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为解决过量摄入脂肪酸的健康风险,研究人员开展鳄梨油合成 MLM 型结构脂质(SL)研究。通过固定化脂肪酶催化酸解反应,实现 C8:0 在 sn-1 或 sn-3 位最高 31.11% 的掺入,且 SL 和水解脂质可抑制 Hep-G2 细胞活力,具肝健康维护潜力。
在追求天然健康产品的浪潮中,食用油的营养升级成为焦点。传统脂肪酸摄入过量易引发心血管疾病、肥胖等问题,每年约 4100 万人因此失去生命。如何在保留油脂功能的同时提升其健康属性?结构脂质(SL)作为经修饰的甘油三酯,通过调整脂肪酸组成与位置分布,兼具营养与功能特性,成为脂质工程的核心方向。其中,MLM 型甘油三酯(中链 - 长链 - 中链)因中链脂肪酸(MCFA)位于 sn-1 和 sn-3 位、长链脂肪酸(LCFA)位于 sn-2 位的独特结构,更易被人体消化吸收,成为改善代谢健康的理想选择。
在此背景下,来自国外的研究人员针对鳄梨油展开创新研究。鳄梨油富含不饱和脂肪酸与维生素 E 等抗氧化成分,但其天然组成难以直接满足特殊营养需求。研究团队以玉米芯粉为载体,通过固定化 Thermomyces lanuginosus 脂肪酶,催化鳄梨油与辛酸(C8:0)的酸解反应,成功合成 MLM 型结构脂质,并深入探究其对肝癌细胞 Hep-G2 的增殖抑制作用。该研究成果发表在《Food Bioscience》,为功能性脂质的开发提供了新思路。
研究采用的关键技术方法包括:一是玉米芯粉的预处理与化学功能化,通过脱 lignin、氧化、胺化等步骤构建醛基活性位点,实现脂肪酶的共价固定;二是酸解反应优化,在搅拌式反应器中通过控制酶负载量、油酸摩尔比(1:4)及温度(43℃),实现 C8:0 的定向掺入;三是多维度分析手段,利用傅里叶变换红外光谱(FTIR)、扫描电子显微镜(SEM)、差示扫描量热法(DSC)等表征载体结构变化,通过气相色谱(GC)测定脂肪酸组成及掺入度(ID),并借助 1H NMR 验证脂质结构的区域选择性修饰;四是体外生物活性评估,通过 Hep-G2 细胞 viability 实验与 SRB 染色法,分析结构脂质及其水解产物的抗增殖潜力。
3.1 载体预处理与表征
玉米芯粉经压缩 - 减压和碱处理后,结构变得不规则且多孔,脱除 hemicellulose 与 lignin 后,纤维素含量提升,热稳定性增强。固定化酶的热重分析(TGA)显示,401.91℃出现新分解峰,证实酶与载体间形成强相互作用;差示扫描量热(DSC)表明,固定化酶的玻璃化转变温度升至 115.72℃,结构刚性显著提高。
3.2 酶学性质优化
固定化脂肪酶在 45-60℃间保持 80% 活性,最适温度 55℃,较游离酶稳定性提升。其米氏常数(Km)降至 0.29 mM,显示对底物更高亲和力。在 pH 6.5 时活性最佳,耐酸碱能力优于游离酶,且存储 45 天后仍保留部分活性,重复使用 4 次后 C8:0 掺入率维持在 24.19%±6.65%,体现工业应用潜力。
3.3 结构脂质合成与分析
气相色谱显示,固定化酶催化下 C8:0 最高掺入度达 31.11%±2.72%,优于游离酶的 35.12%±0.16%。1H NMR 与 HSQC 证实,酸解反应仅发生于 sn-1 或 sn-3 位,未同时修饰双位点,这与脂肪酶的 1,3 - 特异性催化机制一致。合成的 MLM 型结构脂质酸值、过氧化值等指标符合国际食品标准,具备食用安全性。
3.4 抗增殖活性评估
体外实验表明,未修饰鳄梨油(AG)对 Hep-G2 细胞活力抑制较弱,而结构脂质(SL)及其水解产物(LSH)在低浓度下(28.4-58.87 mg/mL)即可显著降低细胞 viability,48 小时时效果最佳。辛酸(C8:0)单独作用时抑制率高达 63.4%,提示 MCFA 的掺入是抗增殖活性的关键因素。机制上,MCFA 可能通过诱导细胞凋亡、调控 CDK2、P21 等基因表达发挥作用,但具体通路仍需深入研究。
研究通过玉米芯粉固定化技术构建了高效合成 MLM 型结构脂质的生物催化体系,不仅实现农业废弃物的资源化利用,更赋予鳄梨油新的功能属性。固定化酶的高稳定性与重复利用性为工业化生产奠定基础,而结构脂质对肝癌细胞的增殖抑制作用,为开发肝健康维护的功能性食品或医药原料提供了科学依据。尽管 sn-1 与 sn-3 位的单一位点修饰机制尚需进一步阐明,且体内代谢机制有待验证,但该研究为脂质工程与抗肿瘤功能成分开发开辟了交叉创新路径,展现了天然产物与生物催化技术结合的广阔前景。