暨南大学理工学院汪勇教授课题组的博士研究生邹硕在Food Chemistry期刊（中科院JCR 1区，影响因子8.8）发表了题为“Texture and volatile profiles of beef tallow substitute produced by a pilot-scale continuous enzymatic interesterification”的研究论文，由张震副教授指导并为通讯作者。

一、研究背景

由于消费者对更健康饮食的需求不断增加，动物脂肪替代品的研究逐渐成为食品加工中的热门话题。目前，“牛油替代脂”的研究主要以植物油（如棕榈油、大豆油、菜籽油、玉米油、橄榄油等）为原料，通过直接添加、物理混合、氢化、分提和酯交换等手段，模拟天然牛油的特性，在加工食品（如无反式人造黄油、起酥油、冰淇淋等）中部分或完全取代天然牛油。到目前为止，关于牛油替代脂在火锅中应用的研究还比较有限。因此，有必要寻找一种具有良好氧化稳定性和对挥发性化合物具有良好吸附性的油脂来替代天然牛油，这些研究将有助于扩大火锅油脂的基料油种类。

酶法酯交换是油脂改性中避免反式脂肪酸的最常见方法之一。它可以改变油的甘油三酯组成，以获得所需的物理化学性质，如熔点、固体脂肪含量和晶型等。通过这种改变，可以生产出具有更好可塑性和稠度的基础油，弥补天然植物油在食品应用中的局限性。除了优化反应条件外，酶反应器的配置对产物的成功制备也起着重要作用。简单、易于操作且相对便宜的搅拌式反应器是实验室规模上最常用的反应器。大多数研究集中在克级实验上，以检查工艺的可行性并优化反应条件。然而，搅拌式反应器中的机械搅拌会由于剪切应力而损坏固定化酶的载体材料，导致酶的损失。此外，由于在开始新批次之前需要排放、回收酶、清洁和重新填充反应器，将搅拌式反应器用于工业规模生产可能成本高昂。填充床反应器（PBR）易于构建和扩大规模，并且由于没有机械搅拌，它对酶的损伤较小。因此，选择PBR进行牛油替代脂制备的放大实验。

二、研究方法

在本研究中，对酶法制备牛油替代脂进行了放大实验。利用脂肪酶Lipozyme TLIM催化全氢化棕榈油（FHPO）与大豆油（SO）进行酯交换反应制备无反式脂肪酸的牛油替代脂。测定产品的物理化学性质，即脂肪酸组成、甘油三酯组成、固体脂肪含量、晶型和熔融/结晶行为，以优化PBR中的流速。对产品的质构特性进行研究，以确定与天然牛油相比，产品的后硬化和起砂程度是否降低。最后测定了产品的挥发性化合物，以验证该产品是否可以用作四川火锅中牛油的替代品。

图1 研究思路及方法

三、研究结果

综合脂肪酸组成、甘油三酯组成、固体脂肪含量、晶型和热力学性质等结果，选择120mL/min作为最合适的PBR流速进行进一步比较。同时，在中试规模的PBR中连续生产了30批牛油替代脂，所有批次产物的SFC曲线相同。这表明中试规模的PBR具有良好的重复性，具有大规模工业化生产的潜力。

选择EIE-120mL/min作为牛油替代脂，进一步比较其与天然牛油在质构、脂质伴随物和氧化稳定性上的区别。将油样在20°C下储存8周，硬度测试结果表明NIE（1374g）和EIE（700g）的硬度值均高于BT（501g），酯交换降低了油的硬度。在储存过程中，BT和NIE表现出显著的后硬化，表观硬度分别增加了419g和544g；NIE和EIE显示出较高的γ-和δ-生育酚含量（NIE: 26.30mg/100g γ-生育酚，12.67mg/100g δ-生育酚；EIE: 26.13mg/100g γ-生育酚，12.40mg/100g δ-生育酚）。且EIE和NIE的生育酚含量差异很小，表明本实验中使用的酶促酯交换反应温和，生育酚的损失很少；使用Rancimat研究了样品的氧化稳定性，发现NIE具有最高的氧化稳定性，其次是EIE，BT具有最低的氧化稳定性；根据样品的脂肪酸组成计算以下营养指数：动脉粥样硬化指数（AI）、血栓形成指数（TI）和低/高胆固醇血症比率（HH）。油的营养水平越高，其AI和TI越低，HH越高。如图所示，EIE显示出较低的AI和TI，分别为0.71和1.61，较高的HH，为1.49，表明与BT相比（AI:0.88，TI:2.55，HH:1.44），牛油替代脂的营养水平更高。

最后研究了用这两种油制作的四川火锅在翻炒和炖煮过程中挥发性物质的变化，结果表明牛油替代脂制成的火锅中的挥发性化合物与天然牛油相似。

四、研究结论

在中试规模的PBR中进行了酯交换反应，以制备牛油替代脂。制备牛油替代脂的最佳流速为120mL/min。酯交换后，产品中SSS和UUU的含量降低，β′成为主要晶型，SFC曲线更接近于天然牛油。分别从质地和挥发性化合物两个方面验证了牛油替代脂在四川火锅中应用的可行性。牛油替代脂的后硬化现象比天然牛油弱。用牛油替代脂制成的四川火锅的挥发性成分与天然牛油相似，经过两个小时的炖煮，含量仍保持在较高的水平上。

已发表文章：

         Zou Shuo, Zhou Jun, Du Yilin, Cheng Jianqiang, Wang Yong, Zhang Zhen. (2023). Texture and volatile profiles of beef tallow substitute produced by a pilot-scale continuous enzymatic interesterification. Food Chemistry. 429:136980.

   本研究工作得到国家自然科学基金（32272341、32001734），广东省重点领域研发计划（2022B0202010003）的支持。

作者简介：

邹硕，女，暨南大学生物医学物理与生物医学信息技术博士研究生，研究方向为油脂生物炼制与营养。目前已在酶促结构脂质的制备、纯化技术与结构分析；脂质分析检测技术、热力学性质及流变学特性分析技术等领域开展研究，在Food Chemistry、Industrial Crops ＆ Products等期刊杂志上发表SCI论文4篇。