从反式脂肪认识脂肪

为什么反式脂肪会引起这些健康上的问题呢?目前最被大家接受的理论是人体的脂肪酶具有高度的选择性,只会分解具顺式脂肪酸脂肪,无法分解反式脂肪。因此反式脂肪长期滞留在血液中乱窜,容易在血管壁上沉积,导致血管的窄化。
近年来在新闻媒体、食品广告或电子信件中经常见到有关「反式脂肪」的警语,上网键入这个名词,也可以立即查到一大箩筐的相关资讯。但是身为化专业者,却很少看到在化方面有比较深入的介绍。平常给文法商科同上通识化课时,发现大多数同都不知道「脂肪」是什么样的分子结构?健康检查表上常有一项「三酸甘油酯」的数据,它与「脂肪」又有什么关係呢?

一般人对「脂肪」的认识,就是觉得它油腻腻、不溶于水,而烹调最常用的油脂是液态的沙拉油,或是固态的猪油、牛油。读到这裡,会立即想到一连串疑问—为什么有的油是液态?有的是固态?还有「沙拉油」究竟是什么油?从哪里提炼出来的?

沙拉油是什么油

非常明显地,猪油、牛油来自动物。相对地,任何提炼自植物的油都可以称为「沙拉油」,换句话说,都可以用来拌沙拉。不过一般市场卖的沙拉油多取自黄豆,或标示为「大豆沙拉油」,或是几种植物油的溷合物。

植物动物油的组成确有显着的差别,植物油含的脂肪酸主要是不饱和的,饱和脂肪酸的比率多在 20% 以下,但是椰子油和棕榈油除外。猪油、牛油含的饱和脂肪酸则至少在 40% 以上。

为什么油会有不同的状态

为什么饱和脂肪酸含量高的油在室温就会呈固态呢?这与分子的排列有关。分子排列得越整齐,分子和分子之间的作用力就越强,要想打散这种整齐的排列,就需要费更大的力气,或者说较高的能量或热量。固态就是分子排列得很整齐、很紧密的状态,所占的体积较小。如果整齐的分子被打散,分子与分子间的距离拉大了,但是彼此之间仍然具有一定吸引力时,呈现的状态就是液态

由此推理,气态分子自然是更自由自在,分子间距离很大,几乎不再具有任何的吸引力或约束力。室温下成固态的猪油、牛油,受热融解成液态温度就是它们的「融点」。反之,从液态凝固成固态温度称为「凝固点」,而融点与凝固点其实就是同一个温度。那麽饱和脂肪酸分子究竟长什么样子?为什么可以排列整齐呢?

自然界中最常见的脂肪酸大多含有 16、18 或 20 个碳。通常根据实际「饱和」脂肪酸的分子模型,以锯齿状表示长链。如果是「不饱和」脂肪酸,则长链部分有一个或数个「双键」,以二条线来代表双键。

双键上的二个氢原子(H)在同一边,就称为「顺式双键」,自然界的不饱和脂肪酸所含的「双键」都是顺式的,因此称为顺式脂肪酸,有时简称为「顺式脂肪」。若双键上的二个氢原子在双键的异边,就称为「反式双键」,自然界的「反式脂肪酸」只有在反刍动物的牛油或牛奶裡面以极低量(约 2 ~ 5%)存在,是由反刍动物胃部的某些细菌合成的。

比较饱和脂肪酸不饱和脂肪酸的分子结构,你一定同意近似直线型的饱和脂肪酸分子应该较容易整齐排列。不饱和脂肪酸分子的结构转了一个大弯,要让它们整齐排列,就必须把温度降得很低,因此像不饱和的油酸,凝固点(融点)是摄氏 13 度,饱和的棕榈酸融点则在摄氏 63 度。所有的分子只有在绝对零度(摄氏零下 273 度)时才一动也不动,温度越高,分子运动的幅度越大。

在融点时,表示分子动乱得已经无法维持整齐排列,而从整齐排列的固态散乱成液体状态。不饱和脂肪酸分子不容易排列整齐,也就容易形成液体状态,因此不饱和脂肪酸含量较高的植物油常以液态存在。

反式脂肪的来源

自然界的不饱和脂肪酸大多是顺式的,那麽反式脂肪从何而来呢?原来这与融点有关。我们要涂麵包时,总不便用液体的沙拉油吧?如果用牛油,刚从冰箱拿出来时又嫌太硬,不容易涂抹,在室温放置一段时间后,软硬才恰好适用。可是多数时间我们都不耐烦等待,最好从冰箱一取出,软硬就刚好方便涂抹,「人造奶油」因此有了市场

「人造」奶油并非完全人工合成,只是把天然的植物油加工而成。前面说过植物油含不饱和的脂肪酸较多,在室温下呈液态动物油含饱和的脂肪酸较多,在室温下呈固态。如果可以把两者所含的脂肪酸成分调整一下,譬如把植物油中的饱和脂肪酸比率调高一点,让它的融点略微升高;或者把动物油中的不饱和比率调高一点,让它的融点略为下降,不就可以满足需求了吗?

