氢化植物油

氢化植物油（Hydrogenated Vegetable Oils），又称硬化油、氢化油等，是植物油经脱胶、脱酸、脱色等加工精炼后再氢化而制的固体、半固体油脂。^[1][3][2]

18世纪末，法国科学家Sabatier和Senderens发现在气相反应体系中镍催化剂可对不饱和有机物进行氢化。^[6]1902年，德国科学家威廉·诺曼首创采用镍催化剂进行油脂加氢。^[6][3]1906年，氢化在英国用于鲸油的小规模加工。1909年，美国P&G公司对棉籽油进行氢化，产品在1911年上市，由此人们开始大规模利用氢化技术生产各种专用油脂。^[6]

氢化植物油为白色微细的粉末或蜡状固体，熔点为57~61℃，可溶于热轻质矿物油/乙烷/三氯甲烷/石油醚和热异丙醇，不溶于水。部分氢化植物油呈白色半固体状。^[5]其通式为C3H5（CnH2n-1O2）3，n=14~20，分子量为850~890。^[1]氢化植物油的加工工艺包括脱气脱水、加氢反应、冷却、过滤、脱臭脱色等，因其不易变坏、化学状态稳定等特点可应用于糖果、烘焙、煎炸等食品领域和润滑剂、骨架形成材料等医药领域。^[7][3][5]在氢化植物油中，完全氢化可以将所有不饱和脂肪酸转化为饱和脂肪酸，而反式脂肪则会在部分氢化过程中产生。反式脂肪会增加人体内低密度脂蛋白胆固醇（即“坏”胆固醇），同时又会减少高密度脂蛋白胆固醇（即“好”胆固醇），因而可增加人体患心血管疾病的风险。^[8]

氢化起源于18世纪末，1897年，法国科学家Sabatier和Senderens论证了石蜡化合物在镍或其他金属催化剂存在下能够被氢还原。^[6][9]20世纪初，人造奶油基料油脂供不应求，为缓解奶油基料短缺，德国科学家威廉·诺曼于1902年用镍催化剂，使氢与油脂中的双键加成获得成功，于1903年先后在德国、英国获得专利。^[6][10]从此以后，部分氢化已发展成一种更常用的液油（植物油或鱼油）改性工艺。^[9]之后，约瑟夫-克罗斯菲尔德父子有限公司（Joseph Crosfield & Sons, Limited）获得了威廉·诺曼的专利，希望通过出售专利权以获取利润。^[10]

1906年，在英国，氢化用于鲸油的小规模加工。^[6]1907年，约瑟夫-克罗斯菲尔德父子有限公司将氢化技术带到美国。同年11月，来自克罗斯菲尔德的化学家埃德温·凯泽在俄亥俄州的辛辛那提定居下来，后联系了宝洁公司的业务经理约翰·伯切纳尔，于1908年1月将“制造金属催化剂的方法”和“用氢饱和脂肪酸或其甘油酯的方法”这两项美国专利转让给宝洁公司。^[10]1909年，由于美国棉籽油的大量生产，宝洁公司对棉籽油进行氢化，生产Crisco牌起酥油，并在1911年上市。由此人们开始大规模地利用氢化技术生产各种专用油脂。^[6]

20世纪初，部分氢化油在开始用于食品，作为黄油替代品。20世纪50年代至70年代，随着人们认识到饱和脂肪酸对健康的不利影响，部分氢化油变得较为热门。^[11]

氢化植物油为白色微细的粉末或蜡状固体。熔点为57~61℃，可溶于热轻质矿物油/乙烷/三氯甲烷/石油醚和热异丙醇，不溶于水。部分氢化植物油呈白色半固体状。^[5]氢化植物油的通式为C3H5（CnH2n-1O2）3，n=14~20，分子量为850~890。^[1]

由于原料油脂和油脂的氢化程度不同，氢化植物油有不同性状。氢化花生油（Hydrogenated Arachis Oil）熔点30~45℃。氢化棉子油（Hydrogenated Cottonseed Oil）熔点40.5~41℃，部分氢化棉子油熔点35~39℃。氢化椰子油（Hydrogenated Coconut Oil）熔点34~37℃。氢化蓖麻油（Hydrogenated Castor Oil）熔点85~88℃。^[1]

