微藻DHA在烘焙产品中的应用
发布时间：2013-03-10
文章出处：中国食品添加剂
摘要：DHA是一种含有多个烯键的长链多不饱和脂肪酸，具有健脑、保护视力、抗癌、抗氧化、降低血清胆固醇、抑制脂肪积累、提高免疫力和抗炎等功能作用。来源于海洋微藻类的DHA，是一种新型的保键功能脂质原料，其应用日益受到很多国家及业内人士的关注，本文就微藻DHA在烘焙产品中的应用研究现状、耐烘焙氧化稳定性、注意事项、常见问题及发展前景进行了介绍、阐述及展望。
关键词：微藻DHA；二十二碳六烯酸；烘焙产品；应用
Application of microalgal DHA in bakery products
Abstract: Docosahexaenoic acid is a Long chain polyunsaturated fatty acid, It has many important physiological functions, such as brain cells protecting, eye and heart health, anticancer, antioxidant, lower serum cholesterol, decrease fat accumulation, improve immunity and anti-inflammatory. DHA derived from microalgae, is a new kind of health function lipid, The application of microalgal DHA has drawn more and more extensive attention in many countries, and this paper introduced the application research status, thermo oxidative stability , matters needing attention , frequently asked questions and prospect on the application of microalgal DHA in bakery products.
Key Words:microalgal DHA; docosahexaenoic acid; bakery products; application
前言
DHA（docosahexaenoic acid）又称二十二碳六烯酸，是一种非常重要的长链多不饱和脂肪酸(LCPUFA），含有6个烯键，分子式为C22H32O2（结构式见图1），分子量约为328.49，其属于n-3系列多烯脂肪酸 `1`。人和其它哺乳动物只有△4、△5、△6及△9去饱和酶，缺乏△9以上的去饱和酶。因此，无法以软脂酸为底物，通过延长碳链和去饱和作用自身合成DHA和EPA`2`。尽管在内质网上还存在△4、△5、△6去饱和酶及△5、△6 延长酶能将从食物中摄取的亚油酸、α-亚麻酸经n-6 及n-3 途径代谢合成多不饱和脂肪酸，然而，能进入下一步去饱和反应的亚油酸、α-亚麻酸含量很低，导致DHA等多不饱和脂肪酸合成量远不能达到人体正常生理健康所需，必需从食物中摄取 `3`。
图1. DHA的分子结构示意图
Fig.1 Molecular structure formula of docosahexenoic acid
