油脂的問題(學術篇)

陳博士按: 感謝網友John今天分享一篇學術論文,讀起來真是精彩,可以當作我<吃錯了,當然會生病>一書的延伸閱讀,或是以後讀書會的輔導資料。由於是學術論文,有些名詞可能一般讀者看了會想睡覺,不過沒關係,只要讀我用顏色標示的部分即可。油的問題真得很大,但並未受到食品業者與一般民眾的普遍關注,希望我的呼籲能拋磚引玉,得到產、官、學三方的重視。

油脂加工中產生的極性成分及其影響

李榮啟 於學軍 郜順成 周兵 範自營

  摘要:詳細綜述了油脂在不同條件下的劣變產物及其危害性。
關鍵字:油脂;加工劣變;極性成分及其危害
中圖分類號:TQ641  文獻標識碼:A
文章編號:1003—7969(2000)02—0059—05

  不論是純脂肪或含其他類脂物食品,在加工、儲存、流通和食用中,有可能發生非常重要的化學反應。例如油脂精煉、油脂脫色、脫臭、冬化、煎炸、含油食品焙烤和烘烤時,部分脂肪可能發生化學反應,產生毒性成分。
油脂在加熱和貯存階段,因種種原因使油脂發生氧化,特別是不飽和脂肪酸,在加工和貯存階段更容易發生油脂氧化,不飽和程度愈高,在進行加熱時,對其氧化就愈大。植物性食物中,常常含有天然抗氧化劑,如生育酚、磷脂、抗壞血酸和類黃酮類成分。都可以作為油脂的天然抗氧化劑,這樣就能保護油脂免於或減少氧化作用。

1 脲不加合(又稱脲不包合)物

  含油食品在加熱和貯存時期,可能會形成脲不加合物的有毒成分。這是一種脂肪酸的衍生物,它經過化學變化,使天然的油脂脂肪酸鏈結構,環化為環狀結構或經氧化解聚成低於七個碳原子的鏈狀結構化合物。如果用棉籽油進行試驗,每天都把油加熱到205℃ 加熱7 h~8 h,攪拌2 h,加熱40 d之後,由於油中含有脲不加合物的單體和二聚體,所試動物三周內全部中毒死亡。從商品油酸和其他脂肪中分離出來的脲不加合物(NAF)的脂肪酸成分,餵養斷奶大白鼠有毒性反應,即使是經氫化的脂肪酸,也有這種毒性成分。從加熱後的玉米胚芽油中得到的脲不加合物,有明顯的致癌和致癌作用。若用20-甲基膽蒽塗抹在大白鼠的皮膚上,會增加誘發喂加過熱植物油的動物致腫瘤作用。2-乙醯氨基芴具有致癌性,如用它和加過熱的油一起喂大白鼠,特別是從加過熱的油中分離出來的NAF,具有強化致癌作用。
  把大豆油和氫化大豆油樣品加熱,以200℃ 同樣溫度,並在一定轉速和連續攪拌條件下,分別加熱10 h,19 h,30 h和43 h,液體油中NAF的百分含量,從0.56%(以未加熱油)到加熱43 h之後,達到23.2%,而氫化油與此相對應值為2.9%到28.2%。總的NAF和三個亞NAF組分(高真空條件下分子蒸餾分離物)的分子量,由於長時間的加熱,已發生很大變化。在其他方面兩種的平均分子量,隨加熱時間的延長,液體油從780~1 429,而硬化油為1 338;油的粘度與分子量成反比,而且變化較大。據分析,這種差異,是由於聚合作用而使用NAF的分子量增加,而分子量的減少,是因為發生了裂解作用。經加熱處理後的油樣,都有毒性成分生成,但液體油中的不飽和度高,容易發生化學變化,作動物試驗,對大白鼠有明顯的不利因素。

2 自動氧化物:初級產物和二次降解劣變產物

2.1 初級自動氧化劣變產物
  油脂的初級自動氧化產物,是含烯類化合物自動氧化時產生的,事實上它是氫過氧化物。在自動氧化過程中,最初形成的游離基是過氧化物的出現,接著發生碳鏈斷裂,而導致含羰基的衍生物、乙醇和降解成短鏈脂肪酸生成物的形成。經過一段時間的研究發現,自動氧化的時候,發生雙鍵重整形成一種新型異構體。含非共軛雙鍵(烯鍵)化合物自動氧化過程,是分子氧(O2)加到碳原子的雙鍵上的反應,2-甲基烯,是根據自由基原理進行反應。

  在自動催化鏈反應開始之後,用紫外光照射具有強大地促進激發作用。因此,在進行脂類加工時,要儘量減少可見光和紫外光照射的強度。
  溫度也會影響自動氧化的速率,溫度的升高,往往加劇化學反應。不僅有可能使鏈擴展增強,而且過氧化物又可能會分解斷裂,從而增加了自由基的量,同時就增強了自動氧化的趨勢。因此,煎炸油在經過加熱氧化變化之後,在冷卻時仍可能發生自動氧化作用。
  在自動氧化的時候,生成的氫過氧化物的比率與不飽和程度並不成線性比例關係。當然雙鍵增大,氫過氧化物也增大,亞油酸酯比油酸酯的氫過氧化速率要快10倍,亞麻酸酯更快,它比油酸酯快20~30倍。脂肪酸不飽和度越高,就越容易形成氫過氧化物,其原因就是,甲基位置位於二個雙鍵上,比一個雙鍵的α-位置上更活潑。因此,多不飽和脂肪酸比一般單不飽和脂肪酸更易發生自動氧化。由於自動氧化時,往往發生油脂或食品的哈味,因而,哈味就成了測試油脂不飽和脂肪酸自動氧化的一個標誌。當然,測定過氧化值就可以精確的衡量油脂酸敗的等級。
關於酸敗油脂對生理影響的研究,也只有近幾十年的歷史,包括早期觀察食用酸敗油脂動物的眼睛,發現了發炎現象、消化失調、生殖衰竭、貧血、白細胞減少,等病症,而且在進行試驗時,受試動物失重快,死亡率增加。同時也發現發生酸敗脂肪中的營養成分和維生素受到破壞。當然,現在人們應該知道酸敗的脂肪,是有毒性的。
食品的腐敗氣滋味,是由於脂肪的自動氧化作用引起的。應該說,阻止人們不要隨意食用的自動氧化脂肪,並不是初級氧化產物,而是它們的二次降解產物。