氢化植物油是将植物油及动物油脂经漂白，在催化剂存在下在双键上加氢而制得的饱和脂肪酸甘油酯，主含硬脂酸和棕榈酸的甘油三酯。^[1]在金属催化剂的作用下，把氢加到甘油三酸酯的不饱和双键上，这种化学反应称为油脂的氢化反应，简称油脂氢化。油脂氢化分为部分氢化和完全氢化两种，氢化植物油则属于部分氢化，是在金属催化剂（Ni、Pt等）、加压（1.5~2.5atm, 1atm=101.325kPa）及加热（125~190℃）下，使油脂中的部分双键氢化的反应，在食品工业中用于氢化油（如人造奶油、起酥油）的制造。^[12]

油脂不饱和双键进行氢化反应的基本化学反应过程可用下式表示：^[13]

因生产工艺、技术、成本等原因，某些氢化植物油未达到完全氧化的标准，因而含有一定的反式脂肪酸，但氢化植物油并不等同于反式脂肪酸。^[14]氢化植物油对人类健康的危害主要取决于氢化植物油中所含有的反式脂肪酸。^[3]在氢化植物油中，完全氢化可以将所有不饱和脂肪酸转化为饱和脂肪酸，而反式脂肪则会在部分氢化过程中产生。反式脂肪会增加人体内低密度脂蛋白胆固醇（即“坏”胆固醇），同时又会减少高密度脂蛋白胆固醇（即“好”胆固醇），因而可增加人体患心血管疾病的风险。^[8]截至2021年，医学已确认反式脂肪酸对人体的主要危害有：干扰婴幼儿生长发育、增加患动脉硬化的风险、诱发妇女患Ⅱ型糖尿病、造成大脑功能衰退、减少男性荷尔蒙分泌等。^[15]

影响婴幼儿生长发育：在母体膳食中摄入的反式脂肪酸有一部分可通过胎盘（或乳汁）进入胎儿（或婴幼儿）体内。反式脂肪酸会干扰婴幼儿体内必需脂肪酸的代谢和长链不饱和脂肪的生物合成（如ARA、DHA等的合成），容易引起婴幼儿必需脂肪酸的缺乏。必需脂肪酸对婴幼儿的中枢神经系统及其他器官系统的发育至关重要，必需脂肪酸的缺乏最终会抑制婴幼儿的早期发育与生长。^[3]影响心血管系统：大量研究证明，反式脂肪酸可通过多条途径影响脂质代谢，最终导致血脂浓度发生改变，其中血清总胆固醇（TC）、低密度脂蛋白胆固醇（LDL-C）和脂蛋白α[Lp（α）]的浓度会增加，高密度脂蛋白胆固醇（HDL-C）浓度会减少。TC、LDL-C和Lp（α）的浓度升高是引起冠心病的最重要的危险因素，而HDL-C的浓度则与冠心病呈负相关。此外，也有资料证明反式脂肪酸对血管内皮细胞功能有损害；还能增加血液粘稠度和凝聚力的作用。而血管内皮受损、血粘稠度的升高都是动脉硬化、血栓形成和冠心病发作的重要危险因素。^[3]引发糖尿病：试验证明，反式脂肪酸能使脂肪细胞对胰岛素的敏感性降低，从而增加机体对胰岛素的需要量，增大胰腺的负荷，容易引起Ⅱ型糖尿病。^[3]其他方面：反式脂肪酸有增加患某些癌症（结肠癌、前列腺癌、乳腺癌等）的危险性；反式脂肪酸可造成大脑功能衰退，降低记忆力；反式脂肪酸与肥胖、肝功能失调有关；反式脂肪酸还与男女不育有关等。^[3]

油脂氢化的基本原理是在加热含不饱和脂肪酸多的植物油时，加入金属催化剂（镍系、铜－铬系等），通入氢气，使不饱和脂肪酸分子中的双键与氢原子结合成为不饱和程度较低的脂肪酸，其结果是油脂的熔点升高（硬度加大）。因为在上述反应中添加了氢气，而且使油脂出现了“硬化”，所以经过这样处理而获得的油脂与原来的性质不同，叫做“氢化油”或“硬化油”，其过程也因此叫做“氢化”。^[16]

根据油脂中加氢反应的程度不同，可分为轻度氢化和深度氢化两种。轻度氢化也叫做选择性氢化，主要用来制取食用油脂深加工产品的原料脂肪，如用于制取起酥油、人造奶油、代可可脂等的原料脂。轻度氢化是指在氢化反应中，采用适当的压强、温度、催化剂和搅拌速度，使油脂中各种脂肪酸的反应速度具有一定选择性的氢化过程。产品要求有适当碘值、熔点、固体酯指数和气味。深度氢化也叫做极度氢化，主要用于制取工业拥有，其产品碘值低，熔点高、质量指标主要是要求达到一定的熔点。极度氢化是指通过加氢，将油脂分子中的不饱和脂肪酸全部转变成饱和脂肪酸的氢化过程。因此，极度氢化时温度、压力可较高，催化剂用量也多一些。^[17]

