微藻DHA在烘焙產品中的應用
發布時間：2013-03-10
文章出處：中國食品添加劑
摘要：DHA是一種含有多個烯鍵的長鏈多不飽和脂肪酸，具有健腦、保護視力、抗癌、抗氧化、降低血清膽固醇、抑制脂肪積累、提高免疫力和抗炎等功能作用。來源于海洋微藻類的DHA，是一種新型的保鍵功能脂質原料，其應用日益受到很多國家及業內人士的關注，本文就微藻DHA在烘焙產品中的應用研究現狀、耐烘焙氧化穩定性、注意事項、常見問題及發展前景進行了介紹、闡述及展望。
關鍵詞：微藻DHA；二十二碳六烯酸；烘焙產品；應用
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
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前言
DHA（docosahexaenoic acid）又稱二十二碳六烯酸，是一種非常重要的長鏈多不飽和脂肪酸(LCPUFA），含有6個烯鍵，分子式為C22H32O2（結構式見圖1），分子量約為328.49，其屬于n-3系列多烯脂肪酸 `1`。人和其它哺乳動物只有△4、△5、△6及△9去飽和酶，缺乏△9以上的去飽和酶。因此，無法以軟脂酸為底物，通過延長碳鏈和去飽和作用自身合成DHA和EPA`2`。盡管在內質網上還存在△4、△5、△6去飽和酶及△5、△6 延長酶能將從食物中攝取的亞油酸、α-亞麻酸經n-6 及n-3 途徑代謝合成多不飽和脂肪酸，然而，能進入下一步去飽和反應的亞油酸、α-亞麻酸含量很低，導致DHA等多不飽和脂肪酸合成量遠不能達到人體正常生理健康所需，必需從食物中攝取 `3`。
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圖1. DHA的分子結構示意圖
Fig.1 ?Molecular structure formula of docosahexenoic acid
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微藻DHA油脂是從海洋微藻中直接提取或通過從現代生物技術工程進行發酵后的海洋微藻中提取的含有DHA(docosahexenoic acid)的脂質，其特征性成分是對人體具有重要生理和保健功能的二十二碳六烯酸 `4-5`，具有降低血清膽固醇、抑制脂肪積累、預防心血管疾病、抑制癌細胞生長和轉移、抗炎、健腦明目、防止老年癡呆、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在烘焙產品中的應用研究現狀、耐烘焙氧化穩定性、注意事項、常見問題進行了介紹、闡述，并對微藻DHA在烘焙食品中的應用前景進行了展望。衛生部在2010年3月9日對來源于微藻的DHA藻油（DHA Algal Oil）進行了新資源食品公告（衛生部2010年3號公告），批準來源于裂壺藻（Schizochytrium sp.）、吾肯氏壺藻（Ulkenia amoeboida）或寇氏隱甲藻（Crypthecodinium cohnii）為原料，通過發酵、分離、提純等工藝生產的DHA藻油，可以作為食品直接食用或作為食品原料在各種食品中添加使用。由于DHA藻油特有的脂肪酸組成，DHA含量高，EPA(Eicosapentaenoic acid)含量低，并含有DPA(Docosapentenoic acid)，純植物來源，越來越受到市場上關注，特別是在嬰幼兒及孕產婦食品、乳制品、功能性食品、食用油、烘焙食品等食品領域中的應用，具有非常良好的市場應用及發展前景`4,17`。
1應用研究現狀
