含二十碳五烯酸和二十二碳六烯酸的中链三酰甘油油结构化脂质：位置分布与氧化稳定性

《Innovative Food Science & Emerging Technologies》：Structured lipids from medium-chain triacylglycerol oil with eicosapentaenoic acid and docosahexaenoic acid: Positional distribution and oxidative stability

　　

摘要 本研究利用来自毛壳菌（Thermomyces lanuginosus）、米根霉（Rhizomucor miehei）和皱纹假丝酵母（Candida rugosa）的三种脂肪酶，将EPA和/或DHA引入中链甘油三酯油（MCTO）中，制备了结构化脂质（SLs）。其中，毛壳菌脂肪酶展现出最高的酯化率，被选用于后续研究。在4%（w/w）酶用量、45 °C、反应36 h的条件下，实现了最高酯化率：在底物摩尔比为1:3（MCTO:DHA或MCTO:EPA）和1:3:3（MCTO:EPA:DHA）时，DHA、EPA和EPA+DHA的酯化率分别达到45.5%、48.3%和50.5%。立体特异性分析表明，EPA和DHA优先酯化于甘油三酯的sn-1,3位点，而主要中链脂肪酸——辛酸（C8:0）和癸酸（C10:0）——主要位于sn-2位点。在加速贮存条件下评估了氧化稳定性。共轭二烯（CD）值在EPA-SL、DHA-SL和EPA+DHA-SL中分别达到峰值18.80、19.79和22.48，而相应的硫代巴比妥酸反应物（TBARS）值峰值分别为14.40、12.72和15.76 μmol丙二醛（MDA）当量/g。主要挥发性氧化产物为乙醛、丙烯醛和丙醛，其中丙醛在富含EPA和/或DHA的SLs中峰面积最高，其次为丙烯醛。这些结果表明，富含EPA和DHA的结构化脂质在功能食品和营养保健品领域具有应用潜力，同时也强调了需要采取抗氧化策略以提高其氧化稳定性。