油脂氢化反应在催化剂作用下可用下式表示：^[17]

无论轻度氢化、选择性氢化还是极度氢化，它们的加工工艺都包括如下过程：^[7]

氢化植物油不易变坏，可以大量储存，成本低，其熔点较高，化学状态稳定，方便存放。在一般加工食品、包装食品中加入氢化植物油，是非常普遍的事情，例如包装面包、薯片、饼干、人造奶油、人造黄油、香脆包装食品、方便面、咖啡伴侣中的植脂末、奶茶冲剂中的奶精等都会用到氢化植物油。^[18]

油脂在糖果中应用广泛，油脂能为糖果提供风味、质构、起酥性、润滑、光泽和外观感染力等。糖果中的油脂传统上多使用可可脂和乳脂，但天然可可脂和乳脂具有产量少、价格高、熔点低等缺点，20世纪初人们开始利用氢化植物油等专用油脂，部分或全部取代糖果中的可可脂和乳脂。以氢化植物油为基料生产的代可可脂（或人造奶油），其结构、稠度及色香味与天然可可脂（或乳脂）接近，且具有较高的熔点，能使制成的糖果在炎热的夏天不致产生油脂渗漏；良好的可塑性可以帮助糖果具有一定的外形而不坍塌、变形和破裂；适当的硬度，可使糖果不致太软而带来油腻感；良好的化学稳定性，能使糖果的货架期延长；价格低廉，可降低糖果的原料成本。^[3]

油脂是焙烤食品的主要原料之一，油脂能改善焙烤食品的风味、口感、外观和保持期。焙烤油脂中使用最广泛的油脂有起酥油与人造奶油，这2类专用油脂以其细腻的晶体结构、良好的充气性能、合适的可塑范围、适宜的软硬度、优良的抗氧化性能，广泛代替传统的猪油、植物液体油应用于焙烤食品工业。用人造奶油或起酥油可以制备出各种松软可口的点心，而氢化植物油是许多人造奶油、起酥油必不可少的原料。^[3]

用普通液体油煎炸食品无法使之松酥香脆，并且液体油中富含不饱和脂肪酸，在煎炸时易于氧化起泡，翻锅率很低。氢化植物油制成的高稳定性煎炸油具有良好的稳定性、风味特性和起酥性，用它来煎炸食品，可有效缓解传统煎炸油不耐炸、易发黑、吸油多、保质期短等问题。^[3]

随着人们生活水平的提高和消费观念的改变，速冻食品以其卫生、营养、快捷、方便、实惠等优点为众多消费者所接受，使其市场需求量迅速增加。许多速冻食品（如速冻饺子、速冻汤圆、速冻馒头等）的生产也离不了速冻专用油脂。速冻专用油脂是一类风味类食品油脂，其黏度较大、稳定性较好，可改变速冻食品的组织结构和光泽、改善风味及口感、增强食品营养性等。市面上速冻食品专用油脂大都是氢化棕榈油系列的速冻油脂。^[3]

油脂是冰淇淋等冷饮食品的重要组成成分，冰淇淋的含脂量一般为6%~8%，用于冰淇淋生产的油脂一般为固体脂肪。世界上少数国家要求用于冰淇淋的油脂为乳脂，乳脂来源于全脂牛奶、稀奶油和奶油等乳制品，来源受限，价格昂贵，因此包括中国在内的许多国家使用较多的植物油和氢化植物油替代乳脂。在冰淇淋生产中使用较多的氢化植物油产品主要有熔点为28~32℃的人造奶油、起酥油等产品。^[3]

氢化植物油还可作为一些食品添加剂的原料，如可用氢化植物油生产食品乳化剂单酸甘油酯；氢化植物油还可作为一些食品风味料和着色剂的载体，如用氢化植物油来作为香精及着色剂的溶媒，可方便香精及着色剂的保存与使用；氢化植物油还可作为可可酱、芝麻酱等的稳定剂，如在脂肪含量很高的调味酱中加入一定量的氢化植物油，可防止储存期间发生液油离析的现象等。^[3]

氢化植物油用作油膏剂、栓剂、滴丸的脂肪性基质，软膏及软膏剂的增稠剂或增硬剂，缓释骨架材料，片剂的润滑剂等。^[1]