市場上DHA的來源主要有魚油DHA和藻油DHA，而來源于海洋微藻的DHA，盡管比魚油在市場上應用的時間短，但由于其不含海洋污染物、無魚腥味，EPA含量低、生物利用率高，是天然、安全的植物性多不飽和脂肪酸，作為新資源食品或食品添加劑或營養補充劑，在世界各國進行了廣泛應用`4,17`。在美國，FDA批準其作為GRAS （Generally Recognized As Safe），可用于美國市場的嬰幼兒配方奶粉以及其他各種食品中，同時歐盟，加拿大，澳大利亞，新西蘭也批準其用于食品中。在我國，微藻DHA作為新資源食品，在市售的調制乳、食用油、保健食品、奶酪、糖果、固體飲料、蛋糕、餅干、飲料、米面制品等食品中也進行了廣泛的應用，如蒙牛的未來星、光明的嘟嘟、旺旺的旺仔、廣州風行的大個仔360。等系列的兒童成長牛奶產品，以及中糧福臨門DHA藻油食用調和油、百吉福的DHA金裝奶酪寶寶、和記黃埔的微藻DHA“智靈通”軟膠囊、好麗友熊貓派派福、每伴清清寶固體飲料等。烘焙產品作為人們日常生活比較常見的一種食品，在國內已日益普及，因此在烘焙產品中添加一定量的DHA，有利于增加人們每日對DHA的攝入量，滿足人體的需要和維持正常的生理功能。
而DHA在烘焙產品中的應用在國內外都有相關的研究報道。在國外，Meilin Liu`18` 等人為了觀察每日攝入少量魚油DHA的功能效果，用強化了魚油的面包給36個實驗對象進行了為期2周至4周的試驗，結果表明每日攝入含有1.3g魚油（含有總0.5g的n-3脂肪酸）的面包，可以顯著增加血漿中總n-3脂肪酸、高密度脂蛋白膽固醇的含量，并能降低血漿中脂肪酸甘油三酯、丙二醛的含量。Yolande L Yep`19` 等人為了觀察食用低劑量（每天小于100mg）的長鏈n-3脂肪酸對血漿中長鏈n-3脂肪酸水平的短期和長期影響，用添加有金槍魚油微膠囊粉劑的面包，讓受試者食用，結果表明，觀察到受試者在短期內（正餐2-4小時）血漿中脂肪酸甘油三酯中的DHA以及總n-3多不飽和脂肪酸的比例有顯著升高，在為期3周的長期試驗中，觀察到受試者血漿中的EPA、DPA、DHA、總n-3多不飽和脂肪酸比例以及血漿磷脂組分中DHA、總n-3多不飽和脂肪酸的比例都有顯著的增加。 Sergio O.Serna-Saldivar `20` 等人對富含DHA、n-3脂肪酸的藻油、魚油、亞麻籽油以及海藻油乳液、海藻油微膠囊粉劑在吐司面包中進行了應用，并對應用的水分吸收、混合時間、質構、風味等方面進行測試對比及結果評判，考慮到口感、操作性、儲藏穩定性、感官評定結果以及脂肪酸組成，在吐司面包中直接使用微藻DHA油劑會好一些。R. Borneo`21` 等人研究了奶油中添加魚油DHA，然后再來制作奶油夾心餅干。對制作的樣品進行了不同的包裝（普通和真空包裝）以及在18℃、35℃的條件下儲藏了28天，定期對水分含量、水分活度、二烯值、EPA及DHA的含量進行了檢測，結果表明，DHA、EPA含量在以上狀態下，比較穩定，損失率不超過5%，另二烯值也較低，不會超過25mmol/kg，無不良氣味，具有良好地可接受性。F. S. Henna Lu和M.H. Norziah`22`??研究了在全麥面包中用不同量的魚油微膠囊粉劑來替代部分酥油（或白油），在7天的儲存期內對其感官、EPA及DHA含量、過氧化值、酸價及質構、品質進行了評定、檢測，結果顯示微膠囊魚油粉劑在面包中比較穩定，不會影響面包的比體積和品質；即使含有1.0%的魚油微膠囊粉劑，在3天的儲存期后還具有良好的適口性，因此在面包的制作過程中魚油微膠囊粉劑是可以來替代部分白油的。此外F. S. Henna Lu和M.H. Norziah `23` 還對精煉鯡魚油在全麥面包、白面包上的應用也做了相關研究， DHA、EPA在烘焙過程中損失較大，但在產品的儲存過程中還比較穩定。在白油中用0.5%的魚油來替代是完全可以的，并在3天的儲存期內具有良好地適口性。國內也有相關DHA在烘焙產品中的應用研究報道，吳克剛、柴向華`24` 研究了將海藻油制成一種斥水型微膠囊，并在餅干中進行了應用研究，結果表明DHA保留率高達94.70%，證實了藻油斥水微膠囊具有良好地耐高溫性能。