引言 脂质是必需营养素，在支持正常生理功能和维护人体健康方面发挥着重要的多重功能，通过提供能量和各种代谢过程所需的必需脂肪酸（EFAs）来发挥作用（Calder, 2015; Zhou等, 2022）。然而，过量摄入膳食脂肪，尤其是饱和脂肪酸（SFAs），与肥胖及相关代谢障碍的风险增加有关，包括糖尿病、高血压、血脂异常、动脉粥样硬化和心血管疾病（Hu等, 2001; Niforou等, 2022）。近年来，消费者对长链omega-3多不饱和脂肪酸（n-3 PUFAs）——特别是二十碳五烯酸（EPA）和二十二碳六烯酸（DHA）——健康益处的认识日益增加，导致对这些富含生物活性脂质产品需求的增长。因此，开发富含EPA和DHA的脂质产品已成为功能食品和营养保健品领域的主要研究焦点（Zhou等, 2022）。结构化脂质（SLs）是经过化学或酶法修饰的甘油三酯，其甘油骨架上脂肪酸的含量和位置分布已被改变，从而与传统脂质相比具有更优的营养和功能特性。近年来，富含n-3 PUFAs（包括EPA和DHA）的结构化脂质的开发因其潜在的健康益处而受到越来越多的研究关注。这些脂肪酸与心血管健康（Kwak等, 2012）、抗炎作用（De Vizia等, 2003）、神经发育（Dighriri等, 2022）和改善代谢健康（Shahidi和Ambigaipalan, 2018）有关。DHA和EPA的主要天然来源是海洋来源的脂质，如鱼油、海豹油脂以及藻油。此外，研究表明它们可能有助于体重管理和改善轻度阿尔茨海默病患者的认知功能（Zhang等, 2019）。然而，EPA和DHA以游离形式直接掺入食品体系，或作为功能食品/营养保健品原料使用时，常因其易受氧化降解以及在加工和贮存期间相对稳定性较低而受到限制。因此，通过将中链脂肪酸（MCFAs）与n-3 PUFAs结合来开发结构化脂质，作为一种改善营养功能和物理化学稳定性的策略，已引起广泛关注。已有大量研究探讨了将中链脂肪酸（MCFAs）引入富含EPA或DHA的油脂（如藻油、鱼油和海豹油脂）中，旨在改变这些脂质的物理化学性质并增强其营养价值（Hamam和Shahidi, 2006; Li等, 2021; Senanayake和Shahidi, 2002a; Zou等, 2020）。此类修饰使得中链脂肪酸相关的快速能量代谢与EPA和DHA的重要生物学作用得以结合。相反，其他研究探讨了将EPA或DHA酶法引入富含亚油酸和γ-亚麻酸（C18:2 & C18:3 n-6）的底物油中，如琉璃苣油和月见草油（Akoh和Sista, 1995; Senanayake和Shahidi, 2002b）。此外，EPA和DHA也被引入富含MCFAs的油脂（如初榨椰子油）中，以生产具有定制脂肪酸组成的营养增强型结构化脂质（Nguyen和Shahidi, 2025b）。此外，酶法修饰也已应用于富含油酸（C18:1）的油脂，包括鸸鹋油和棕榈油，以开发具有改善功能和营养特性的结构化脂质（Akanbi和Barrow, 2015; Fajardoa等, 2003）。总体而言，这些研究凸显了酶法修饰作为设计具有定制脂肪酸组成和增强营养及功能特性的结构化脂质的有效方法的潜力。中链甘油三酯油（MCTO）是由MCFAs酯化到甘油骨架上组成的。MCTO的甘油骨架三个位置均被中链脂肪酸占据。它主要由辛酸（C8:0）和癸酸（C10:0）组成，与长链脂肪酸（LCFAs）相比，因其快速消化性、高效供能和独特的代谢途径而广为人知。由于链长较短、分子量较低和熔点较低，这些MCFAs在体内被快速吸收和代谢，提供了一种易于利用的能量来源。此外，MCFAs表现出良好的生理和功能特性，被认为有助于管理各种健康状况（Jadhav和Annapure, 2023）。尽管含有SFAs，MCTO具有独特的代谢特性，在处理吸收不良综合征等状况以及婴儿营养中显示出重要性，可作为易于利用的高能来源（Babayan, 1987）。作为一种常见的功能性油脂，MCTO经常被添加到早产儿配方中，以增强脂肪吸收并提供快速能量，这是由于MCFAs的快速吸收和代谢（Wendel等, 2021）。然而，含有大量MCTO的天然来源相对有限，主要包括椰子油、棕榈仁油和牛乳（Shahidi和Nguyen, 2020）。由于这些独特的代谢特性，MCTO已被广泛认可为快速代谢能量的重要来源，并已应用于临床营养的各个领域。其应用还被报道用于脂肪吸收不良、乳糜微粒血症、肥胖和动脉粥样硬化等状况的饮食管理，以及肠外营养和婴儿配方中（Ashton等, 2021; Avgerinos等, 2020; Bath等, 1996; Carlson等, 2015; Hollis等, 2018; Zhang等, 2016）。由于其安全性和功能特性，MCTO也被美国食品药品监督管理局（FDA）授予"一般公认为安全（GRAS）"地位，可用于食品产品中（Traul等, 2000）。然而，尽管与传统膳食脂肪相比具有有利的物理化学特性和代谢优势，单独食用MCTO可能会导致营养限制，因为它们不含EFAs或任何n-3 PUFAs。因此，仅依赖MCTO的饮食可能会导致这些必需营养素的缺乏。为克服这一限制，人们开发了结构化或设计型脂质，将MCFAs和EFAs或n-3 PUFAs结合到同一甘油三酯分子中。这些结构化脂质可以同时在提供MCFAs快速能量的同时，传递与EFAs或n-3 PUFAs相关的生理功能。脂肪酶催化方法已成为合成结构化脂质的有效和选择性策略。与常规化学修饰方法相比，酶法过程具有多个优势，包括反应条件温和、区域选择性高、副产物生成减少以及更好地保存敏感的n-3 PUFAs（Osborn和Akoh, 2002; Xu, 2000）。固定化脂肪酶，尤其是表现出sn-1,3位点特异性的脂肪酶，能够定向将MCFAs或n-3 PUFAs引入甘油三酯分子的特定位置，同时保持理想的结构特征（Lee和Akoh, 1998; Osborn和Akoh, 2002）。这种位点特异性尤为重要，因为脂肪酸的营养吸收和代谢命运在很大程度上受其在甘油骨架上位置的影响。除脂肪酸组成外，甘油三酯中脂肪酸的位置分布在决定脂质的物理化学和营养特性方面起着关键作用（Mu和H?y, 2004）。因此，了解结构化甘油三酯中各脂肪酸的分布对于评估其潜在营养益处至关重要（Lee和Akoh, 1998; Xu, 2000）。此外，富含n-3 PUFAs的脂质极易氧化降解，这可能导致不良化合物、异味形成和营养品质下降（Shahidi和Zhong, 2010）。因此，评估新合成的结构化脂质的氧化稳定性对于确定其适用于食品和营养保健品应用至关重要。此外，结构化脂质的营养和代谢特性不仅取决于其脂肪酸组成，还取决于其在甘油骨架中的位置分布。在消化过程中，胰脂肪酶优先水解sn-1,3位点的脂肪酸，释放游离脂肪酸以供吸收。因此，位于sn-1,3位点的EPA和DHA可能在消化过程中易于释放，潜在地影响其吸收和后续代谢命运，并在结构化脂质中提供营养益处。因此，本研究的目标是通过酶法修饰MCTO，以EPA和DHA作为酰基供体来生产结构化脂质。本研究还旨在研究所得甘油三酯中脂肪酸的位置分布并评估其氧化稳定性。本研究结果可能为开发具有功能食品和营养保健品应用潜力的营养增强型脂质体系提供有价值的见解。

