乳化过程中表面活性剂放大的界面迁移差异实现了高效 DAG 富集

《Food Chemistry》：Surfactant-amplified interfacial migration difference during emulsification enables efficient DAG enrichment

　　

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  乳状液相分离将DAG含量从40%富集至66%。
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  在三种表面活性剂中，Span 20实现了最高的DAG富集效果。
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  DAG与Span 20之间的氢键作用组织了油-水界面。

引言

膳食及天然生物活性干预措施已被广泛研究用于代谢性疾病的管理，包括2型糖尿病，其作用机制涉及调节肠道微生物群、肠屏障完整性、免疫功能以及葡萄糖和脂质代谢（Meng等，2004；Shi等，2025；Su等，2023；Yamamoto等，2006）。其中，1,3-二酰甘油（1,3-DAG）因其对脂质代谢的有益作用而日益受到关注。然而，传统食用植物油主要由三酰甘油（TAG）组成（约98%），而DAG在自然状态下仅以相对较低的水平存在（Dean，2025；Martín-Cordero等，2025；Velasco等，2023）。因此，工业DAG生产通常需要酶法合成后进行纯化（Feng等，2022）。目前DAG纯化方法主要包括分子蒸馏、超临界CO?萃取和柱色谱。分子蒸馏对DAG富集有效，但通常需要较高的温度，这可能增加热劣化和不利反应的风险（Cheng等，2017；Wang等，2010）。超临界CO?萃取提供较温和的加工条件，但需要高压设备，涉及较高的资本和运营成本（Tuhanioglu & Ubeyitogullari，2025；Wang等，2020）。柱色谱可根据极性差异实现高效分离，但受限于溶剂和吸附剂消耗、加工时间长以及规模化能力有限（Nadjamoeddin等，2024；Spanneut & Devièse，2025）。总体而言，这些方法仍受一个或多个限制因素的约束，包括热或压力要求、高加工成本、大量溶剂/材料消耗，以及在食品应用中的规模化受限。

因此，开发一种温和且高效的DAG富集策略，对于降低工艺相关风险和提高产品质量具有重要的实际意义。此前的研究表明，脂质结构的差异，包括脂肪酸组成、极性和粘度，可以影响凝胶形成过程中的分子间相互作用（Abou-Elsoud等，2026；Lee等，2020；Subajiny等，2024；Yang等，2018），最终改变晶体网络结构和凝胶性质。近期的研究进一步揭示，DAG独特的分子结构使其在食品加工和应用过程中具有与TAG明显不同的理化性质。与TAG相比，据报道DAG可改善起酥油、人造黄油等体系的晶体网络、口感和储存稳定性（Ke等，2025；Xie等，2025）。此外，DAG在结构化脂质、乳化体系和凝胶状体系中表现出功能特性，体现了其作为脂质成分和界面活性成分的"双重角色"（Lv, Zhao等，2024；Wagner & Davidovich-Pinhas，2024）。值得注意的是，这种双重功能特性也支撑了人们对DAG在定制化脂质基药物递送平台理性设计方面的日益增长的兴趣。例如，融合性脂质体——其脂质组成和界面组织可精确设计以调节药物释放和治疗效果——就是脂质分子性质如何决定胶体功能的典范（Geng等，2026）。这些发现表明，DAG较高的极性改变了其界面行为和参与凝胶/晶体网络的方式，使其在乳化和凝胶体系中具有不同于TAG的功能，有助于复杂食品基质中的质构和稳定性调控。重要的是，这种界面活性差异不仅可能影响乳化体系的结构性质，还可能改变脂质分子在主体油相、油-水界面和富表面活性剂域之间的优先分配。鉴于DAG相对于TAG具有更高的极性和两亲特性，我们因此推断，它们截然不同的界面亲和力可以转化为乳化过程中可利用的相分配差异。

