甘油和山梨醇单硬脂酸酯对低饱和度起酥油脂质组成的影响：来自脂质组学和化学计量学的见解

《International Journal of Food Properties》：Impact of glycerol and sorbitan monostearate on the lipid composition of low-saturated shortening: Insights from lipidomics and chemometrics

　　降低饱和脂肪酸含量的短ening制备中，优化甘油一酯与山梨糖脂肪酸酯比例（5% GMS:SMS 80:20）可显著降低饱和脂肪酸至11.63%、过氧化值5.96 meq/kg/kg，同时维持氧化稳定性。脂质组学分析鉴定出39种关键差异脂质，化学计量学（PCA/PLS-DA）证实不同配方可有效区分脂质谱。该研究为功能性低饱和短ening开发提供了理论依据。

　　在现代社会，随着健康意识的提升，消费者对食品中脂肪成分的关注日益增加。饱和脂肪酸（SFA）的过量摄入已被广泛认为是多种慢性疾病，如心血管疾病（CVD）的重要诱因之一。因此，开发低饱和脂肪含量的替代品成为食品科学领域的重要研究方向。本研究通过脂质组学分析与化学计量学方法，评估了不同甘油单硬脂酸酯（GMS）与山梨醇单硬脂酸酯（SMS）比例（100:0至0:100，重量比为5%和10%）对低饱和脂肪起酥油脂质组成的影响。研究结果表明，5% GMS:SMS（80:20）配方表现出最理想的特性，其总SFA含量为11.63%（相比之下，对照组为12.41%），同时具有最低的过氧化值（5.96 meq/kg）和最高的单不饱和脂肪酸（MUFA）比例（75.24%）。此外，脂质组学分析还鉴定了39种不饱和脂质物种，包括PG(22:6/17:2)和PA(8:0/22:5)，这些脂质被认为是区分不同配方的关键标记物。化学计量学分析（如主成分分析PCA和偏最小二乘判别分析PLS-DA）进一步验证了脂质组成能够有效区分不同配方的特性。总体来看，5% GMS:SMS（80:20）配方在降低SFA含量的同时，保持了良好的氧化稳定性，显示出其在改善起酥油脂质质量和稳定性方面的潜力。

### 背景与重要性

心血管疾病是全球范围内的主要健康威胁之一，特别是在印尼，该疾病已成为导致死亡的重要原因之一。据2019年统计，全球因心血管疾病死亡的人数达到了1790万，而印尼在2013年和2018年分别出现了0.5%和1.5%的病例增长。心血管疾病涵盖多种非传染性健康问题，如冠心病、高血压、中风和心力衰竭，这些疾病通常与高脂肪饮食、肥胖、糖尿病、高胆固醇水平、吸烟和高血压等因素相关。其中，饱和脂肪酸的过量摄入被认为是引发心血管疾病的主要原因之一，因为它会导致血液中胆固醇水平升高，进而引发动脉粥样硬化等病理变化。

为了有效预防心血管疾病，人们开始关注饮食中脂肪含量的调整，特别是减少饱和脂肪酸的摄入。低脂肪食品，尤其是低饱和脂肪酸或富含不饱和脂肪酸的食品，被认为是一种有效的预防策略。这些食品可以改善血脂水平，减少慢性炎症反应，并有助于维持正常的细胞膜结构。因此，开发低饱和脂肪起酥油具有重要的实际意义，不仅可以满足健康需求，还能提升食品的口感和质地，使其更符合现代消费者对功能性食品的期待。

起酥油作为一种水包油（W/O）乳化体系，因其独特的物理性质在烘焙食品中广泛应用。起酥油的熔点和结晶特性决定了其在食品加工中的表现，例如在烘焙过程中提供所需的延展性和结构稳定性。然而，传统起酥油通常含有较高比例的饱和脂肪酸，这限制了其在健康食品领域的应用。因此，通过调整起酥油的配方，例如引入低饱和脂肪酸的植物油（如油菜籽油）以及合适的乳化剂（如GMS和SMS），可以有效降低SFA含量，同时保持良好的物理和化学性能。

### 材料与方法

本研究选用油菜籽油和棕榈硬脂作为起酥油的主要原料。油菜籽油以其丰富的不饱和脂肪酸著称，而棕榈硬脂则提供了必要的固态特性，无需经过氢化处理即可实现固态。GMS和SMS作为乳化剂，其独特的理化性质对起酥油的脂质组成和氧化稳定性具有重要影响。GMS具有较强的亲水性，而SMS则具有较强的亲脂性，且在常温下保持固态。因此，通过调节GMS和SMS的比例，可以影响起酥油中脂肪酸的分布以及脂质的结构稳定性。

在实验设计中，采用随机化设计，将GMS和SMS的比例设置为100:0、80:20、60:40、40:60、20:80和0:100，同时将乳化剂的添加量控制在5%和10%两个水平。实验过程中，样品经过均质化处理，随后通过超声波辅助提取脂质。提取后的脂质样品通过高效液相色谱-高分辨率质谱（UHPLC-HRMS）进行脂质组学分析，以获取详细的脂质组成信息。此外，为了评估样品的氧化稳定性，采用碘量法测定过氧化值（PV），并结合碱滴定法测定游离脂肪酸（FFA）含量。

为了进一步揭示不同配方之间的差异，本研究还进行了化学计量学分析，包括主成分分析（PCA）和偏最小二乘判别分析（PLS-DA）。这些方法能够帮助研究人员从复杂的脂质数据中提取关键信息，识别具有区分作用的脂质种类，并揭示不同配方对脂质组成的影响规律。

