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拟攻读博士学位科学计划书

计划书题目: 食用油中不饱和脂肪酸热致异构化形成机理研究

一、 立题依据

1.1 研究背景

食用油是日常生活中不可或缺关键食物, 其关键成份油脂（脂肪）是生命新陈代谢必不可少能源物质和营养元素。中国是食用油消费大国, 年食用油消费量超出了2600万吨, 居世界首位[1]。多年来, 因为大量引进优异技术装备和加工工艺, 中国食用油加工能力和生产技术水平得到了较大提升。即使中国食用油脂加工业发展迅猛, 但现在食用油脂产品品质并不乐观。油脂产品质量问题关键集中在过氧化值、 酸价、 溶剂残留量、 苯并芘、 黄曲霉毒素等指标超标[2]。但伴随大家对营养和健康越来越重视, 对食用油品质提出了更高要求。伴随相关反式脂肪酸（TFAs）对人体健康有害报道越来越多, 油脂在加工过程中异构化形成也引发了政府、 学者和消费者越来越广泛关注。
反式脂肪酸（trans fatty acids, TFAs）是不饱和脂肪酸一个, 是全部含有反式非共轭双键不饱和脂肪酸总称, 因其与碳链双键相连氢原子分布在碳链两侧而得名[3]。反式脂肪酸即使也属于不饱和脂肪酸, 但反式双键存在使脂肪酸空间构型产生了很大改变, 脂肪酸分子呈刚性结构, 性质靠近饱和脂肪酸。空间结构改变使反式脂肪酸理化性质也产生了极大改变, 最显著是熔点, 通常反式脂肪酸熔点远高于顺式脂肪酸, 如油酸（oleic acid）熔点是13.5 ℃, 室温下呈液体、 油状, 而反式油酸（elaidic acid）熔点为46.5 ℃, 室温下呈固态、 脂状[4]。
现在反式脂肪酸关键有四个起源: 天然存在[5]、 油脂氢化[6]、 油脂精炼[7]和食品加工。天然TFAs关键来自于反刍动物（如牛、 羊）脂肪组织及其乳制品, 关键由饲料中不饱和脂肪酸经反刍动物瘤胃中丁酸弧菌属菌群酶促生物氢化作用生成, 但含量低。美国食品和药品管理局（部分教授提出异议, 认为来自于反当动物反式油酸不应该包含在定义内, 因为这种在体内代谢过程中能够经过去饱和而转化成共辄亚油酸。油脂氢化就是将氢加成到脂肪酸链双键上, 在此过程中一部分双键被饱和, 另一部分双键发生位置异构或转变为反式构型（即为TFAs）。据报道, 因为加工方法、 加工原料、 食品种类、 地域、 制造商等很多原因影响, 氢化油反式脂肪酸含量在5%～45%之间, 最高可达65%。在植物油脂精炼脱臭过程中, 通常需要高温（250 ℃以上）加热2 h, 高温脱臭后油脂中TFAs含量可增加1 ~ 4%。
日常食用很多加工食品中存在含量不等TFAs, 关键来自配料中存在和加工过程生成。部分培烤和油炸食品如油饼、 丹麦焰饼、 炸鸡、 炸土豆条等, 以及假奶酷、 人造奶油、 冰琪淋、 糖果等食品TFAs含量可能较高, 其中有很大部分是因为加工时使用了部分氧化油脂所致, 也有是加工过程中因为热作用产生, 其TFAs含量随氣化油用量和饱和度不一样而产生较大差异。未添加氧化油脂焙烤食品中TFAs关键产生于加热过程, 食物高温烹调过程中可碰到光、 热和其它催化作用, 顺式脂肪酸在这些原因作用下, 经过异构化转变为TFAs[8-9]。
自上世纪90年代,Mensink 和Katan[10]相关反式脂肪酸与血脂关系汇报引发了学术界和政府团体猛烈争论后, 反式脂肪酸营养与安全评价一直备受关注。从现在各国研究结果来看几乎能够肯定, 反式脂肪酸对健康有害无利, 其对健康影响可能有多个方面, 现在资料多集中在心血管疾病[11]、 糖尿病[12]、 癌症[13]、 胆囊疾病[14]、 影响生长发育[15]等方面。

