類似脂肪的質構和功能特性；②微?；夹g，經過微?；蟮牡鞍踪|能夠像小球一樣提供脂肪的滑膩感：③使用相對分子質量較低的蛋白質來模擬脂肪，能夠使蛋白產品的性質如質構發生變化。蛋白質的微?；夹g以及高剪切技術的聯合應用是目前制備蛋白基脂肪替代物的最主要的途徑[10]。微?；褪抢眉羟辛κ故称分械牡鞍鬃兂删哂蓄愃浦镜目诟泻徒Y構特性的凝膠結構，其粒度一般都在10 μm以下，由于微?；幚砗蟮牡鞍踪|變的非常微小，因此在口腔中會像液體一樣具有一定的流動性。但是這類替代物通常不能應用于需高溫處理(如油炸)的食品中，這主要是由于蛋白質的熱不穩定性所導致，因此也限制了其應用的范圍[11]。目前以蛋白質為原料開發的脂肪替代物主要產品如表2所示。

2.1.1 動物蛋白

常見的動物蛋白如奶蛋白、雞蛋蛋白以及乳清蛋白等作為優質蛋白都在脂肪替代物的研究開發中應用較多，優質蛋白的氨基酸模式與人體蛋白質的氨基酸模式相類似，更易被人體消化吸收，也就使得其在脂肪替代物中比較常見。有公司以雞蛋蛋白和乳清蛋白作為主要生產原料，對蛋白質進行微?；幚?，開發出一款脂肪代替品Simplesse， Simplesse經過微?；蠓浅＜毼⑶液腥榛晕镔|，在添加到人造黃油中后可以使油-水界面更加穩定，同時它還具有良好的擬油性，可以很好的模擬天然油脂的口感與物理性質，因此添加Simplesse的人造黃油不僅能夠達到低脂的目標還可以使人造黃油整體更加均一穩定，不影響人造黃油原有的口感[12, 16]。也有研究表明乳清蛋白經過調節pH后凝膠微?；梢詰迷谌嗽禳S油中，主要是由于微?；蟮娜榍宓鞍最w粒與固體脂肪具有相似的性質，添加到人造黃油中后可以很好的與水相結合使人造黃油更加穩定，同時使人造黃油脂肪含量更少，達到低脂的需求[17]。

表2 蛋白基脂肪替代物主要技術或產品[2，12-15]

膠原蛋白是生物高分子，動物結締組織中的主要成分，具有很強的延伸力以及良好的保水性和乳化性，由動物皮、韌帶和骨頭聯合熬制后可以得到水溶性蛋白的混合物-明膠，能產生奶油般的質構，可以應用到人造黃油產品的開發中。據有關報道稱10%～15%的膠原蛋白就可以給予產品一定的質構特性，能夠顯著的增強產品黏彈性并且保持細膩柔嫩的口感[9]。

2.1.2 植物蛋白

國內市場上以植物蛋白質為基質開發的脂肪替代物種類很多，這也與我國農業的發展與進步息息相關，這其中比較常用的植物蛋白有豆類蛋白(大豆蛋白以及豌豆蛋白等)和谷物蛋白(小麥蛋白以及玉米醇溶蛋白等)[18]。張英華等[14]用酶法改性提高玉米蛋白的乳化性，水解后玉米蛋白可作為脂肪替代物制備低脂涂抹產品。蔣將等[19]則利用木瓜蛋白酶對豌豆蛋白進行改性，制備出一款可以添加到奶油中的脂肪替代物，研究發現當脂肪質量分數為17%～18%時，添加2%改性豌豆蛋白的奶油的脂肪聚集率與含脂20%的對照樣較為接近，結合穩定性以及感官評定等可以確定此添加量可以滿足低脂的要求。張艷榮等[13]以玉米醇溶蛋白為基質，以蛋白質微?；夹g為核心，聯合分散乳化技術成功的制備出半固體狀態的脂肪模擬品。實驗結果表明此模擬物的擬油性與擬脂性較高，具有天然奶油的滑潤細膩口感以及理想的物理性狀。王宇[2]對豌豆蛋白進行堿處理后添加到植脂黃油中，在一定程度上可以促進脂肪球聚集，從而使泡沫的穩定性與奶油的起泡性得到增強，通過對比發現處理后的豌豆蛋白可以替代2%的脂肪，以此生產的低脂植脂奶油品質優良，并獲得了較好的感官品質。