彭云`25` 等人對微膠囊包埋的DHA藻油粉劑在蛋糕中進行了應用研究，結果表明，添加微藻DHA 不會對蛋糕的氣味、口感產生明顯的影響；在試驗的微藻DHA 添加量在0.10~1.00 mg/g 成品內，蛋糕在烘烤后DHA 的損失率平均在12.28%，室溫放置2 d 后DHA 的損失率也變化很小。在此生產和放置過程中蛋糕的過氧化值和酸價也沒有明顯變化，蛋糕的各主要配料成分也不會對微藻DHA 的穩定性有明顯影響。張影霞、黃巍峰`26` 對微藻DHA在月餅中的應用進行了研究，結果表明微藻 DHA添加于月餅皮時，其DHA含量有明顯損失，微藻 DHA添加于月餅餡時，其DHA含量基本保持不變，其中微藻DHA油劑在月餅餡中的分散性比粉劑好，更加適合月餅的規模化生產。
,??????? 以上眾多研究表明，在烘焙產品中，添加DHA是非常可行的，添加一定量的DHA，是不會影響產品的外形、口感及風味的，DHA在整個加工及儲藏過程中，損失率小，具有良好的穩定性，攝入人體后，也能起到良好的生物藥效應及相關的保健功能作用。
2耐烘焙氧化穩定性
由于DHA含有多個“戌碳雙烯”結構及5個活潑的亞甲基，這些活潑的亞甲基使得DHA極易受光、氧、過熱、金屬元素（如Fe2+、Cu2+有催化作用）及自由基的影響，產生氧化、酸敗、聚合、雙鍵共軛等化學反應，產生以羰基化合物為主的魚臭物質。氧化了的DHA不僅失去了原有的營養和醫藥價值，而且對人體有害`27-28` 。因此在整個烘焙產品的加工過程中，高溫焙烤是對DHA氧化穩定性影響的一個關鍵性因素。
??????? 在進行微藻DHA在烘焙產品中應用的研究來看，在同等條件下，微藻DHA微膠囊粉劑產品的耐熱穩定性一般要比DHA油劑產品好，而在不同的微藻DHA微膠囊粉劑產品中，由于采用不同的包埋材料和生產工藝制成，其耐高溫烘焙性能而有所不同，彭云`29` 對兩種不同的微膠囊粉劑產品WP-1、WP-2的焙烤性能以及在蛋糕、面包中的應用進行了非常系統地研究，其中對微藻DHA微膠囊粉劑的高溫焙烤性能測試以及對微膠囊焙烤后的顯微結構觀察結果見表1和圖2（摘錄）：
??????? 在進行微藻DHA在烘焙產品中應用的研究來看，在同等條件下，微藻DHA微膠囊粉劑產品的耐熱穩定性一般要比DHA油劑產品好，而在不同的微藻DHA微膠囊粉劑產品中，由于采用不同的包埋材料和生產工藝制成，其耐高溫烘焙性能而有所不同，彭云`29` 對兩種不同的微膠囊粉劑產品WP-1、WP-2的焙烤性能以及在蛋糕、面包中的應用進行了非常系統地研究，其中對微藻DHA微膠囊粉劑的高溫焙烤性能測試以及對微膠囊焙烤后的顯微結構觀察結果見表1和圖2（摘錄）：
表1 不同溫度對微藻DHA的影響（直接烘烤）
Table1 The effects of temperature on micro-algae DHA powder（direct baking）
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??????? 由表1的研究結果表明，隨著溫度升高，烘烤時間延長，微藻 DHA 粉劑中 DHA 的含量有減少趨勢。在對兩種微藻DHA微膠囊粉劑進行直接烘烤時，WP-2的耐高溫焙烤性能要優于WP-1，WP-2在80-120℃，烘烤時間為30min，其損失率都在10%以內。但在150℃烘烤15、30min，兩者的損失率都超過50%以上，在180℃烘烤15min，兩粉劑中的DHA都幾乎損失殆盡。DHA藻油粉劑（WP-2）在不同溫度下的表面結構掃描電鏡圖見圖2（摘錄）。
??????? 由表1的研究結果表明，隨著溫度升高，烘烤時間延長，微藻 DHA 粉劑中 DHA 的含量有減少趨勢。在對兩種微藻DHA微膠囊粉劑進行直接烘烤時，WP-2的耐高溫焙烤性能要優于WP-1，WP-2在80-120℃，烘烤時間為30min，其損失率都在10%以內。但在150℃烘烤15、30min，兩者的損失率都超過50%以上，在180℃烘烤15min，兩粉劑中的DHA都幾乎損失殆盡。DHA藻油粉劑（WP-2）在不同溫度下的表面結構掃描電鏡圖見圖2（摘錄）。
