甘油二酯的功能及安全性評(píng)價(jià)研究進(jìn)展

李熠陽 王遠(yuǎn)亮

（湖南農(nóng)業(yè)大學(xué)食品科技學(xué)院，湖南 長沙 410128）

甘油二酯的功能及安全性評(píng)價(jià)研究進(jìn)展

李熠陽 王遠(yuǎn)亮

（湖南農(nóng)業(yè)大學(xué)食品科技學(xué)院，湖南 長沙 410128）

甘油二酯因其獨(dú)特的代謝途徑而具有多種生理功能。近年來，甘油二酯被廣泛使用，日益受到人們的關(guān)注和重視。文章綜述近年來中國有關(guān)甘油二酯的制備方法、生理功能、代謝機(jī)制、安全性評(píng)價(jià)及對(duì)腸道微生物的影響，并展望甘油二酯的應(yīng)用和研究前景。

甘油二酯；生理功能；代謝機(jī)理；安全性評(píng)價(jià)

甘油二酯（diacylglycerol，DAG），是由兩分子脂肪酸和一分子丙三醇酯化后獲得的產(chǎn)物，作為功能性油脂已經(jīng)被認(rèn)定為 GRAS（generally recognized as safe）食材［1］。研究［2］表明，DAG具有兩種不同的立體異構(gòu)體，分別為1，2－DAG和1，3－DAG，其中1，3－DAG是甘油端的羥基上結(jié)合了兩分子的脂肪酸而形成的。通常在天然油脂中DAG的含量較低，而獲得富含DAG油脂的要點(diǎn)在于制備DAG，目前常用的制備方法有油脂甘油與脂肪酸酯化法、油脂選擇水解法和生物酶解法［3－5］。DAG作為一種公認(rèn)的安全無副作用的油脂，不僅具有抗靜電性和潤滑性，還具有易吸收、加工條件溫和、營養(yǎng)豐富等諸多優(yōu)點(diǎn)，在醫(yī)藥工業(yè)、日用化工行業(yè)、化妝品行業(yè)、食品工業(yè)也有廣泛的應(yīng)用［3］，文章闡述了DAG的功能、安全性評(píng)價(jià)與應(yīng)用現(xiàn)狀，旨在為DAG這一新型功能性油脂的研究利用提供參考。

1 DAG的制備方法

1.1 油脂的甘油醇解法

甘油醇解法是目前工業(yè)生產(chǎn)單甘酯最主要的方法之一［3，4］。該方法是在200～250℃的高溫條件下，采用無機(jī)堿性催化劑并通過惰性氣體的保護(hù)，將甘油三酯和過量的甘油發(fā)生反應(yīng)。反應(yīng)產(chǎn)物中含約40%～50%的單甘脂和約40%的DAG酯，其中，DAG是作為高純單甘酯的副產(chǎn)品得到的。

1.2 甘油與脂肪酸酯化法

該方法是在脫水的條件下，利用堿性脂肪酶催化甘油和油酸進(jìn)行酯化反應(yīng)制取甘油二酯［5］，其n甘油∶n油酸＝1.0∶1.7，反應(yīng)溫度40℃，反應(yīng)時(shí)間48h，酯化率可達(dá)96%，DAG含量60%左右。

1.3 酶法

該方法制備DAG是利用甘油三酰酯水解酶作為催化劑，催化油脂水解為甘油和脂肪酸，從而得到DAG［7］。

2 DAG的生理功能

2.1 改善餐后血脂

研究［6］表明，多項(xiàng)血脂蛋白（如高密度脂蛋白的降低和低密度脂蛋白的升高）和餐后的高血脂會(huì)提高冠心病的發(fā)病率。Tomonobu K等［7］采用隨機(jī)、雙盲對(duì)照的方法，對(duì)43名健康人體分別攝入DAG和甘油三酯（TG）油之后的血脂水平進(jìn)行比較。結(jié)果顯示，受試者在攝入DAG后，其RLP－C、TG和CM－TG水平顯著降低，尤其是對(duì)空腹血脂水平高的人，作用更為明顯，這說明DAG有改善餐后血脂的功效。

2.2 控制體重

瘦素是一種主要與機(jī)體能量代謝有關(guān)的激素，其對(duì)脂肪及體重的調(diào)控功效已被多項(xiàng)研究證實(shí)［8］。Takatoashi等［9］通過測定TAG喂食組與DAG喂食組的瘦素水平及血清胰島素水平，以研究DAG控制體重的機(jī)制。結(jié)果顯示，TAG組受試物的瘦素水平比對(duì)照組高10倍，胰島素水平比對(duì)照組高3.9倍，甚至出現(xiàn)了高胰島素血癥受試物，而DAG組受試物并未出現(xiàn)此種狀況，且顯示瘦素水平的增高。這些結(jié)果表明DAG能對(duì)受試物的體脂聚集起到抑制作用，從而起到控制體重增長的作用。