基于上述观察，并考虑到DAG和TAG在分子极性和界面行为方面已确立的差异，本研究假设DAG和TAG在表面活性剂/水体系中可能表现出不同的相选择路径（如凝胶相、乳状液相和微乳相），从而导致DAG在特定相中优先富集。选择性DAG富集需要一种能产生宏观可分离油相的路径。在凝胶相中，油被固定在体积延伸的网络中；在微乳中，油在热力学稳定的表面活性剂组装体中以纳米尺度被增溶；两种体系在机械分离下均不能释放自由油相。相比之下，乳状液相可以通过破乳分离为可回收的油相。因此，凝胶相和微乳区域被用来绘制DAG和TAG之间的相行为差异图谱，而富集实验则针对乳状液相进行。

据此，提出了一种利用乳化过程中相行为差异驱动DAG选择性富集的新型策略，并进行了系统验证。聚乙二醇35蓖麻油（PEG-35蓖麻油）已被成功用于构建甘油酯/表面活性剂/水相图并区分单酰甘油、二酰甘油和三酰甘油的相行为，因此被选用来研究DAG和TAG之间的相行为差异（Prajapati等，2012）。本研究采用TAG/DAG油-PEG-35蓖麻油-水体系，以及采用不同亲水-亲油平衡值（HLB）乳化剂构建的40% DAG油-Span 20/Tween-20-水体系作为模型体系。建立了TAG和DAG体系的拟三元相图，以识别相同条件下的相行为差异。在乳状液相破乳后，采用高效液相色谱（HPLC）定量分析油相中的DAG含量，从而确定能显著提高DAG含量的乳化条件。此外，对分子相互作用的系统研究表明，DAG和TAG之间界面分布特征和分子间相互作用的差异是推动DAG分离和富集的关键机制。

分节摘要

材料

传统玉米油（TAG油）和80% DAG玉米油购自中和建源有限公司。40% DAG玉米油通过将80% DAG玉米油与传统TAG玉米油混合配制而成。40% DAG花生油及40% DAG菜籽油购自山东三星集团，而40% DAG大豆油则在本实验室配制。聚氧乙烯蓖麻油EL（Cremophor EL）、Span 20、Tween-20、苏丹红、荧光素、氯化钠，

DAG与TAG乳化性质的差异

为研究DAG和TAG在乳化过程中相行为的差异，首先固定表面活性剂（PEG-35蓖麻油）与油的比例，考察逐步增加水量对乳化体系的影响。如图1A和C所示，TAG体系的粘度随水量的增加先升后降。这一现象可能归因于，在添加有限量的水后，

结论

本研究系统考察了TAG、80% DAG和40% DAG体系的乳化性质。通过相图构建结合液相色谱分析，证明了40% DAG体系在特定条件下可发生乳状液相分离，导致DAG在特定相中优先富集。在最优条件下，回收油相中的DAG含量显著增加了26%。

CRediT作者贡献声明

Qianxing Wang：撰写——初稿、方法学、调查研究、数据整理。Yaqun Wang：方法学、调查研究。Fangyuan Cheng：方法学、调查研究。Baorui Li：方法学、调查研究、经费获取。Fangling Du：撰写——审稿与编辑。Aizhen Zong：形式分析。Surayo Rakhmatzhanovna Usmanova：撰写——审稿与编辑、形式分析。Jamshed Bobokalonov：撰写——审稿与编辑。Xiuxiu Wang：撰写——审稿与编辑、项目管理、经费获取。

利益冲突声明

作者声明不存在任何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

本工作得到山东省自然科学基金（ZR2023QC145、ZR2023QC158）、国家自然科学基金（编号32402094）、山东省泰山学者计划（编号tsqn202306305）的支持。

Qianxing Wang | Yaqun Wang | Fangyuan Cheng | Baorui Li | Fangling Du | Aizhen Zong | Surayo Rakhmatzhanovna Usmanova | Jamshed Bobokalonov | Xiuxiu Wang | Tongcheng Xu