微藻DHA油脂是从海洋微藻中直接提取或通过从现代生物技术工程进行发酵后的海洋微藻中提取的含有DHA(docosahexenoic acid)的脂质，其特征性成分是对人体具有重要生理和保健功能的二十二碳六烯酸 `4-5`，具有降低血清胆固醇、抑制脂肪积累、预防心血管疾病、抑制癌细胞生长和转移、抗炎、健脑明目、防止老年痴呆、防止糖尿病、提高免疫力及抗氧化等保健功能作用`6-16` 微藻DHA在烘焙产品中的应用研究现状、耐烘焙氧化稳定性、注意事项、常见问题进行了介绍、阐述，并对微藻DHA在烘焙食品中的应用前景进行了展望。卫生部在2010年3月9日对来源于微藻的DHA藻油（DHA Algal Oil）进行了新资源食品公告（卫生部2010年3号公告），批准来源于裂壶藻（Schizochytrium sp.）、吾肯氏壶藻（Ulkenia amoeboida）或寇氏隐甲藻（Crypthecodinium cohnii）为原料，通过发酵、分离、提纯等工艺生产的DHA藻油，可以作为食品直接食用或作为食品原料在各种食品中添加使用。由于DHA藻油特有的脂肪酸组成，DHA含量高，EPA(Eicosapentaenoic acid)含量低，并含有DPA(Docosapentenoic acid)，纯植物来源，越来越受到市场上关注，特别是在婴幼儿及孕产妇食品、乳制品、功能性食品、食用油、烘焙食品等食品领域中的应用，具有非常良好的市场应用及发展前景`4,17`。
1应用研究现状
市场上DHA的来源主要有鱼油DHA和藻油DHA，而来源于海洋微藻的DHA，尽管比鱼油在市场上应用的时间短，但由于其不含海洋污染物、无鱼腥味，EPA含量低、生物利用率高，是天然、安全的植物性多不饱和脂肪酸，作为新资源食品或食品添加剂或营养补充剂，在世界各国进行了广泛应用`4,17`。在美国，FDA批准其作为GRAS （Generally Recognized As Safe），可用于美国市场的婴幼儿配方奶粉以及其他各种食品中，同时欧盟，加拿大，澳大利亚，新西兰也批准其用于食品中。在我国，微藻DHA作为新资源食品，在市售的调制乳、食用油、保健食品、奶酪、糖果、固体饮料、蛋糕、饼干、饮料、米面制品等食品中也进行了广泛的应用，如蒙牛的未来星、光明的嘟嘟、旺旺的旺仔、广州风行的大个仔360。等系列的儿童成长牛奶产品，以及中粮福临门DHA藻油食用调和油、百吉福的DHA金装奶酪宝宝、和记黄埔的微藻DHA“智灵通”软胶囊、好丽友熊猫派派福、每伴清清宝固体饮料等。烘焙产品作为人们日常生活比较常见的一种食品，在国内已日益普及，因此在烘焙产品中添加一定量的DHA，有利于增加人们每日对DHA的摄入量，满足人体的需要和维持正常的生理功能。
而DHA在烘焙产品中的应用在国内外都有相关的研究报道。在国外，Meilin Liu`18` 等人为了观察每日摄入少量鱼油DHA的功能效果，用强化了鱼油的面包给36个实验对象进行了为期2周至4周的试验，结果表明每日摄入含有1.3g鱼油（含有总0.5g的n-3脂肪酸）的面包，可以显著增加血浆中总n-3脂肪酸、高密度脂蛋白胆固醇的含量，并能降低血浆中脂肪酸甘油三酯、丙二醛的含量。Yolande L Yep`19` 等人为了观察食用低剂量（每天小于100mg）的长链n-3脂肪酸对血浆中长链n-3脂肪酸水平的短期和长期影响，用添加有金枪鱼油微胶囊粉剂的面包，让受试者食用，结果表明，观察到受试者在短期内（正餐2-4小时）血浆中脂肪酸甘油三酯中的DHA以及总n-3多不饱和脂肪酸的比例有显著升高，在为期3周的长期试验中，观察到受试者血浆中的EPA、DPA、DHA、总n-3多不饱和脂肪酸比例以及血浆磷脂组分中DHA、总n-3多不饱和脂肪酸的比例都有显著的增加。 Sergio O.Serna-Saldivar `20` 等人对富含DHA、n-3脂肪酸的藻油、鱼油、亚麻籽油以及海藻油乳液、海藻油微胶囊粉剂在吐司面包中进行了应用，并对应用的水分吸收、混合时间、质构、风味等方面进行测试对比及结果评判，考虑到口感、操作性、储藏稳定性、感官评定结果以及脂肪酸组成，在吐司面包中直接使用微藻DHA油剂会好一些。R. Borneo`21` 等人研究了奶油中添加鱼油DHA，然后再来制作奶油夹心饼干。对制作的样品进行了不同的包装（普通和真空包装）以及在18℃、35℃的条件下储藏了28天，定期对水分含量、水分活度、二烯值、EPA及DHA的含量进行了检测，结果表明，DHA、EPA含量在以上状态下，比较稳定，损失率不超过5%，另二烯值也较低，不会超过25mmol/kg，无不良气味，具有良好地可接受性。