在化应用上前者很容易做到,就是使植物油进行「部分氢化」处理,把部分不饱和脂肪酸在加入氢气氢化后转化成饱和的脂肪酸,只要适当地调整氢化程度,就可以製造出软硬恰好的固态植物奶油」了。卖场上所称的「乳玛琳」,就是一种植物奶油,是从英文名「Margarine」而来。另外食品业者烘培油炸时用的软软的固态酥油(shortening),也是属于这种氢化植物油。事实上,沙拉油也多经由轻度的氢化以延长其保存期限。

饱和或不饱和脂肪酸的「饱和」两字,其实就是针对「氢原子」的数目而言。当「碳—碳」化学键键结的氢原子数目完全满足的时候,就称为「饱和」的单键,尚缺 2 个氢原子时,就称为「不饱和」的双键。因此含有不饱和双键的脂肪酸,在适当的条件下,会与提供氢原子的氢气进行化反应,吸收了 2 个氢原子后,就从双键变成饱和的单键。如果提供的氢原子数目不足以让所有的双键都变成单键,就称为「部分氢化」。

反式脂肪的负面影响

反式脂肪」的来源实与「氢化」过程有关,是氢化过程的中间副产物。在进行这个化反应时,因为反式双键的分子能量较低、较稳定,部分的天然顺式双键会转变成反式双键。氢化后的「植物奶油」像乳玛琳,所含的反式脂肪约占其重量的 10 ~ 15%。这种植物奶油的使用,至少已有百年的历史,直到近一、二十年才被医学上怀疑其中所含的「反式脂肪」可能与心血管类疾病有关。

多篇研究报告都指出,反式脂肪不仅会增加血液中低密度胆固醇LDL,所谓的坏胆固醇)的浓度,更会降低高密度胆固醇HDL,好胆固醇)的浓度。换句话说,就是大大增加了冠状心血管疾病的发生。

为什么反式脂肪会引起这些健康上的问题呢?目前最被大家接受的理论是人体的脂肪酶具有高度的选择性,只会分解具顺式脂肪酸脂肪,无法分解反式脂肪。因此反式脂肪长期滞留在血液中乱窜,容易在血管壁上沉积,导致血管的窄化。

脂肪究竟何所指

一般泛称的人体脂肪,主要包含两种成分——三酸甘油酯胆固醇。那麽前面介绍了大半篇幅的「脂肪酸」,难道不是人体脂肪的主要成分吗?它是的,只是很少单独存在,绝大多数的脂肪酸都是与甘油结合成中性的甘油酯,也就是说,脂肪是以甘油酯的形式存在于人体内。

甘油有 3 个醇基,非常容易溶于水,是很多皮肤保养剂的主要成分。这 3 个醇基可以和 3 个相同或不同的脂肪酸作用,生成不再溶于水的「三酸甘油酯」,酯就是脂肪酸与醇作用产生的产物。其实各种动植物油的脂肪酸也都是以这种甘油酯的状态存在,被吃入身体后,小肠的脂肪酶会把甘油酯水解成自由状态的脂肪酸加以利用,如有多馀未被利用的,再组合成甘油酯储存在皮下脂肪组织中。

好坏胆固醇

胆固醇分子的化结构与脂肪酸完全不同,它是类固醇一类的分子,不溶于水,溶于油脂。人体血液 80 ~ 90% 是水分子,因此胆固醇在血液中无法溶解。那要如何运送胆固醇呢?只好借助血液中的脂蛋白,这种蛋白分子很大,外圈具有一些可溶于水的官能基,内圈则是脂溶性的,可把胆固醇包在裡面。