研究片段 材料 中链甘油三酯油（MCTO）由椰子油制得，购自Costco（加拿大纽芬兰与拉布拉多省圣约翰斯市）。二十二碳六烯酸（DHA，纯度97%）由DSM公司提供DHASCO，按照KOH水解和尿素络合方法获得，具体描述见文献（Senanayake和Shahidi, 2000）。二十碳五烯酸（EPA）乙酯（纯度>99%）为日本富士制药工业有限公司（大阪）产品，由宫岛和夫博士惠赠。EPA 脂肪酶筛选 图1展示了通过游离DHA、EPA及其混合物（DHA+EPA）进行酸解将PUFAs引入MCTO的百分比酯化率。评价了三种商业脂肪酶——毛壳菌（Thermomyces lanuginosus）、米根霉（Rhizomucor miehei）和皱纹假丝酵母（Candida rugosa）——将PUFAs引入MCTO的能力。在受测酶中，毛壳菌脂肪酶表现出最高的酯化率，在摩尔比条件下，DHA达到16.3 ± 1.2%，EPA达到19.2 ± 1.0%，DHA+EPA混合物达到26.7 ± 1.9%。

结论 通过脂肪酶催化酸解，成功从MCTO中生产了富含EPA和/或DHA的结构化脂质。在所评价的生物催化剂中，毛壳菌脂肪酶在测试条件下产生了最高的EPA、DHA或EPA+DHA酯化率。获得最高PUFAs酯化率的选定条件为4%酶用量、45 °C、36 h反应时间以及底物摩尔比1:3（MCTO:EPA或MCTO:DHA）和1:3:3（MCTO:EPA:DHA），结果为……

CRediT作者贡献声明 Lanh Van Nguyen：软件、形式分析、数据管理、撰写——初稿。Fereidoon Shahidi：监督、概念化、撰写——审阅与编辑。

伦理声明 作者无任何需要报告的内容。

利益冲突声明 作者声明不存在可能影响本文所报告工作的已知竞争性经济利益或个人关系。

致谢 感谢加拿大自然科学和工程研究委员会（NSERC）提供的财政支持。Nguyen感谢越南国际教育发展基金会（VIED）提供的奖学金。

Lanh Van Nguyen | Fereidoon Shahidi 纽芬兰纪念大学人类生物科学系，加拿大纽芬兰与拉布拉多省圣约翰斯市A1C 5S7