從大量的研究中得出結論:不論是植物油脂或動物油脂,如果用它們的自動氧化使油脂發生酸敗的產物喂動物,都可以使受試動物體重下降、貧血、白細胞減少,重者造成死亡。若把氧化值為530 mmol/g~550 mmol/g的變質大豆油,以10%的比率添加到大白鼠的日糧中去進行餵養,發現油脂因變質,而需要補充更多的蛋白質來彌補毒性物質對營養的破壞。這可能是因為變質油破壞了蛋白質中的營養成分所致。而且變質油脂對消化道有嚴重的損害作用。用甲基亞麻酸酯氫過氧化物喂雄性大白鼠,引起腸道腫大,腸道受刺激,食欲降低,並造成腹瀉。
  雖說關於自動氧化過的脂類的毒性問題,已被人們所接受,但正確的毒性作用機理,仍沒有徹底解釋清楚,某些人認為由於脂肪的過氧化物,發生了氣味改變,從而改變了食(飼)物的適口性,這樣食用(飼用)少了,造成體重下降。1973年Nakamura等人應用自動氧化了的紅花油,其過氧化值為465 meq/kg油。這種油以1 ml的量進行插管投藥,給斷奶雄性大白鼠試驗,用顯微技術觀察發現,大白鼠的肝臟重量增加,用電子顯微鏡觀察發現其內質網上有顯著變化,肝細胞中微體數量有所增加。這種變化是投藥三天之後發現的,在不到三個月的時間,在肝細胞中發現一種視褐質的類脂物的積累。在口服試驗氧化酯類三個月後,動物肝臟合成脂肪酸酯的功能減退。肝臟切片用[C14]醋酸酯結合率減少為依據,都說明這個問題。還有另外的證據說明自動氧化的脂肪,可以和蛋白質,也可以和氨基酸反應,生成脂蛋白化合物。若把自動氧化過的酯類,添加到卵蛋白溶液中,經充分混合,變成黃褐色,發生沉澱作用。如果時間加長,色澤甚至變成暗黑色。這就是自動氧化作用的酯使卵蛋白失去營養作用和發生沉澱現象。據分析,這是自動氧化了的酯類附著在胱氨酸的二硫鍵上的現象。
  經過氧化了的亞油酸甲酯和溶菌酶,和其他蛋白質和氨基酸間進行作用,發現蛋氨酸被氧化生成了有毒的蛋氨酸碸產物。無疑,自動氧化的脂類也和酶反應。用通空氣一周,溫度控制在60℃ 的大豆油,以15%的比例添加到大白鼠的飼料中去不僅發現了腸中毒現象,而且抑制了腸中的黃嘌呤氧化酶的活性。據推測,過氧化的脂肪在腸和其他組織中,也有可能對腸和其他組織的酶進行抑制。1970年Matsuo試驗自動氧化了的脂肪酸乙酯,對大白鼠肌內、肝臟內琥珀酸脫氫酶活性,唾液澱粉酶和甜土豆澱粉,都有干擾作用。上述三種酶活性減少的原因,歸因於自動氧化脂肪的作用。
  在其他方面,動物受自動氧化油脂的作用,血液中穀丙轉氨酶和穀草轉氨酶的酶活性增加這些酶的增加,就顯示了中毒症狀。
  氫過氧化物具有潛在的致癌性。1973年Cutler等人試驗,在大白鼠飼料中把氧化亞油酸酯的含量以10%,5%和2.5%的比例來誘導惡性腫瘤。試驗中連續三天地喂試,總共進行了56~75周,結果誘發了一種或多種腫瘤。雌性動物宮頸和乳腺癌發生率增加,雄性動物睾丸間質細胞腫瘤發生率也增加1974年這位作者用亞油酸酯氫過氧化物注射試驗,研究它的致癌能力,給六周齡的雄性大白鼠作了五周的重複試驗。這種現象經測定分析,是大白鼠在接受200 mg脂肪酸過氧化物的結果。
  氧化脂肪促進癌生長有二種方法:其一,它本身就有生癌潛力,具有或增進其他癌生長的作用。第二種形式,脂肪氧化物起到一個輔助致癌物質。這種輔助致癌作用的物質,或者是以它們的裂解物,以及被它們污染所造成。這兩種主要的脂肪產物能夠引起致癌,是由自動氧化作用,產生了聚環和芳香烴的過氧化物產物引起的。
具有共軛雙鍵的亞油酸的初級氧化物,如果進行製備分離,幾乎過氧化物中有90%都是共軛的。用紅外線光譜分析,說明自動氧化過程,誘發二烯酸中的順、反-反和反式結構的形成。這種現象也會在更高的