2.3 預(yù)防動(dòng)脈血栓

Ijiria Y等［10］對(duì)小鼠進(jìn)行了一項(xiàng)DAG飲食與動(dòng)脈血栓形成關(guān)系的試驗(yàn)。試驗(yàn)動(dòng)物選取6周齡有LDLR和apoE缺陷的小鼠，將其隨機(jī)分為4組，分別給予4種飼料進(jìn)行喂養(yǎng)，即：低脂組，給予小鼠不含膽固醇、7%脂肪的飼料；DAG組，給予小鼠20%的DAG、0.05%膽固醇的飼料；TG組，給予小鼠20%的TAG、0.05%膽固醇的飼料；高脂組，給予小鼠0.05%膽固醇和20%脂肪。結(jié)果顯示動(dòng)脈血栓形成程度由輕到重依次是DAG組、低脂組、高脂組和TG組，其中DAG組與低脂組的血栓面積相當(dāng)。這表明DAG飲食可在一定程度上對(duì)動(dòng)脈血栓的形成起到了預(yù)防作用。

3 DAG在體內(nèi)代謝機(jī)理的研究

Takatoshi等［11］利用小鼠模型試驗(yàn)對(duì)DAG的作用原理進(jìn)行了研究與分析。研究內(nèi)容包括觀察低脂、TAG高脂和DAG高脂飲食對(duì)肥胖的影響，并分析多種器官內(nèi)與能量代謝相關(guān)基因的表達(dá)。同時(shí)也研究了骨骼肌、脂肪組織、肝臟、腸等基因在肥胖早期時(shí)的變化，還分析了腸腔的消化物以研究DAG在小腸內(nèi)的代謝特征。結(jié)果表明，攝入甘油三酯8個(gè)月后，試驗(yàn)小鼠的重量和其體內(nèi)脂肪相比攝入DAG組有明顯增高；在喂食DAG10d后體內(nèi)脂肪和重量都沒改變時(shí)，與脂肪代謝相關(guān)基因加速表達(dá)，如ACO（酰基輔酶A氧化酶）基因、UCP－2mRNA（解偶聯(lián)蛋白－2）的水平在小腸內(nèi)顯著提高，而在骨骼肌、脂肪組織、肝臟、腸中的表達(dá)無明顯差異。因此，攝入DAG可有效減少體內(nèi)脂肪積聚，這些功效與DAG的代謝特點(diǎn)密不可分。

為了解DAG對(duì)脂代謝影響的機(jī)理，Murase T等［12］通過研究在空腸內(nèi)輸入DAG幾分鐘后其在小腸里的代謝狀況，以研究DAG的代謝特點(diǎn)。結(jié)果表明，DAG組在腸腔內(nèi)產(chǎn)生的FA（游離脂肪酸）和1－MG（1－單甘脂）或3－MG（3－單甘脂）分別是TG組所降解的FA（游離脂肪酸）和2－MG（2－單甘脂）的7.0和9.1倍，在小腸黏膜的上皮細(xì)胞內(nèi)則是2.8和7.5倍。相對(duì)于TG的主要代謝產(chǎn)物2－單甘脂而言，DAG的代謝產(chǎn)物1－單甘脂和3－單甘脂對(duì)小腸粘膜細(xì)胞的 MGAT（甘油－酯酰基轉(zhuǎn)移酶）親和力較低。在小腸上皮細(xì)胞內(nèi)，TG能夠重新通過2－單甘脂與游離脂肪酸合成成為血脂，而攝入的DAG在小腸內(nèi)被分解為難以再合成脂肪的1－MG或3－MG和脂肪酸，再加上DAG水解產(chǎn)物FA經(jīng)β－氧化途徑被分解并釋放出能量，因此DAG分解產(chǎn)物利用率極高很少在體內(nèi)蓄積。

DAG在小腸內(nèi)水解為1－MG（1－單甘脂）和FA（游離脂肪酸），由于1－MG與2－MG中的脂肪酸與甘油結(jié)合的位置不同，因此1－MG作為中性脂肪合成原料合成脂肪的速度較為遲緩，而FA經(jīng)β－氧化途徑被分解并釋放能量，從而在體內(nèi)很少儲(chǔ)存；此外，1－MG不能與FA結(jié)合重新合成TG，腸道中TG含量減少，因此血脂和體內(nèi)未被利用而成為脂肪的中性脂肪減少［13，14］。有關(guān)DAG是通過哪些轉(zhuǎn)錄因子調(diào)節(jié)脂代謝相關(guān)基因的表達(dá)、信息傳遞是通過何種信號(hào)轉(zhuǎn)導(dǎo)通路、以及除影響脂代謝之外還有何種作用這些問題現(xiàn)在還沒有解決，有待更深一步的研究。