氢化植物油在片剂和胶囊剂中用作润滑剂，浓度为1%~6%（W/W），常与滑石粉合用。在片剂制备中，将其溶于轻质液状石蜡或己烷中，然后将此溶液喷雾于干颗粒表面上，以减小模壁摩擦和客服黏冲问题。^[5]

氢化植物油可在亲脂性的控制释放系统中用作股价形成材料，还可在控释制剂中用作包衣辅助剂。^[5]

氢化植物油还可以在片剂中用作辅助黏合剂。可在油性液体和半固体制剂中用作黏度调节剂，在制备栓剂时减少混悬组分的沉降并改善固化过程，用作明胶硬胶囊的液体和半固体填充物中。^[5]

中国预包装食品营养标签法规强制要求，所有含有氢化植物油配料的包装食品都要注明其中的反式脂肪酸含量。^[19]

2007年12月，卫生部发布了《食品营养标签管理规范》，规定反式脂肪酸含量可以标示在“脂肪”下面，当反式脂肪酸含量≤0.3g/100g食品时，可标示为“0”或声称“无 ”或“不含”反式脂肪酸。2010年4月，卫生部发布66项乳品安全国家标准，其中在GB10765《婴儿配方食品》中，明确规定了原料“不应使用氢化油脂”，且终产品中“反式脂肪酸最高含量应小于总脂肪酸的3％”；另外在GB10767《较大婴儿和幼儿配方食品》、GB10769《婴幼儿谷类辅助食品》、GB10770《婴幼儿罐装辅助食品》中，也明确规定了原料“不应使用氢化油脂”。同时出台了GB5413.36《婴幼儿食品和乳品中反式脂肪酸的测定》的国家食品安全标准。^[20]

2011年7月25日，中国国家税务总局发布公告称，环氧大豆油、氢化植物油不属于食用植物油的征税范围，应适用17%增值税税率。^[21]

2020年，新加坡向WTO提交《食品条例（修正案）草案2020》，新加坡卫生部、健康促进局和新加坡食品局提议：从2021年6月开始，新加坡禁止进口和使用部分氢化油作为所有脂肪、油和预包装食品的配料。^[22]

2003年7月，美国食品药品管理局发布最终规则，修订美国营养标签法规，规定传统食品及膳食补充剂必须在营养标签标示反式脂肪酸的含量。该法规已于2006年1月1日生效。2015年，美国食品药品管理局宣布，部分氢化油不再被认为是“一般认为安全”的食品添加剂，要求食品生产商在2018年6月18日前停止使用部分氢化油。^[23]

2018年5月，美国食品药品管理局（FDA）做出最终决定，不认为膳食中工业生产反式脂肪酸的主要来源的部分氢化植物油对人类食品是安全的。通过裁决零，FDA设定的合规日期为2018年6月18日。根据食品种类不同和申请用途不同，2019年6月18日之前使用经食品添加剂申请批准的氢化植物油生产的食品的合规期延长到2021年1月1日，申请用途不包括用作膳食补充剂。^[24]

2023年8月8日，据美国联邦公报消息，美国食品药品管理局（FDA）发布2023-16725号通告，由于食品中的部分氢化油含有反式脂肪酸，并不利于人们身体健康，因此食品中部分氢化油不再被普遍认为是安全的（GRAS），拟取消部分氢化植物油作为花生酱和金枪鱼罐头标识标准中的可选成分，并修改了关于鲱鱼油和菜籽油的法规，这两类油不得含有部分氢化油。该法规还撤销了先前在人造黄油、起酥油和面包、面团和小圆面包中允许使用部分氢化植物油的规定。^[25]

国家及地区标准号标准名实施日期归口单位中国GB 17402-1998^[26]食用氢化油卫生标准1999-01-01-GB 17402-2003^[27]食用氢化油卫生标准2004-05-01国家卫生健康委GB/T 5009.77-2003^[28]食用氢化油、人造奶油卫生标准的分析方法2004-01-01国家卫生健康委GB/T 24301-2009^[29]氢化蓖麻籽油2010-01-01全国粮油标准化技术委员会GB 15196-2015^[30]食品安全国家标准 食用油脂制品2016-11-13-GB 5009.257-2016^[31]食品安全国家标准 食品中反式脂肪酸的测定2017-03-01-英国BS EN 15940:2023^[32]Automotive fuels. Paraffinic diesel fuel from synthesis or hydrotreatment. Requirements and test methods2023-11-01-欧洲EN 15940:2016^[33][34]Automotive fuels - Paraffinic diesel fuel from synthesis or hydrotreatment - Requirements and test methods2016-06-29-