食用油脂的未來
The Future of Edible Oils

美國黃豆出口協會
American Soybean Association-IM
USA, April 2004


供應原料油脂,例如高品質食用油脂,給予食品製造廠應用,必須擁有其適應性與遠見性才行。黃豆生產業者,種籽育種業者,以及加工業者,當他們為了符合顧客的迫切需求而處於小心留意有關市場狀況,諸如,定價,可利用性與品質,卻經常發現他們自己瀕臨於黃豆成份的改進課題。由於美國食品藥物管理局(FDA)決定要求將反型脂肪酸(Trans Fatty Acids)標示在營養事實欄(Nutrition Facts Panel)而在食品產業裡,卻激起許多評論有關標示規制的潛在含意與部份氫化植物油(Partially-hydrogenated vegetable oils)的替代可行性。

五年多以前,美國黃豆聯合基金會(United Soybean Board, USB),經予活絡地發起加工廠與製造廠,將創新改進黃豆品種做為其措施計劃的一部份,以利新品種黃豆更適合於食品產業及其顧客的發展需求。

由這個解決措施所產生的提議,終歸於研討許多氫化反應作業的替代方案,而USB驕傲地提供目前可行的黃豆基準品種選擇的展望。

減少或去除反型脂肪酸的加工技術

(Processing Techniques to Reduce or Eliminate Trans Fatty Acids):
有些氫化反應的修飾替代方案,已成為新的加工技術,以改變植物油脂的化學結構組成而使得最終產品油脂,成為幾乎不含或零含量反型異構物的產品。由於這些技術改進,其加工作業更為順暢而可生產更多可用的不含反型脂肪酸的替代油脂,確實難能可貴。

(一) 交酯化反應(Interesterification):

交酯化反應不會改變油脂的脂肪酸含量,但經予採用觸媒作用以重排甘油結構碳骨骼上的脂肪酸醯基(Acyl group)位置,而予以改變三甘油酯(Triglycerides)的排列結構。

化學法酯化反應(Chemical Interesterification):

與氫化反應(Hydrogenation)相反,而化學法交酯化反應並非用於硬化液體油脂(Liquid oils),但係供為獲得擁有適宜熔點形態(Melting profile)的飽和與不飽和脂肪的混合脂肪。在這個加工過程,其三甘油酯的脂肪酸醯基,經隨機(Randomly)予以重排而改變其鍵結位置。

雖然這種化學法交酯化反應,比氫化反應較為不易控制,但它可供選擇提升(或降低)熔點,並提升其油脂穩定性與奶油性(Creaminess),卻不會產生反型脂肪酸(通常部份氫化反應,會產生反型脂肪酸)。最普遍的化學觸媒係甲氧基鈉(Sodium methoxide)或乙氧基鈉(Sodium ethoxide)。

酵素法交酯化反應(Enzymatic Interesterification):

採用酵素做為觸媒的交酯化反應,可獲得更為精確的控制,以利形成特定的熔點形態。酵素法交酯化反應所採用的觸媒係1,3-特定位置的酵素(1,3-Specific Lipase)而它可使脂肪酸醯基僅在1-及3-位置予以重排。(相反地,在化學法交酯化反應過程,則所有三個位置(1-, 2-, 3-位置,均會隨機轉換重排)。這種反應相對地較為緩慢並可在任何所需的時段予以停止,以利獲得正確程度的交酯化。然而酵素法並不含有化學品而不會產生有害的副產物,因此,可提供有效,健康而環境友善的(Environmentally friendly)方法,以利改變熔點形態並獲得更穩定的產品油脂(或脂肪)。2003年,美國ADM公司經介紹”Novo Lipid”產品脂肪,係經酵素法交酯化反應所製取的零含量及低含量反型脂肪的產品。

(二) 調配(Blending):

另一種減少或去除反型異構物脂肪的方法,包括調配不含反型脂肪的經予完全氫化的硬化油(Fully hydrogenated hard stock)與不飽和而未經化的油脂或調配更穩定的油脂與部份氫化油脂,即得。