2.2 碳水化合物基脂肪替代物

碳水化合物型脂肪替代物之所以能夠模擬脂肪的性質，主要是通過原料特有的吸水保水性形成特定的凝膠結構，依靠凝膠性截留并且穩定部分水分來產生一定的流動性，使其具有類似脂肪的潤滑性以及感官屬性[20]。常用于碳水化合物基脂肪替代物的原料主要是淀粉，還包括一些果膠、纖維等。碳水化合物基脂肪替代物的安全性是所有脂肪替代物中最高的，可以放心食用[22]。這一類脂肪替代物在國外市場上比較常見，表3是碳水化合物基脂肪替代物的主要產品。

表3 碳水化合物基脂肪替代物主要技術或產品[15]

2.2.1 淀粉基

在我國，淀粉的來源廣泛且產量豐富，有將近40種淀粉可以作為基質，同時以淀粉為基質的脂肪替代物安全性能高且具有良好的模擬效果，因此淀粉基脂肪替代物也是目前種類最多的一類脂肪替代物。此類脂肪替代物是以淀粉為原料，通過糊精化、酶解、交聯化等方法進行改性處理，改性后的淀粉能形成以雙螺旋形式相互纏繞的凝膠。凝膠是以三維網絡狀的結構存在，特殊的網絡結構使凝膠能夠截留住一定的水分，良好的持水性能夠提供一定的流動性，因而其口感與脂肪非常類似[23]；除此之外，該脂肪替代物的擬脂擬油性較高且有一定的涂抹性能，這使其在添加到食品中后能夠像天然脂肪為食品提供潤滑性以及黏稠度，因而可以很好的模擬天然脂肪的感官特性。

淀粉基脂肪替代物的原料主要是馬鈴薯淀粉、玉米淀粉、木薯淀粉等，這些原材料價格低廉，制備的產品性能良好，國內外皆有所研究。一款名為Maltrin MO40的脂肪替代品是玉米淀粉經有限水解噴霧干燥而制得的麥芽糊精，在熱水中能完全溶解，冷卻后形成熱不可逆膠體，具有天然脂肪的感官屬性其口感潤滑，能夠作為低脂食品中的部分替代物添加到如人造黃油、涂抹脂等食品中[24,27]。N-oilⅠ和N-oilⅡ是兩個系列的木薯淀粉麥芽糊精，熱值低性能好，可以在人造黃油類涂抹食品和人造酸奶油中使用[24]。馬鈴薯淀粉糊精Paseiil As2也具有類似油脂的優良品質，能夠替代50%以上的脂肪[28]。Zhao[29]等采用酶解的方法對馬鈴薯淀粉經行處理得到麥芽糊精，溶于水后對其進行流變學指標的測試，發現其與天然脂肪的流變學性質相近且與奶油的口感類似。羅雙群[30]將燕麥糊精添加到液體奶油中，制備的低脂奶油具有良好的可塑性且口融性極佳，經檢測低脂奶油的熱量和乳脂含量較普通奶油均有所降低，而起泡性以及乳化性等則比普通奶油有所提高。汪禮楊[31]以木薯淀粉和馬鈴薯淀粉為原料，采用控制降解法，研制出輕度變性淀粉(糊精)作為油脂的代用品，代替人造黃油中50%的油脂，開發在口感、內在質量等諸多方面都可接受的替代物，取得較好的效果。還有研究以去除蛋白質后的秈米淀粉為原料，用生淀粉酶對秈米淀粉進行預處理，經過洗滌滅酶、離心、干燥、干法超微粉碎等步驟制得秈米淀粉基質脂肪替代品，可以替代植脂鮮奶油裱花中30%的脂肪，其口感效果與植脂鮮奶油裱花相同[32]。