F. S. Henna Lu和M.H. Norziah`22` 研究了在全麦面包中用不同量的鱼油微胶囊粉剂来替代部分酥油（或白油），在7天的储存期内对其感官、EPA及DHA含量、过氧化值、酸价及质构、品质进行了评定、检测，结果显示微胶囊鱼油粉剂在面包中比较稳定，不会影响面包的比体积和品质；即使含有1.0%的鱼油微胶囊粉剂，在3天的储存期后还具有良好的适口性，因此在面包的制作过程中鱼油微胶囊粉剂是可以来替代部分白油的。此外F. S. Henna Lu和M.H. Norziah `23` 还对精炼鲱鱼油在全麦面包、白面包上的应用也做了相关研究， DHA、EPA在烘焙过程中损失较大，但在产品的储存过程中还比较稳定。在白油中用0.5%的鱼油来替代是完全可以的，并在3天的储存期内具有良好地适口性。国内也有相关DHA在烘焙产品中的应用研究报道，吴克刚、柴向华`24` 研究了将海藻油制成一种斥水型微胶囊，并在饼干中进行了应用研究，结果表明DHA保留率高达94.70%，证实了藻油斥水微胶囊具有良好地耐高温性能。彭云`25` 等人对微胶囊包埋的DHA藻油粉剂在蛋糕中进行了应用研究，结果表明，添加微藻DHA 不会对蛋糕的气味、口感产生明显的影响；在试验的微藻DHA 添加量在0.10~1.00 mg/g 成品内，蛋糕在烘烤后DHA 的损失率平均在12.28%，室温放置2 d 后DHA 的损失率也变化很小。在此生产和放置过程中蛋糕的过氧化值和酸价也没有明显变化，蛋糕的各主要配料成分也不会对微藻DHA 的稳定性有明显影响。张影霞、黄巍峰`26` 对微藻DHA在月饼中的应用进行了研究，结果表明微藻 DHA添加于月饼皮时，其DHA含量有明显损失，微藻 DHA添加于月饼馅时，其DHA含量基本保持不变，其中微藻DHA油剂在月饼馅中的分散性比粉剂好，更加适合月饼的规模化生产。
, 以上众多研究表明，在烘焙产品中，添加DHA是非常可行的，添加一定量的DHA，是不会影响产品的外形、口感及风味的，DHA在整个加工及储藏过程中，损失率小，具有良好的稳定性，摄入人体后，也能起到良好的生物药效应及相关的保健功能作用。
2耐烘焙氧化稳定性
由于DHA含有多个“戌碳双烯”结构及5个活泼的亚甲基，这些活泼的亚甲基使得DHA极易受光、氧、过热、金属元素（如Fe2+、Cu2+有催化作用）及自由基的影响，产生氧化、酸败、聚合、双键共轭等化学反应，产生以羰基化合物为主的鱼臭物质。氧化了的DHA不仅失去了原有的营养和医药价值，而且对人体有害`27-28` 。因此在整个烘焙产品的加工过程中，高温焙烤是对DHA氧化稳定性影响的一个关键性因素。
在进行微藻DHA在烘焙产品中应用的研究来看，在同等条件下，微藻DHA微胶囊粉剂产品的耐热稳定性一般要比DHA油剂产品好，而在不同的微藻DHA微胶囊粉剂产品中，由于采用不同的包埋材料和生产工艺制成，其耐高温烘焙性能而有所不同，彭云`29` 对两种不同的微胶囊粉剂产品WP-1、WP-2的焙烤性能以及在蛋糕、面包中的应用进行了非常系统地研究，其中对微藻DHA微胶囊粉剂的高温焙烤性能测试以及对微胶囊焙烤后的显微结构观察结果见表1和图2（摘录）：
在进行微藻DHA在烘焙产品中应用的研究来看，在同等条件下，微藻DHA微胶囊粉剂产品的耐热稳定性一般要比DHA油剂产品好，而在不同的微藻DHA微胶囊粉剂产品中，由于采用不同的包埋材料和生产工艺制成，其耐高温烘焙性能而有所不同，彭云`29` 对两种不同的微胶囊粉剂产品WP-1、WP-2的焙烤性能以及在蛋糕、面包中的应用进行了非常系统地研究，其中对微藻DHA微胶囊粉剂的高温焙烤性能测试以及对微胶囊焙烤后的显微结构观察结果见表1和图2（摘录）：
表1 不同温度对微藻DHA的影响（直接烘烤）
Table1 The effects of temperature on micro-algae DHA powder（direct baking）