(三) 脫膠與經改進的氫化反應
      (Degumming and Improved hyolrogenation)
:

製油產業,將黃豆原油經精煉,更徹底地去除其所含夾雜物而改進其油脂穩定性,以供應油炸(Frying)及烘焙(Baking)之用。許多加工作業,可供協助儘量減低反型脂肪酸的形成。

其方法之一,就是超級脫膠(Super degumming)。這個作業可有效去除所有的磷脂(Phosphatides)及微量金屬,促其儘量減低油脂的變質。業已有幾種技術可供協助達成這個目的,包括檸檬酸的前處理,可溶性矽酸鹽處理,矽膠處理以及酵素處理。

有些公司,另改進氫化反應過程,以防止產生反型脂肪酸,例如下列幾種方法,可供採用;

1) 在較低溫度與較高壓力下,予以氫化。
2) 採用貴金屬類觸媒,以替代通常使用的鎳(Ni)觸媒,例如採用白金(Pt)及鈀(Pd)做為觸媒而避免產生反型脂肪酸。
3) 將油脂予以完全氫化,如是可使其脂肪酸完全飽和而避免產生反型脂肪(Trans fat)。然而其最終產品的硬化油卻不適於多半的食品加工上的應用而可將它供為調配脂肪之用。

通常,油脂精煉以”脫臭”做為其最後作業過程,以去除植物油脂所含的不良異味成份。若在甚高溫下予以加工,有可能會產生反型脂肪酸。因此,各製油廠,均採用改進設備並降低脫臭溫度以製造生產反型脂肪酸較低或零含量的黃豆油。

(四) 使用膠化劑或組織構成劑
       (Use of Gelling Agents or Texture Building Agents)
:

當修飾食品產品的脂肪形態(Profile)時,必須分析其在特殊應用上的脂肪功能。將油脂予以氫化(部分氫化),使其成為固體形態,不但可改進其穩定性(Stability)並可展延其儲存有效期間(Shelf life),而通常會導致特定系統需求,諸如膨脹效應(Bulking effect)與口感特性即奶油性(Creaminess)。

膠化劑與組織構成劑,可提供賦予某些適宜的脂肪特性,猶如富含固體脂肪產品所展現者。經由較不飽和而不含反型脂肪的液體油脂來修飾改質食品,必須添加膠化劑或組織構成劑,諸如,氫化膠(Hydrocolloids)包括果膠(Pectins),Caraginan,阿拉伯膠(Gum Arabic),動物膠(Gelatin)以及黃原膠(Xantan gum),以達上述目的。

(五) 多予使用抗氧化劑(Increased Use of Antioxidants):

在食品加工應用上,採用食用油脂,尤其需要添加某特定的天然或合成抗氧化劑,以利抑制油脂的酸敗(Rancidity)而予以展延其儲存有效期間(Shelf life)。最普遍使用的合成抗氧化劑為丁基羥基甲氧苯(BHA, Butylated Hydroxy Anisole),丁基羥基甲苯(BHT, Butylated Hydroxy Toluene),沒食子酸丙酯(PG, Propyl Gallate),以及第三丁基氫醌(TBHQ, Tertiary Butyl Hydroquinone)。對於植物油脂,例如黃豆油,TBHQ係被認為最有效抗氧化劑之一。經有關研究提示添加0.02% TBHQ,可提升黃豆油穩定性,大約為未經添加者的四倍。由此得悉另一種選擇措施,可以抑制油脂受氧化而未經氫化反應加工予以提升油脂的穩定性,尤其與其他上述加工技術配合時為甚。

最普遍採用的天然抗氧化劑為生育酚(Tocopherols, 維生素E)。它在天然的黃豆油含量,可達1,000ppm,然而經予精煉後,會去除一些生育酚,因此,製油廠通常控制適宜脫臭溫度,以確實保留適宜量的生育酚,而獲得預防油脂受氧化效應。

降低或去除反型脂肪酸的加工技術摘要
(Summary of Techniques to Reduce or Eliminate Trans Fatty Acids):