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圖2 微藻DHA粉劑（WP-2）在不同溫度下表面結構掃描電鏡圖（200×）
Fig.2 ?The outer morphology of the micro-algae DHA powder (WP-2) microcapsule by FEI (200×)
?????? ?由圖2可看出，DHA藻油粉劑（WP-2）隨著直接烘烤溫度的升高，呈圓形的微膠囊顆粒減少了，破裂的微膠囊顆粒程度加劇，在120℃烘烤30min后，其微膠囊顆粒破裂較少，對DHA的保留率在可接受范圍內。但在150℃烘烤30min后破裂的微膠囊顆粒較多，說明微藻DHA粉劑不能承受150℃烘烤30min以上的高溫，非常容易氧化。
???????? 從以上研究結果來看，不同的微膠囊包埋的DHA藻油粉劑產品，其耐高溫烘焙性能存在較大差異，因此在烘焙產品添加微藻DHA時，需要選擇耐高溫烘焙性能良好的DHA藻油粉劑產品進行添加，以減少在烘焙過程中的DHA損失，提高微藻DHA在烘焙產品中的氧化穩定性。
???????? 從以上研究結果來看，不同的微膠囊包埋的DHA藻油粉劑產品，其耐高溫烘焙性能存在較大差異，因此在烘焙產品添加微藻DHA時，需要選擇耐高溫烘焙性能良好的DHA藻油粉劑產品進行添加，以減少在烘焙過程中的DHA損失，提高微藻DHA在烘焙產品中的氧化穩定性。
3注意事項及常見問題
??????? 微藻DHA在烘焙產品的實際應用過程中，從配方設計、原料選擇、工藝制作、風味評判以及含量檢測等方面，常常會遇到較多的問題，現將相關的注意事項、常見問題總結如下：
3.1注意事項
3.1.1劑型選擇 要根據不同的烘焙產品類型、構造、烘焙工藝參數、包裝材料、儲藏方式及保質期等來綜合考慮，短保質期的產品，如門面市售短保質期的蛋糕、面包、餅干等烘焙產品可考慮添加微藻DHA油劑和粉劑中的一種；有內餡的產品，如月餅可以考慮在內餡中添加微藻DHA油劑；烘焙溫度高的產品（如餅干），可以考慮添加耐高溫的微藻DHA粉劑，以求在整個烘焙過程及保質期內使微藻DHA獲得良好的穩定性。
3.1.2添加工藝 添加微藻DHA粉劑時，可根據產品配方中的用水量多少，來選擇用濕法添加，還是干法添加，濕法添加時，可將水加熱至40-50℃來溶解分散微藻DHA 粉劑，然后加入至打蛋器中進行攪拌，順便將沖洗盛裝器具的水也一并加入打蛋器中；干法添加時，可將微藻DHA 粉劑直接加入打蛋器中與雞蛋、白砂糖一起進行攪拌。添加微藻DHA油劑時，可直接將DHA藻油加入正在攪拌的物料中或先與液態油脂類物料進行預混均勻后再加入正在攪拌的物料中，并用其他物料將盛裝DHA藻油的器具蘸拭干凈后也一并加入。
3.1.3混合均勻?在烘焙產品的制作過程中，從加入微藻DHA（DHA藻油及其微膠囊粉劑）起，與其他物料混合攪拌的時間不宜過短，盡量使微藻DHA與其他物質充分混合，使DHA在烘焙產品中分布均勻。
3.1.4烘焙工藝 選擇烘焙工藝時，盡量避免高溫長時的烘焙工藝（烘焙溫度、時間可選擇220℃以下，30min；220-250℃，15min；250-300℃，6min），以減少高溫焙烤對微藻DHA的破壞，較為苛刻的焙烤工藝產品中不適宜添加微藻DHA。
3.1.5抗氧化保護 盡可能避免長時間暴露在氧氣中，添加法律允許的可以延緩油脂氧化的物質如茶多酚、抗壞血酸或抗壞血酸棕櫚酸酯、磷脂等物質對微藻DHA進行保護；
3.1.6包裝 盡可能用防紫外線及充氣包裝，盡量減少包裝中剩存的氧氣；
3.1.7理論添加量的計算 要充分考慮在烘焙過程中損失的物料質量（如水、泡打粉的分解物等），收集的關鍵數據主要有三個①有按配方實際稱量各原輔料的總質量、②送烘箱烘烤前的物料的總質量、③烘烤后的產品成品總質量，然后根據DHA在不同工藝段的損失情況，來計算產品成品中的理論添加量及各加工工藝段的損失率。