4 DAG對(duì)腸道微生物的影響

目前，DAG的研究主要集中體現(xiàn)在生理功能評(píng)價(jià)和安全性評(píng)價(jià)［15］兩個(gè)方面，而安全性評(píng)價(jià)又多集中于DAG對(duì)受試動(dòng)物肝臟的影響，僅有少量研究著眼于DAG對(duì)腦神經(jīng)反射及其對(duì)基因表達(dá)的影響［16］。

在以往對(duì)人體內(nèi)腸道微生物的研究［17］中，常將兩者的關(guān)系歸納為互惠共生或共棲的關(guān)系，即宿主在為腸道微生物提供適宜的棲息環(huán)境的同時(shí)，選擇性的接受微生物在腸道內(nèi)定植。但是互惠共生不能完全準(zhǔn)確的表述人體和其他個(gè)體與腸道微生物群落之間的關(guān)系。目前有些科研學(xué)者［18］認(rèn)為人體腸道微生物群落可看作人體的一個(gè)器官，這是因?yàn)槲⑸锶郝涫怯啥喾N細(xì)胞系組成的，且細(xì)胞間和與宿主之間有信息交換能力；能調(diào)控與代謝相關(guān)的化學(xué)轉(zhuǎn)換過程；可以經(jīng)過自身復(fù)制來維持和修復(fù)自身；能夠調(diào)控能量代謝。

現(xiàn)階段，為驗(yàn)證腸道微生物為“功能性器官”［19］，部分研究［20］集中于肥胖的形成因素與腸道微生物的關(guān)系之上，提出了幾種推測：① 腸道微生物能利用體內(nèi)未能消化完全的多糖，可給人體提供額外能量，而短鏈脂肪酸作為其代謝產(chǎn)物，可以誘導(dǎo)脂肪的形成。② 間接測熱法顯示，與對(duì)照組相比，接種細(xì)菌后的小鼠的代謝率、三羥酸循環(huán)都有明顯提高，但ATP并未增加。即機(jī)體的無效循環(huán)增加，多余的能量以脂肪的形式儲(chǔ)存，使肥胖的發(fā)生幾率增加。③ 電鏡觀察，腸道細(xì)菌能使腸道微絨毛下微血管密度增加，可能有利于能量的吸收。④ 機(jī)體中，脂蛋白脂肪酶（LPL）能介導(dǎo)脂肪組織蓄積TG。微生物能抑制腸內(nèi)上皮對(duì)Fiaf（循環(huán)LPL抑制因子）的表達(dá)。因此，腸道微生物通過這一途徑間接影響了TG的蓄積。

綜上所述，DAG作為一類功能性油脂，其抑制TG的功能已經(jīng)被基本認(rèn)可，而腸道微生物對(duì)TG的抑制功能尚未明確，所以希望通過已知的事實(shí)（DAG的功能）來確定未知的作用機(jī)理（腸道微生物與肥胖因素的關(guān)系）。即通過30d小鼠的DAG飼喂試驗(yàn)，通過分析其腸道微生物的變化情況，血糖血脂變化情況以及內(nèi)臟器官的功能性變化（主要是腸絨毛的變化），以驗(yàn)證DAG是否是通過影響腸道微生物進(jìn)而影響有關(guān)肥胖的因素；同時(shí)，從腸道微生物的變化情況還有腸道及其附屬器官的功能性變化，分析其是因改變?nèi)人嵫h(huán)還是因改變腸道組織結(jié)構(gòu)來影響人體對(duì)脂肪吸收利用。

5 DAG的安全性評(píng)價(jià)研究

5.1 膳食毒性

DAG食用油的食品安全性已相繼被美國相關(guān)部門、日本政府、FAO／WHO食品添加劑聯(lián)合專家委員審查通過，評(píng)定為安全的。這表明DAG在人體日常使用范圍內(nèi)無毒害作用［7］。Soni試驗(yàn)室［1］用含5.3%DAG油脂的飼料對(duì)大鼠進(jìn)行喂養(yǎng)試驗(yàn)，為期2年，未觀察到與DAG相關(guān)的毒理學(xué)效應(yīng)。

Yasunaga K等［7］進(jìn)行了一項(xiàng)為期12周的人體試驗(yàn)，分為對(duì)照組和試驗(yàn)組，分別攝入0.5g／（kg·d）的TG和DAG。結(jié)果顯示，兩組受試對(duì)象在臨床癥狀及身體主訴方面無明顯差異，未觀察到不良效應(yīng)，表現(xiàn)出人體對(duì)DAG具有良好的耐受性。