(六) 黃豆特性改革(Trait Innovations)

除了經由許多加工技術予以減少或避免採用氫化反應需求以外,產業經予繼續開發擁有改善組成結構特性的黃豆新品種,以利生產更為健康而擁有優良功能性的油脂。不管經由傳統育種法或生物科技的革新方法,以期提升更符合食用油脂末端顧客的需求,乃為其最終目標。

目前最優先的黃豆品種特性修飾,包括:

  • 減少飽和脂肪酸含量(少於8%)

  • 減少亞麻油酸(Linolenic acid)含量(少於4%)

  • 增加油酸(Oleic acid)含量(大於50%)

高質黃豆(QualisoyTM):

USB經於1999年發表”更佳黃豆育種計劃”(BBI, Better Bean Initiative),而開始請求食品製造廠、生產業者、農藝學者以及研究學者的回饋,以鑑定目標特性並探索最佳地點,以利促進優良黃豆品種擴大發展並予商業化。USB認為有必要建立商業平台,以供更佳予以利用其已可應用技術與有用資產。”Qualisoy”的架構工作,可協助統合產業的努力並鼓勵其整個產業的合作。目前有兩種黃豆品種,可供考量貼上優良特性的“Qualisoy”標籤。

  • 低亞麻油酸(Low Linolenic)含量的黃豆品種:

    • 與亞麻油酸含量7%的正常黃豆比較,它僅含1%。

    •  不需要氫化反應加工作業而可減少或去除反型脂肪的產生。

  • 中等油酸(Mid Oleic)含量的黃豆品種:

    • 亞麻油酸含量2~2.5%

    • 油酸含量55~60%

    • 飽和酸含量12~13%

上述兩項黃豆品種,至少擁有所欲目標特性之一,而係代表朝向為了創新改進最終產品的重大進步。它將更為符合食品產業與其顧客的需求。除了USB的努力以外,大學研究學者及美國農業部農業研究服務部門(USDA’s Agricultural Research Services Division),亦對黃豆特性品種的提升改進,予以全力以赴。

研究系統上的黃豆油特性;

  • 生物科技(Biotechnology):

Monsanto公司經於2003年10月,發表三階段育種計劃,它最後引導不需經氫化反應加工的黃豆油發展。

階段I: 

在既有商用”Roundup-Ready”黃豆,予以應用一般育種技術,以降低亞麻油酸含量層次。由此,在某些應用上可改進油脂穩定性並減少或避免氫化反應過程的需求。它可期待在二年內,供為種植。

階段II:

在低亞麻油酸的黃豆品種,以改進單元不飽和脂肪酸形態(Profile),以生產其油脂特性與橄欖油相似的黃豆油,而擁有更中性油味。Monsanto公司預測這個品種黃豆,在4~5年內可供用。

階段III:

 黃豆品種,經最終階段的改進,而將其飽和酸含量層次予以降低到1%。其所得黃豆油不需經氫化反應加工而甚為穩定,係富含健康心臟的單元不飽和脂肪而幾乎不含飽和脂肪。這個品種黃豆,預測從栽培起八年後可上市。

展望光明(The Future Looks Bright):

關於美國的油脂消費狀況,黃豆油尤其遙遙領先其他所有食用油的總和,諸如,黃豆油消費佔80%、玉米油4%,菜籽油4%,棉籽油3%、豬油2%、牛脂2%、花生油1%、椰子油1%、其他油脂3%(資料來源: U.S. Census Bureau, 2000)。由於其競爭性成本,中性油味,以及平衡的脂肪酸分佈形態而將使食品加工廠及製造廠獲得綜合勝利。黃豆產業認為有必要建立,黃豆新品種的實質價值而在關連每一據點承諾予以改進營養價值與黃豆油的整體穩定性。每天陸續展現新技術,以利對於正在尋找實質可替代氫化油黃豆新品種的所有加工廠及製造廠,予以約束更廣泛的黃豆品種選擇,以期達成所需求目標。