### 结果与讨论

在实验过程中，不同配方的游离脂肪酸（FFA）含量和过氧化值（PV）呈现出显著差异。其中，5% GMS:SMS（80:20）配方表现出最低的FFA含量和PV值，这表明该配方在降低脂肪酸分解和氧化方面具有优势。进一步的脂质组学分析表明，该配方中不饱和脂肪酸的比例显著提高，尤其是PG(22:6/17:2)和PA(8:0/22:5)等关键脂质物种的表达水平较高。这些脂质的增加可能有助于提高起酥油的抗氧化能力和健康价值。

值得注意的是，游离脂肪酸的形成与乳化剂的理化特性密切相关。GMS的熔点较高（约73–81°C），而SMS的熔点较低（约51°C），这导致SMS在加工过程中更容易处于液态，从而增加了其与氧气和热源的接触机会，促进了脂肪酸的氧化反应。相比之下，GMS由于其较高的熔点和部分结晶结构，能够形成更稳定的脂质网络，从而降低氧化风险。然而，当GMS含量过高时，可能会影响乳化体系的稳定性，导致脂质网络的破坏，进而增加氧化敏感性。

过氧化值的测定结果进一步支持了这一观点。实验发现，随着SMS比例的增加，过氧化值也呈现上升趋势，这表明SMS的加入可能会增加起酥油的氧化风险。而GMS的加入则表现出相反的效果，即在一定程度上降低了过氧化值，说明其具有一定的抗氧化能力。然而，这一趋势并非线性，而是受到多种因素的共同影响，包括乳化剂的种类、比例、加工温度以及样品的存储条件。

在脂质组学分析中，研究团队通过热图（heatmap）和化学计量学方法（PCA和PLS-DA）对不同配方的脂质组成进行了深入分析。结果显示，5% GMS:SMS（80:20）配方在脂质表达水平上表现出独特的特征，尤其是在不饱和脂肪酸的种类和比例上。该配方中PG(22:6/17:2)和PA(8:0/22:5)等脂质的含量显著高于其他配方，表明其在抗氧化和抗炎方面具有更高的潜力。此外，化学计量学分析还揭示了不同配方之间在脂质组成上的差异，进一步支持了5% GMS:SMS（80:20）配方在改善脂质质量方面的优势。

### 脂肪酸分析

脂肪酸分析结果显示，5% GMS:SMS（80:20）配方在多个关键脂肪酸种类上表现出显著优势。例如，C18:1n6（亚油酸）和C22:6（二十碳六烯酸，即DHA）的含量较高，这些脂肪酸在调节血脂水平、改善细胞膜结构以及增强抗氧化能力方面具有重要作用。相比之下，其他配方中SFA的含量较高，这可能与其较高的SMS比例有关。例如，A1B3（60:40）和A1B6（0:100）配方中，SFA的比例显著高于5% GMS:SMS（80:20）配方，这可能与其较低的GMS含量相关。

此外，研究团队还对不同脂肪酸种类的生物学功能进行了详细分析。例如，C16:0（棕榈酸）虽然属于饱和脂肪酸，但其具有一定的结构稳定性，能够帮助维持食品的物理特性。而C18:1n6和C22:6等不饱和脂肪酸则因其抗炎和抗氧化特性而受到关注。这些脂肪酸不仅有助于改善血脂水平，还能减少心血管疾病的风险，因此在低饱和脂肪起酥油中具有较高的健康价值。

### 优化乳化剂比例的意义

乳化剂的优化是本研究的核心目标之一。通过调整GMS和SMS的比例，研究人员发现5% GMS:SMS（80:20）配方在降低SFA含量、提高不饱和脂肪酸比例以及维持氧化稳定性方面表现最佳。这一结果表明，通过合理的乳化剂比例调整，可以在不影响起酥油物理性能的前提下，显著改善其脂质组成。这不仅有助于满足消费者对健康食品的需求，还能为食品工业提供新的技术路径，推动低饱和脂肪起酥油的商业化应用。

从更广泛的角度来看，乳化剂的优化还可以促进可持续发展。例如，油菜籽油的提取不仅提供了低饱和脂肪的脂肪来源，还能够产生有价值的植物蛋白副产品（如十字花科蛋白和纳普因），这些副产品可以用于其他食品加工领域，从而实现资源的高效利用。此外，GMS和SMS的使用也减少了对氢化油的依赖，避免了反式脂肪酸（TFA）的生成，这在当前健康食品趋势中具有重要意义。

### 结论

本研究通过脂质组学和化学计量学方法，揭示了不同乳化剂比例对低饱和脂肪起酥油脂质组成和氧化稳定性的影响。研究结果表明，5% GMS:SMS（80:20）配方在降低SFA含量、提高不饱和脂肪酸比例以及保持氧化稳定性方面表现最佳，这为低饱和脂肪起酥油的开发提供了科学依据。此外，研究还强调了乳化剂优化在改善食品脂质质量中的关键作用，表明通过合理调整乳化剂比例，可以有效提升起酥油的健康价值和功能性。

未来的研究可以进一步探索不同乳化剂比例对起酥油其他性能的影响，例如口感、质地和储存稳定性。同时，也可以结合其他食品成分（如植物提取物或天然抗氧化剂）进行更全面的优化，以提高起酥油的综合营养价值。此外，针对不同消费者群体的需求，研究还可以开发具有特定健康益处的起酥油配方，例如针对儿童、老年人或特定疾病患者的产品。这些研究方向将有助于推动低饱和脂肪起酥油的广泛应用，并为食品工业提供新的发展方向。