5.2 致癌性

針對(duì)DAG的致癌性，美國 WIL試驗(yàn)室［14］對(duì)此展開了一項(xiàng)為期24個(gè)月的大鼠喂養(yǎng)試驗(yàn)。試驗(yàn)分為A、B兩個(gè)大組，A組設(shè) TG組（5.5%TG ）、低 DAG組（4.5%TG，1%DAG）、中 DAG組（2.75%TG，2.75%DAG）、高 DAG組（5.5%DAG）4組，每小組含雌、雄大鼠各50只，用總脂肪含量5.5%的飼料對(duì)其實(shí)施限食喂養(yǎng)（雄性與雌性分別20，15g／d），結(jié)果未顯示DAG含量增加對(duì)大鼠的腫瘤發(fā)病率有影響；B組設(shè)TG、DAG兩小組，每小組含雌、雄大鼠各50只，分別用含量5.5%TG和5.5%DAG的飼料對(duì)其實(shí)施不限食喂養(yǎng)（雄性23～27g／d，雌性16～20g／d），結(jié)果未表現(xiàn)兩組的腫瘤發(fā)生率有差別。綜合A、B兩組試驗(yàn)結(jié)果，未發(fā)現(xiàn)DAG會(huì)增加腫瘤的發(fā)生率。

6 DAG的應(yīng)用前景

研究［21］指出，DAG經(jīng)攝入后可降低受試物血清的TG含量，從而在防治肥胖、糖尿病、高脂血癥、脂肪肝等營養(yǎng)相關(guān)的慢性代謝性疾病方面起到積極的作用。目前，DAG已在食品工業(yè)中的應(yīng)用有：作為乳化劑應(yīng)用到焙烤制品［22，23］；作為促溶劑應(yīng)用到速飲飲品中［24］；作為保鮮劑應(yīng)用到食品保鮮中［25］，作為具備治療作用的DAG營養(yǎng)素制劑低熱量食品、營養(yǎng)保健品中［26，27］。DAG不僅能滿足人們對(duì)油脂的口感、色澤、風(fēng)味、營養(yǎng)保健等要求，而且最大限度的降低了脂肪的不利影響，其生理保健功能的多樣性及優(yōu)越性，決定了其具備良好的開發(fā)及使用價(jià)值。DAG也可作為理想的栓劑、乳劑、粉劑應(yīng)用在制藥工業(yè)中［28－30］。在化妝品工業(yè)中，DAG可用作乳化劑、穩(wěn)定劑、潤濕劑［31］。

因此，DAG作為一種在化工、醫(yī)藥、食品等行業(yè)具備廣闊用途的多功效添加劑，其現(xiàn)有的應(yīng)用水平遠(yuǎn)未達(dá)到其潛在水平。導(dǎo)致這種狀況出現(xiàn)的原因是多方面的，其中最主要原因就是各公司將其先進(jìn)的生產(chǎn)應(yīng)用技術(shù)作為商業(yè)機(jī)密保存起來，且因生產(chǎn)量過低遠(yuǎn)不能滿足市場的需求，從而導(dǎo)致其價(jià)格昂貴，這在較大程度上限制了對(duì)DAG的應(yīng)用。中國糧油學(xué)會(huì)已經(jīng)將DAG等適合不同消費(fèi)群體的功能性油脂生產(chǎn)列為2020年中國中長期發(fā)展規(guī)劃油脂研究的主攻方向［32］。隨著國家的日益重視及全民營養(yǎng)保健意識(shí)的不斷提高，DAG因其獨(dú)特的生理保健功能，將會(huì)有廣闊的應(yīng)用前景。

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Functions and safety evaluation of diacylglycerol

LI Yi－yang WANG Yuan－liang

（College of Food Science and Technology，Hunan Agricultural University，Changsha，Hunan410128，China）

Diacylglycerol（DAG）has various physiological functions for its unique metabolic pathways.In recent years，it has been widely－used and has attached more and more attention.The paper summarizes the physiological function，possible metabolic mechanism and prospect of DAG.

diacylglycerol；physiological function；metabolic mechanism；safety evaluation

10.3969／j.issn.1003－5788.2012.03.069

湖南省科技計(jì)劃重點(diǎn)項(xiàng)目（編號(hào)：2011NK2004）

李熠陽（1988－），女，湖南農(nóng)業(yè)大學(xué)在讀碩士研究生。E－mail：toto.rice＠hotmail.com

王遠(yuǎn)亮

2012－02－15