由表1的研究结果表明，随着温度升高，烘烤时间延长，微藻 DHA 粉剂中 DHA 的含量有减少趋势。在对两种微藻DHA微胶囊粉剂进行直接烘烤时，WP-2的耐高温焙烤性能要优于WP-1，WP-2在80-120℃，烘烤时间为30min，其损失率都在10%以内。但在150℃烘烤15、30min，两者的损失率都超过50%以上，在180℃烘烤15min，两粉剂中的DHA都几乎损失殆尽。DHA藻油粉剂（WP-2）在不同温度下的表面结构扫描电镜图见图2（摘录）。
未烘烤 120℃烘烤30min 150℃烘烤30min
图2 微藻DHA粉剂（WP-2）在不同温度下表面结构扫描电镜图（200×）
Fig.2 The outer morphology of the micro-algae DHA powder (WP-2) microcapsule by FEI (200×)
由图2可看出，DHA藻油粉剂（WP-2）随着直接烘烤温度的升高，呈圆形的微胶囊颗粒减少了，破裂的微胶囊颗粒程度加剧，在120℃烘烤30min后，其微胶囊颗粒破裂较少，对DHA的保留率在可接受范围内。但在150℃烘烤30min后破裂的微胶囊颗粒较多，说明微藻DHA粉剂不能承受150℃烘烤30min以上的高温，非常容易氧化。
从以上研究结果来看，不同的微胶囊包埋的DHA藻油粉剂产品，其耐高温烘焙性能存在较大差异，因此在烘焙产品添加微藻DHA时，需要选择耐高温烘焙性能良好的DHA藻油粉剂产品进行添加，以减少在烘焙过程中的DHA损失，提高微藻DHA在烘焙产品中的氧化稳定性。
从以上研究结果来看，不同的微胶囊包埋的DHA藻油粉剂产品，其耐高温烘焙性能存在较大差异，因此在烘焙产品添加微藻DHA时，需要选择耐高温烘焙性能良好的DHA藻油粉剂产品进行添加，以减少在烘焙过程中的DHA损失，提高微藻DHA在烘焙产品中的氧化稳定性。
3注意事项及常见问题
微藻DHA在烘焙产品的实际应用过程中，从配方设计、原料选择、工艺制作、风味评判以及含量检测等方面，常常会遇到较多的问题，现将相关的注意事项、常见问题总结如下：
3.1注意事项
3.1.1剂型选择 要根据不同的烘焙产品类型、构造、烘焙工艺参数、包装材料、储藏方式及保质期等来综合考虑，短保质期的产品，如门面市售短保质期的蛋糕、面包、饼干等烘焙产品可考虑添加微藻DHA油剂和粉剂中的一种；有内馅的产品，如月饼可以考虑在内馅中添加微藻DHA油剂；烘焙温度高的产品（如饼干），可以考虑添加耐高温的微藻DHA粉剂，以求在整个烘焙过程及保质期内使微藻DHA获得良好的稳定性。
3.1.2添加工艺 添加微藻DHA粉剂时，可根据产品配方中的用水量多少，来选择用湿法添加，还是干法添加，湿法添加时，可将水加热至40-50℃来溶解分散微藻DHA 粉剂，然后加入至打蛋器中进行搅拌，顺便将冲洗盛装器具的水也一并加入打蛋器中；干法添加时，可将微藻DHA 粉剂直接加入打蛋器中与鸡蛋、白砂糖一起进行搅拌。添加微藻DHA油剂时，可直接将DHA藻油加入正在搅拌的物料中或先与液态油脂类物料进行预混均匀后再加入正在搅拌的物料中，并用其他物料将盛装DHA藻油的器具蘸拭干净后也一并加入。
3.1.3混合均匀 在烘焙产品的制作过程中，从加入微藻DHA（DHA藻油及其微胶囊粉剂）起，与其他物料混合搅拌的时间不宜过短，尽量使微藻DHA与其他物质充分混合，使DHA在烘焙产品中分布均匀。
3.1.4烘焙工艺 选择烘焙工艺时，尽量避免高温长时的烘焙工艺（烘焙温度、时间可选择220℃以下，30min；220-250℃，15min；250-300℃，6min），以减少高温焙烤对微藻DHA的破坏，较为苛刻的焙烤工艺产品中不适宜添加微藻DHA。
3.1.5抗氧化保护 尽可能避免长时间暴露在氧气中，添加法律允许的可以延缓油脂氧化的物质如茶多酚、抗坏血酸或抗坏血酸棕榈酸酯、磷脂等物质对微藻DHA进行保护；
3.1.6包装 尽可能用防紫外线及充气包装，尽量减少包装中剩存的氧气；