1.2 中国外现实状况

国外已经有大量相关研究报道, 但中国对反式脂肪酸研究起步较晚, 相关研究报道较少。现在, 相关油脂加工过程中TFAs改变研究多集中在加热温度、 时间、 食品油种类等影响原因, 而相关其形成机制研究较少。
苏德森等[16]对花生油、 大豆油、 菜籽油、 玉米油和葵花籽油分别进行加热试验, 采取气相色谱法测定其不一样加热温度和不一样加热时间脂肪酸组成, 分析研究食用油中TFAs形成和改变特点及其影响原因。结果表明食用油加热至300℃时, 其含量是未加热时2倍以上; 伴随加热温度升高或加热时间延长, 食用油中TFAs种类和含量都增加。王建清等[17]应用毛细管气相色谱法对源自肯德基生熟炸鸡油进行了脂肪酸及TFAs定性、 定量分析, 结果表明肯德基炸鸡油脂肪酸组分含有反式亚油酸、 亚麻酸约1%, 熟油比生油含更多TFAs, 煎炸过程中会产生少许TFAs。王维涛等[18]釆用气相色谱法分析了玉米油、 鱼油调和油在不一样煎炸温度和时间条件下油脂中TFAs改变, 结果显示高温条件下煎炸食品将造成油脂热氧化裂变。煎炸温度低于220 ℃、 时间小于2 h时, 油脂中TFAs总含量上升缓慢; 在温度大于220 ℃、 时间大于2 h条件下煎炸, 油脂含量能快速增至原油中含量2到3倍。周厚德等[19]研究了煎炸条件对精炼光皮树油中TFAs影响, 结果表明, 加热温度对光皮树油中TFAs生成量影响显著。等在对大豆油研究中, 证实了高温油炸能够使亚油酸和亚麻酸双键结构由顺式变为反式。另有研究表明[14-15], 在高温油炸过程中, 食用油中反油酸伴随油炸时间延长而显著增加。

