二酰甘油和三酰甘油基油脂的部分氢化:结构与性能关系

《Food Research International》:Partial hydrogenation of diacylglycerol- and triacylglycerol-based oils: structure and property relationships

【字体: 大 中 小 】 时间:2026年09月27日 来源:Food Research International 8.8

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   •构建了基于二酰甘油(DAG)和甘油三酯(TAG)油的加氢模型,以评估两者加氢行为上的差异。•分子结构上的差异可能是导致DAG和TAG加氢效率不同的原因。•系统地比较了加氢前后油脂的物理化学性质。引言随着全球对可持续和健康导向的脂质原料日益重视,植物来源油脂受到学术界和工业界

  
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    构建了基于二酰甘油(DAG)和甘油三酯(TAG)油的加氢模型,以评估两者加氢行为上的差异。
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    分子结构上的差异可能是导致DAG和TAG加氢效率不同的原因。
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    系统地比较了加氢前后油脂的物理化学性质。

引言

随着全球对可持续和健康导向的脂质原料日益重视,植物来源油脂受到学术界和工业界的广泛关注。在众多油脂中,甘油三酯(TAG)和甘油二酯(DAG)是两类结构相关但功能各异的脂质,广泛应用于食品、营养保健品、药品和个人护理产品中(Ke等,2025;Zou等,2026)。TAG占天然食用油超过90%的比例,是主要能量来源,并对食品的口感和风味有重要贡献。相比之下,DAG由两条脂肪酸链通过酯键与甘油骨架结合而成,通常通过对TAG进行酶法或化学修饰获得(Li等,2023)。由于其极性较高且含有游离羟基,DAG表现出独特的物理化学性质和营养优势(Xie等,2025)。大量研究表明,与TAG类油脂相比,DAG类油脂可以减少内脏脂肪积累、改善血清胆固醇水平,并发挥更有利的代谢效应(Lee等,2019;Xu等,2022)。然而,赋予营养益处的这些结构特征也使DAG更易氧化,在储存稳定性、加工性能和风味保持方面带来挑战(Chen等,2014)。脂质加速氧化可导致氢过氧化物以及醛类和酮类等次级氧化产物的形成,从而引起异味、营养降解和保质期缩短。
随着研究越来越多地聚焦于调控食用脂质的功能性和稳定性,理解脂质分子结构与物理化学性质之间的关系在食品科学中变得尤为重要。食用脂质的功能特性与脂肪酸不饱和度及甘油酯结构密切相关,这些因素影响其氧化稳定性、结晶行为、熔融特性和固体脂肪含量(Murru等,2021;Troncoso & Tonetto,2023)。据此,加氢、酯交换和分提被研究作为修饰脂质结构和功能性的方法。加氢提供了一种可控的手段来改变脂肪酸不饱和度,进而改变油脂的化学和物理性质。尽管部分加氢会促进顺反异构化和反式脂肪酸的形成,因此不再被传统食品应用所青睐,但加氢仍然是一个阐明脂质结构–反应–性质关系的有用控制模型。特别是,在可控加氢条件下比较不同甘油酯结构的脂质,可以为分子结构如何影响加氢行为、结晶和物理化学性质提供见解。
基于TAG的食用油的加氢在反应动力学、脂肪酸选择性和顺反异构化方面已被广泛研究(Fernández等,2009;Laverdura等,2020;Pellegrino等,2024;Spiekermann & Seidensticker,2024)。近期研究还报道了在无溶剂条件下使用雷尼镍对基于TAG的油脂进行部分加氢的可行性(Grabovic等,2027)。相比之下,基于DAG的油脂的加氢行为仍知之甚少。与TAG相比,DAG含有游离羟基且具有不同的甘油酯结构,这可能影响催化剂–底物相互作用、加氢行为、分子堆积以及随后的结晶。尽管DAG类油脂作为功能性食品脂质引起了越来越多的关注,但其甘油酯结构与加氢行为、晶体演变和物理化学性质之间的关系尚未得到系统阐明。在相同加氢条件下对DAG和TAG类油脂的直接比较尤其有限。
因此,本研究在相同反应条件下系统地比较了DAG和TAG类油脂的加氢行为。研究了脂肪酸组成、加氢动力学、晶体结构、多晶型和物理化学性质的变化,以阐明甘油酯结构如何影响加氢行为、结晶和物理化学性质。这些发现为DAG类食品脂质的加工行为和物理功能性提供了见解,并可能有助于合理设计具有理想物理化学性质的结构脂质原料。

章节摘要

材料

亚麻籽油(FSO-188)购自当地超市(中国广州)。钯催化剂由东京理化器株式会社(日本东京)提供。来源于南极假丝酵母B的脂肪酶(CALB,5000 U/mL)由诺维信生物技术公司(丹麦Bagsv?rd)提供。采用分析级化学品和溶剂。所有样品和化学试剂在4°C下储存以确保分析前的稳定性。所有使用的试剂均为

脂肪酸组成

在相同温度、压力和催化剂条件下,仅通过调整氢气的停留时间即可获得具有不同加氢程度的样品。本研究构建了两种脂肪酸谱相似但甘油酯组成不同的模型油,以比较基于DAG和基于TAG的油脂的加氢行为。碘值是评估油脂不饱和度程度的常用指标,较高的碘值对应较高的

结论

本研究系统地比较了TAG类和DAG类油脂在部分加氢过程中的组成变化和物理化学性质演变。结果表明,加氢显著降低了不饱和度,并促进了sn-1,2-DAG向热力学上更稳定的sn-1,3-DAG构型的迁移。在相同加工条件下,基于DAG的油脂表现出更高的加氢效率。随着加氢程度的增加,

CRediT作者贡献声明

陈洁娜:撰写–初稿、软件、调查研究。李业英:可视化。楼文勇:指导。洪尚沛:指导。孙派克:指导。谭镇平:项目管理、调查研究。王勇:指导、资源。张振:撰写–审阅与编辑、指导、方法论、调查研究、概念化。

利益冲突声明

作者声明,他们没有已知的可能影响本文所述工作的竞争性经济利益或个人关系。

致谢

广东省重点领域研发计划(项目编号2025B0202130004和2025B1212030001)、国家自然科学基金(项目编号32272341)、国家重点研发计划(项目编号2024YFE0214900)、广州市科技和信息局(项目编号2024B03J1274)的资助,在此表示感谢。
陈洁娜|李业英|楼文勇|洪尚沛|孙派克|谭镇平|王勇|张振
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