3.1.7理论添加量的计算 要充分考虑在烘焙过程中损失的物料质量（如水、泡打粉的分解物等），收集的关键数据主要有三个①有按配方实际称量各原辅料的总质量、②送烘箱烘烤前的物料的总质量、③烘烤后的产品成品总质量，然后根据DHA在不同工艺段的损失情况，来计算产品成品中的理论添加量及各加工工艺段的损失率。
3.1.8添加量 关于微藻DHA 的添加量，厂家可以根据推荐不同人群的DHA 每日摄入量以及自身产品的市场定位情况进行调整。
,
3.2 风味问题
DHA在生产及其应用过程中，往往都会遇到两大难题是其氧化和异腥味，DHA 的氧化也是产生异腥味的重要原因`30`。微藻DHA在烘焙产品中应用也不例外，在整个烘焙、储藏过程中，如果微藻DHA氧化，也会产生藻腥味，使人难以接受，降低了产品的品质及营养价值。因此如何保护微藻DHA，使其免受氧化，是其在烘焙产品中应用一个必须要考虑和控制因素。在产品的实际应用和开发过程，也需要对产品焙烤后以及在保质期内的成品进行风味评判，以求更好地适应产品质量控制和市场需求。但从以上研究结果`26,29`表明，在100g月饼成品中添加220mg DHA、在100g蛋糕或面包成品中添加100mg DHA都不会产生任何藻腥味问题，基本上可以满足不同类型实际烘焙产品的生产需要。
3.3样品含量检测问题
3.3.1 DHA含量不均匀
在烘焙产品中的DHA含量检测过程中，常见的是DHA含量不均匀，引起的最主要原因是在混合过程中，没有充分混合均匀，另外在烘焙过程，由于受热的不均匀，也会引起DHA含量的分布不均匀，因此在烘焙产品制作的过程中，保持物料混合均匀以及烘焙时的温度恒定，是保障DHA在烘焙产品中分布均匀的关键。
3.3.2样品的预处理及检测方法
由于烘焙产品的花样迭出，种类繁多，用单一的预处理方法，很难将DHA从烘焙样品中能完全充分地提取出，另在气相色谱的检测过程中，检测条件设定不好，也会使得DHA与其他的物质难有效分离，常常会导致实际检测值与理论添加值相差甚远。针对以上两种情况，需要针对不同烘焙产品的类型及其特点，来选择不同的预处理方法，充分有效地提取出样品中的DHA；另在气相色谱的检测过程中，也需对检测条件进行不断地优化，将DHA与其他物质进行有效分离，以提高检测的精准性，最终以求获得适合不同烘焙产品的DHA检测方法，保障样品检测的可重复性和准确性。
3.4法律法规问题
卫生部根据《中华人民共和国食品安全法》、《新资源食品管理办法》的规定在2010年第3号公告中批准“DHA藻油”为新资源食品，根据《新资源食品管理办法》第十七条规定，DHA藻油是可以作为食品或者食品原料生产经营和使用的，因此在烘焙产品中添加DHA藻油是合法合规的。而通过物理手段对DHA藻油进行微胶囊包埋而制成的粉末产品，并不改变DHA藻油的化学性质，也不改变其食品属性，其目的是为了使DHA藻油具有良好的稳定性，同时微胶囊包埋的原辅料也是符合国家相关规定的，制成的粉末产品并得到国家相关部门的许可，在其许可的食品属性分类上是其它食品，也是一种食品或食品原料，而根据《中华人民共和国食品安全法》、《中华人民共和国食品安全法实施条例》等相关法律法规的规定，在烘焙产品中添加通过微胶囊包埋方法制成的DHA藻油粉末或粉剂产品这种食品原料也是完全合法合规的。
4展望
来源于微藻的DHA，作为一种新资源食品，不仅具有与鱼油类似的生理功能和营养价值，同时与鱼油DHA相比，微藻DHA不含鱼腥味、DHA与EPA含量配比适当、生物利用效率高、不含海洋污染物，植物性来源，不破坏生态环境及系统，环保及可持续发展强等众多优点`4,17,31`。尽管微藻DHA在我国食品行业中的应用才刚刚起步，在烘焙产品中添加还需要进行大量基础应用研究和开发工作，同时在种类繁多的烘焙产品中进行市场推广，也还需要一个较长的过程，但随着人们对微藻DHA生理功能的了解、认识不断增加，应用技术的不断进步，微藻DHA在烘焙产品中的应用将会有一个更为广阔的市场发展前景。
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