1.3 关键参考文件

[1] 陈晨. 中国食用油产业国际地位及进口安全研究[D]. 浙江大学, .
[2] 刘天益. 中国食用油脂质量安全现实状况和对策[J]. 农产品加工·学刊, (5):78-80.
[3] Food drug Administration H. Food labeling: trans fatty acids in nutrition labeling, nutrient content claims, and health claims. Final rule.[J]. Federal Register, , 68(133).
[4] 赖晓英, 武德银, 伍飏,等. 反式脂肪酸危害及其检测方法[J]. 现代食品科技, , 23(2).
[5] Proell J M, Mosley E E, Powell G L, et al. Isomerization of stable isotopically labeled elaidic acid to cis and trans monoenes by ruminal microbes.[J]. Journal of Lipid Research, , 43(12):2072-2076.
[6] Khor G L, Esa N M. Trans Fatty Acids Intake: Epidemiology and Health Implications[M]// Trans Fatty Acids. :25-53.
[7] Tasan M, Demirci M. Trans, FA in sunflower oil at different steps of refining[J]. Journal of the American Oil Chemists' Society, , 80(8):825-828.
[8] Daglioglu O, Tasan M. Fatty acid composition of traditional fermented and unfermented Turkish corn bread with the emphasis on, trans, fatty acids[J]. European Food Research and Technology, , 217(2):125-127.
[9] Muik B, Lendl B, Molina-Díaz A, et al Direct monitoring of lipid oxidation in edible oils by Fourier transform Raman spectroscopy.[J]. Chemistry & Physics of Lipids, , 134(2):173-182.
[10] Warnick. Effect of Dietary trans Fatty Acids on High-Density and Low-Density Lipoprotein Cholesterol Levels in Healthy Subjects — NEJM[J]. New England Journal of Medicine, 1990, 323(7):439-45.
[11] Oomen C M, Ocke M C, Feskens E J M, et al. Association between trans fatty acid intake and 1-year risk of coronary heart disease in the Zutphen Elderly Study: a prospective population-based study[J]. Lancet, , 357(9258):746-51.
[12] Lefevre M, Lovejoy J C, Smith S R, et al. Comparison of the acute response to meals enriched with cis- or trans-fatty acids on glucose and lipids in overweight individuals with differing FABP2 genotypes.[J]. Metabolism-clinical & Experimental, , 54(12):1652-8.
[13] Tsai C J, Leitzmann M F, Willett W C, et al. Long-term intake of trans-fatty acids and risk of gallstone disease in men.[J]. Archives of Internal Medicine, , 165(9):1011-5.
[14] King I B, Kristal A R, Schaffer S, et al. Serum trans-fatty acids are associated with risk of prostate cancer in beta-Carotene and Retinol Efficacy Trial.[J]. Cancer Epidemiology Biomarkers & Prevention, , 14(4):988-92.
[15] Mojska H. Influence of trans fatty acids on infant and fetus development.[J]. Acta Microbiologica Polonica, , 52 Suppl:67-74.
[16] 苏德森, 陈涵贞, 林虬,等. 食用油加热过程中反式脂肪酸形成和改变[J]. 中国粮油学报, , 26(1):69-73.
[17] 王建清, 张玉, 陶秋. 气相色谱法分析炸鸡油中脂肪酸及反式脂肪酸[J]. 现代农业科技, (17):327-328.
[18] 王维涛, 李桂华, 赵芳,等. 煎炸条件对油脂中反式脂肪酸及氧化物影响研究[J]. 河南工业大学学报(自然科学版), , 32(3):21-25.
[19] 周厚德, 刘玉环, 彭红,等. 煎炸条件对精炼光皮树油中反式脂肪酸影响[J]. 中国油脂, , 35(5):23-26.
[20] Bansal G, Zhou W B, Tan T W, et al. Analysis of trans fatty acids in deep frying oils by three different approaches.[J]. Food Chemistry, , 116(2):535-541.
[21] Wakako T, Akiko M, Kaori U. Formation of trans fatty acids in edible oils during the frying and heating process[J]. Food Chemistry, , 123(4):976-982.

二、 本课题研究意义、 研究目及研究内容

伴随中国人民生活水平不停提升和饮食结构调整, TFAs作为很多疾病危险原因, 近些年来已经引发了来自政府部门、 学者、 企业和消费者越来越多广泛关注。而现在研究又关键集中在油脂氢化加工方面, 而针对食品加工过程中TFAs改变以及对油炸等热加工过程中形成控制缺乏系统研究。尤其是相关油脂在高温加热过程中不饱和脂肪酸异构化机理报道较少。研究加热及食品油炸过程中油脂成份改变, 了解TFAs形成路径, 并寻求控制方法, 对于引导消费者健康合理膳食和有效预防心血管疾病含有十分关键理论价值和实际意义。
本课题研究关键内容:
（1） 反式脂肪酸分析检测方法建立
（2） 食用油中不饱和脂肪酸热致异构化关键影响原因研究
（3） 食用油中不饱和脂肪酸热致异构化反应路径机理研究
（4） 食用油中不饱和脂肪酸热致异构化形成动力学研究
（5） 控制不饱和脂肪酸形成研究

三、 可行性分析、 预期目标

3.1 可行性分析

（1） 理论上和方法上可行性: 现在相关食用油加工过程中不饱和脂肪酸异构化研究较少, 搞清其反应路径机理对于控制TFAs形成含相关键意义。另外相关食用油加工过程TFAs含量改变研究已取得一定进展, 综合分析在理论上含有可行性。
（2） 有良好团体组成与设备确保: 多年来, 本人所申请团体在食用油方面研究也取得了重大进展。另外该团体所在单位含有开展本项目研究硬件条件, 拥有多个中国外优异仪器设备。

3.2 预期目标

（1） 建立正确、 可靠检测TFAs方法
（2） 说明食用油加工过程中TFAs形成机理
（3） 找到控制TFAs形成比很好方法