3.1.8添加量 關于微藻DHA 的添加量，廠家可以根據推薦不同人群的DHA 每日攝入量以及自身產品的市場定位情況進行調整。
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3.2 風味問題
??????? DHA在生產及其應用過程中，往往都會遇到兩大難題是其氧化和異腥味，DHA 的氧化也是產生異腥味的重要原因`30`。微藻DHA在烘焙產品中應用也不例外，在整個烘焙、儲藏過程中，如果微藻DHA氧化，也會產生藻腥味，使人難以接受，降低了產品的品質及營養價值。因此如何保護微藻DHA，使其免受氧化，是其在烘焙產品中應用一個必須要考慮和控制因素。在產品的實際應用和開發過程，也需要對產品焙烤后以及在保質期內的成品進行風味評判，以求更好地適應產品質量控制和市場需求。但從以上研究結果`26,29`表明，在100g月餅成品中添加220mg DHA、在100g蛋糕或面包成品中添加100mg DHA都不會產生任何藻腥味問題，基本上可以滿足不同類型實際烘焙產品的生產需要。
3.3樣品含量檢測問題
3.3.1 DHA含量不均勻
在烘焙產品中的DHA含量檢測過程中，常見的是DHA含量不均勻，引起的最主要原因是在混合過程中，沒有充分混合均勻，另外在烘焙過程，由于受熱的不均勻，也會引起DHA含量的分布不均勻，因此在烘焙產品制作的過程中，保持物料混合均勻以及烘焙時的溫度恒定，是保障DHA在烘焙產品中分布均勻的關鍵。
3.3.2樣品的預處理及檢測方法
由于烘焙產品的花樣迭出，種類繁多，用單一的預處理方法，很難將DHA從烘焙樣品中能完全充分地提取出，另在氣相色譜的檢測過程中，檢測條件設定不好，也會使得DHA與其他的物質難有效分離，常常會導致實際檢測值與理論添加值相差甚遠。針對以上兩種情況，需要針對不同烘焙產品的類型及其特點，來選擇不同的預處理方法，充分有效地提取出樣品中的DHA；另在氣相色譜的檢測過程中，也需對檢測條件進行不斷地優化，將DHA與其他物質進行有效分離，以提高檢測的精準性，最終以求獲得適合不同烘焙產品的DHA檢測方法，保障樣品檢測的可重復性和準確性。
3.4法律法規問題
?衛生部根據《中華人民共和國食品安全法》、《新資源食品管理辦法》的規定在2010年第3號公告中批準“DHA藻油”為新資源食品，根據《新資源食品管理辦法》第十七條規定，DHA藻油是可以作為食品或者食品原料生產經營和使用的，因此在烘焙產品中添加DHA藻油是合法合規的。而通過物理手段對DHA藻油進行微膠囊包埋而制成的粉末產品，并不改變DHA藻油的化學性質，也不改變其食品屬性，其目的是為了使DHA藻油具有良好的穩定性，同時微膠囊包埋的原輔料也是符合國家相關規定的，制成的粉末產品并得到國家相關部門的許可，在其許可的食品屬性分類上是其它食品，也是一種食品或食品原料，而根據《中華人民共和國食品安全法》、《中華人民共和國食品安全法實施條例》等相關法律法規的規定，在烘焙產品中添加通過微膠囊包埋方法制成的DHA藻油粉末或粉劑產品這種食品原料也是完全合法合規的。
4展望
?? ???? 來源于微藻的DHA，作為一種新資源食品，不僅具有與魚油類似的生理功能和營養價值，同時與魚油DHA相比，微藻DHA不含魚腥味、DHA與EPA含量配比適當、生物利用效率高、不含海洋污染物，植物性來源，不破壞生態環境及系統，環保及可持續發展強等眾多優點`4,17,31`。盡管微藻DHA在我國食品行業中的應用才剛剛起步，在烘焙產品中添加還需要進行大量基礎應用研究和開發工作，同時在種類繁多的烘焙產品中進行市場推廣，也還需要一個較長的過程，但隨著人們對微藻DHA生理功能的了解、認識不斷增加，應用技術的不斷進步，微藻DHA在烘焙產品中的應用將會有一個更為廣闊的市場發展前景。
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