2.2.2 膠體基

膠體基脂肪替代物主要是以植物果膠、瓜爾膠及黃原膠等膠體為基質，通過其膠凝增稠的性能來增強食品的黏稠度與凝膠性，可以很好的模擬天然脂肪的物理特性，且持水性和穩定性方面均較好[33]。因此近些年來膠體類脂肪替代物的研究應用也越來越多，不過主要應用集中在腸類、奶制品方面，如Ruiz-Capillas等[34]利用魔芋膠作為脂肪替代物應用在發酵香腸中，經研究表明添加一定量的魔芋膠脂肪替代物可以有效降低發酵香腸的熱值；Saleh[35]則將親水膠體成功的運用在Labneh濃縮酸奶產品上，開發的低脂Labneh的紋理和感官屬性超過了Labneh的全脂屬性；Ningtyas[36]發現β-葡聚糖和植物甾醇酯具有協同改善低脂奶油干酪質構的潛力。另外在低脂豬肉丸、乳化腸、蛋黃醬等方面也有大量研究。在低脂人造黃油方面膠體類研究不多但也有部分報道，徐群英等[44]將以果膠為基質的脂肪替代物按照不同比例添加到人造黃油中來替代相應體積的脂肪，研究發現，當脂肪替代物的替代比例為10%時，樣品的硬度、稠度與黏性都處于可接受范圍內，樣品整體情況良好。趙錦妝[45]將高酯桔皮果膠作為脂肪替代物添加到人造黃油中，通過對人造黃油進行質構特性、流變學性質、熱力學性質、微觀結構以及感官品評多方面的檢測，顯示當果膠的添加量在10%的脂肪替代比例時人造黃油的各方面指標均保持良好，感官品評最佳。

2.2.3 纖維素基

纖維素是由葡萄糖組成的大分子多糖，也是自然界中分布最廣、含量最多的一種多糖。纖維素經過處理后可以以微粒的形式均勻的分散在溶劑中形成膠體溶液，可以產生類似脂肪的口感并且還能模擬脂肪的流變學性質。通過調整添加量、微粒大小等參數可以獲得不同性質及用途的脂肪替代物[24]。Garcia等[46]對以谷物纖維為基質的脂肪替代性展開過有關研究，實驗表明1.5%谷物纖維就可以保持傳統高脂食品類似的質構性且口感品評與高脂產品差別甚微。荊曉飛[47]以玉米皮膳食纖維為基料，通過改性手段制備脂肪替代物。纖維素基脂肪替代物比較常見的原料是菊粉，菊粉易溶于熱水，其溶解度隨溫度的升高而明顯加大，通過與水相結合使其在水中形成極細小的晶體，微晶體之間相互作用能夠形成一種順滑的奶油狀結構且整體會有類似脂肪的潤滑口感。胡娟[48]以菊粉為基質作為脂肪替代物添加到攪打稀奶油中，通過打發率、觸變性、泡沫穩定性以及感官品評等幾個方面對添加菊粉的人造奶油進行研究測定，結果表明當菊粉替代奶油中將近50%的脂肪時，各方面的檢測結果都顯示出此時低脂奶油具有與全脂奶油相類似的性質。

2.3 化學合成類脂肪替代物

化學合成類脂肪替代物主要是通過化學合成的方法制備的，與其他脂肪替代物不同的是它可以100%替代食品中的脂肪。但是由于其很難被人體消化，不被消化的油脂使小腸的滲透壓劇增，過量食用易導致腹瀉。韓立娟[49]以精煉大豆油為基料油，β-谷甾醇和卵磷脂等比例混合物作為復合凝膠劑，制備得到凝膠油基人造黃油，具有低飽和脂肪酸和零反式脂肪酸的雙重優勢。研究結果表明當水分體積分數提高時，人造黃油的硬度和彈性也隨之增大，同時結晶度增加，使人造黃油的微觀三維網絡結構更加完整，油-水兩相接觸面積變大，最終使得人造黃油體系結構更加的均勻和穩定。謝淑麗[50]利用淀粉及其衍生物與辛烯基琥珀酸酐在堿性條件下反應生成了辛烯基琥珀酸淀粉酯(OSAS)，研究不同添加量對人造黃油的影響，結果表明當辛烯基琥珀酸淀粉酯在人造黃油中的脂肪替代率為12%時既能有效替代人造黃油中的油脂，又可以最大程度的保留黃油特性，并且此時的人造黃油晶型較小，質構、觸變性等都處于最優狀態且感官品評最佳。李楠楠[51]也對辛烯基琥珀酸淀粉酯在人造黃油中的應用做了有關研究，實驗表明超微細化OSAS的添加可以改善人造黃油的質地口感，降低脂質融化溫度，提高冰涼感，有利于提高人造黃油的綜合品質。此外由Frito-Lay公司生產的DDM(二烴基乙二基癸基丙二酸酯)以及Best Foods公司生產的TATCA(三烷氧基丙三羧酸酯)均有擬油特性，應用在人造黃油中可以顯著降低脂肪含量及熱量，這主要是由于其不能被人體消化吸收，故不產生熱量[15]。