一般所谓好的胆固醇是指高密度的脂蛋白(high density lipoprotein, HDL),可把体内周边组织中多馀的胆固醇运回肝脏分解,还会顺便携回血液中游离的胆固醇,这种脂蛋白约含 50% 的脂质及 50% 的蛋白质。坏的胆固醇则是指低密度的脂蛋白(LDL),负责把肝脏中的胆固醇运送至身体各周边组织,所含的脂质约占 80%,极易在血管壁上沉积,生成斑块,导致血管的狭窄。

胆固醇主要由饱和脂肪酸合成

胆固醇浓度过高易引发心血管疾病,难道它对身体没有好处吗?有,有很多重要的功能。胆固醇是细胞膜的重要组成,体内约半量的胆固醇都在这裡。胆固醇是很多类固醇譬如男女性荷尔蒙、胆酸、甚至维他命D的前驱物,因此绝对不可缺少胆固醇

胆固醇的来源除了部分直接来自食物中的动物脂肪外,约 70% 是由体内合成。合成的原料是什么呢?就是饱和脂肪酸!不饱和的脂肪酸不会合成胆固醇。由各种动植物油的组成可看出,奶油、牛油及椰子油的饱和脂肪酸比率特别高,猪油也不低,也就是说比较容易在人体内产生胆固醇。相对地,各种植物油的不饱和脂肪酸比率则较高,因此不易产生胆固醇。这也是为什么从健康的观点植物油受到推崇的原因。

单元与多元

近年看到很多健康食品的广告,鼓励大家补充鱼油,诸如 DHAEPA、ω-3 酸、ω-6 酸等。一般鱼油所含的「多元不饱和脂肪酸」可能高达 60%,那「单元」、「多元」又代表什么意思呢?

原来「单元」是指脂肪酸结构中只含有一个双键,「多元」当然就是指结构中含有多个双键。我们身体也会自行合成脂肪酸,但是只会合成饱和的及单元不饱和的脂肪酸。不幸的是,身体又非常需要多元不饱和脂肪酸,因此只好自食物中摄取,同时也把多元不饱和脂肪酸称为「必需脂肪酸」,像维他命一样不可或缺。多元不饱和脂肪酸的另一化特性是较不安定,比较容易在空气中氧化成有异味的小分子。

多元不饱和脂肪酸

DHA 的原文全名是「二十二碳六元不饱和脂肪酸」(或称二十二碳六烯酸),EPA则是「二十碳五元不饱和脂肪酸」(或称二十碳五烯酸)。植物油中最常见的多元不饱和脂肪酸,是 18 个碳含 2 个双键的亚油酸(linoleic acid)和 18 个碳含 3 个双键的亚麻油酸(linolenic acid),我们需要这些不饱和脂肪酸去合成 20 个碳的各种前列腺素(作用类似荷尔蒙)。

那麽广告中常出现的 ω-3、ω-6 酸,又是什么酸呢?要解释「ω-3、ω-6」,最好藉由化结构来说明。「ω」(omega)是希腊字母的最后一个字母,用来代表尾端,「ω-3 酸」表示从尾端算来第 3 个碳上有双键的酸。同样地,「ω-6 酸」代表从尾端算来第 6 个碳上有双键的酸。因此立即可以看出亚油酸和花生四烯酸都属于 ω-6 酸,EPADHA 和亚麻油酸则属于 ω-3 酸。

由于人类缺少某些酵素,无法合成自尾端数来 7 个碳以内的双键,但是这些多元不饱和酸又是身体必需的酸,只好设法自食物中摄取。植物油中含 ω-6 酸较多,ω-3 酸很少,海产类如深海鱼油含 ω-3 酸特别丰富。但是专家建议各种饱和、不饱和脂肪酸的食用,应维持接近某一比例,过量补充 ω-3 酸绝非明智之举。

反式脂肪

最后再回到反式脂肪的课题。自从反式脂肪的负面效应越来越明确后,很多国家都开始限制它在人造奶油中的含量,美国甚至规定从 2008 年 7 月起,食品中不得含有反式脂肪中国台湾则自 2008 年元月起,所有市售包装食品营养标示脂肪项下,须加标饱和脂肪反式脂肪的含量。由于这些严格的限制,各国也竞相研发出数种改良的氢化反应条件,诸如高压、低温、改用较贵重的金属触媒等,以降低或避免反式脂肪的产生。

认识了这些与脂肪健康相关的专有名词后,希望大家不再被一些夸大的广告用语矇骗,不必草木皆兵,而学习做一个聪明的消费者,并更加知道如何维护自己和家人的健康

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