2.4 復合型脂肪替代物

復合型脂肪替代物的原料來源比較廣泛，較常見的組成成分包括一些動植物蛋白、植物油、淀粉以及纖維等[11]，通過一定的技術手段將這些基質以一定的比例相互混合使其協同發揮脂肪替代作用。Mariagrazia Giarnetti等[52]研究評估了以菊粉和特級初榨橄欖油(EVOO)為基礎的乳液填充凝膠(EFG)代替酥餅中的50%和100%黃油，與對照組相比，用基于菊粉和EVOO的EFG代替50%的黃油對產品的微觀結構沒有顯著影響；劉承初[53]以雞蛋清蛋白、明膠、干酪素和大豆分離蛋白為基料開發出一款無脂黃油，在攪打下可以形成巨大的泡沫群使黃油具有一定的可塑性和涂抹性，入口之后由于受熱和口腔的擠壓導致泡沫破裂可以給人以舒適的口熔感。Wipawan[54]以明膠為基礎，分別添加大豆油、米糠油、菜籽油進行低脂人造黃油的替代品開發，研究表明以米糠油為原料配制的明膠-油乳液凝膠具有與人造黃油相當的質地特性，尤其是硬度和黏性方面。

3 小結

脂肪替代物在低脂人造黃油的應用已經非常普遍，科研人員利用不同的原料、不同的生產工藝開發出不同類型的脂肪替代物來替代人造黃油中的部分脂肪，在保持原有風味和口感的前提下使人造黃油的脂肪含量盡可能的降低。應用在低脂人造黃油中的不同類型的脂肪替代物的歸納總結見表4。

目前關于人造黃油中脂肪替代物的選擇大多集中在蛋白基和碳水化合物基兩種脂肪替代物中，而化學合成及復合型相對較少，前兩種類型的脂肪替代物功能主要是能夠模擬脂肪的性質以及具有一定的凝膠性和持水性，這使得它們在添加到黃油中之后能夠維持替換掉的脂肪的功能并保持原有的特性，獲得理想的物理性狀以及維持良好的口感品質。而后兩種類型脂肪替代物雖然也可以模擬油脂的性質，并且化學合成類脂肪替代物還能夠百分百的模擬脂肪，但是其食用后對人體健康有一定的影響，難以消化致使腹瀉等癥狀的發生，這也是其不能大量食用的根本原因。復合型脂肪替代物作為脂肪替代物的未來發展選擇目前還存在一定的短板，如何使不同類型的原料復合之后模擬出脂肪的性質并能夠很好的維持其原有形態，這是首先要解決的問題。其次蛋白基以及碳水化合物基脂肪替代物的原料來源廣泛、價格低廉、不含膽固醇且其生產工藝已經非常成熟，相對其他兩種類型的替代物可能需要一定的前處理如改性、酶解等比較繁瑣，這在一定程度上也促進了其發展，不過隨科技的進步如固定化酶、超臨界萃取等技術的發展，脂肪替代物的研發也會相對來講簡便許多。

表4 低脂人造黃油中不同類型的脂肪替代物技術或產品

4 展望

從20世紀60年代開始，國外針對脂肪替代物的開發展開相關研究，經過半個多世紀的發展，到目前各種各樣脂肪替代物的問世，各種無脂和低脂食品的市場份額也在逐年增多，無不證明脂肪替代物得到了廣大消費者的認可與支持。理想的脂肪替代品應當是安全，功能多樣，在口感與功能性上與脂肪相似的。因此在今后在脂肪替代物的開發方面應當注意如下幾個問題，一是食品內部其他組分同脂肪之間的相關影響，倘若過分追求減少脂肪含量，很有可能會損害油脂原本應展現出來的各種基本功能，如此得不償失；其次是安全性問題，目前有許多以化學產品為基料合成的脂肪替代物，若長期大量食用這種類型的脂肪替代物，其潛在安全性尚不清楚等，這些都是需要科研工作者進一步研究和探討的。相信隨著人們對于健康的不斷追求以及安全意識的提高，低脂食品的需求將會越來越大，應用脂肪替代物生產的低脂人造黃油也將會有廣闊的市場前景。