破植物油脂提取瓶頸確保樟樹籽資源高值化開發(fā)

余平

隨著經(jīng)濟的發(fā)展，物質的豐富及人們的生活水平的不斷提高，很多消費者攝入的長碳鏈油脂量超過機體代謝的需要，出現(xiàn)肥胖癥、高血脂、脂肪肝、高血壓、腦血栓等疾病。尋找既能給人體提供必需能量、又不會引起肥胖癥和心血管疾病的油脂產品，成為近二十年來油脂領域研究的熱點。

據(jù)南昌大學食品科學與技術國家重點實驗室曾哲靈教授介紹，所謂的長碳鏈油脂（LongChain Triglycerides，簡稱LCT，其脂肪酸碳原子數(shù)大于 12）即目前人類食用的主要油脂，包括大豆油、菜籽油、花生油、米糠油、棕櫚油、豬油等。而中碳鏈甘油酯（Medium chain triglyceride，簡稱MCT），是指脂肪酸碳原子數(shù)為 8-12的脂肪酸甘油三酯（辛酸甘油三酯、癸酸甘油三酯、月桂酸甘油三酯、混合中碳鏈脂肪酸甘油三酯及其混合物），自然界富含中碳鏈脂肪酸的油脂包括樟樹籽仁油、山蒼子油、椰子油、棕櫚仁油等。樟樹籽仁油中含中碳鏈脂肪酸達95%以上，是一種天然MCT。據(jù)了解，我國黃河以南地區(qū)的可年產幾萬噸樟樹籽、上萬噸樟樹籽仁油，但至今未得到開發(fā)利用。國外對于 MCT 的研究較早，已有一些關于對辛癸酸類中碳鏈油脂功能研究的報道，發(fā)現(xiàn)辛癸酸類中碳鏈油脂具有降低血脂，快速供能，且不在體內參與脂肪的合成等功能。項目組前期研究也證明癸月桂酸類中碳鏈油脂具有降低血脂、快速供能、減少體內脂肪沉積等功能。

另外，從提取方法上來看，傳統(tǒng)工業(yè)生產中使用的是“石油醚、正己烷等有毒有機溶劑提取油脂技術”，這種方法使得產品存在有毒有機溶劑殘留的問題。而較為先進的水酶法提取油脂技術的油脂得率低于 92%，且需要使用價格昂貴、使用壽命短的生物酶，生產成本過高，至今無法應用于工業(yè)化生產中。項目組前期研究表明，乳化萃取與破乳化分離組合水提取樟樹籽仁油技術的油脂得率達 94%以上，符合綠色、環(huán)保、節(jié)能、高效的國家產業(yè)發(fā)展政策，解決了油脂產品中的有毒有機溶劑的殘留問題。

在此基礎上，南昌大學食品科學與技術國家重點實驗室與新西蘭天然藥物研究所合作項目組合作實施了國家國際科技合作專項項目“樟樹籽仁油的藥用及食用開發(fā)利用”（項目編號2011DFA32770）。項目組對樟樹籽仁油的安全性毒理學進行了研究和評價，發(fā)現(xiàn)樟樹籽仁油為安全無毒的天然中碳鏈油脂。研究開發(fā)出“以水為溶劑、濕法超微粉碎乳化萃取與變溫處理破乳化釋放提取樟樹籽仁油技術”，其樟樹仁油得率達到95%以上，開創(chuàng)了完全以水為溶劑提取植物油脂的歷史。研究成果主要包括：

——從樟樹籽仁粕粉中選育出出產中性蛋白酶活力較高、基本不產脂肪酶、適用于水酶法提取樟樹籽仁油的解淀粉芽孢桿菌Z37，通過紫外照射與亞硝基胍復合誘變選育出產中性蛋白酶活力較高、基本不產脂肪酶、遺傳穩(wěn)定性良好的解淀粉芽孢桿菌Z37-6。

——研究開發(fā)出“濕法超微粉碎乳化萃取與解淀粉芽孢桿菌Z37-6產酶液破乳化釋放組合提取樟樹籽仁油技術”，其樟樹仁油得率達到95%以上。

——研究開發(fā)出“利用樟樹籽仁油制備單中碳鏈脂肪酸甘油酯和中碳鏈脂肪酸聚甘油酯類食品乳化劑和防腐劑技術”，對單中碳鏈脂肪酸甘油酯、中碳鏈脂肪酸聚甘油酯的乳化和抑菌性能及其作用機制進行了測定分析，發(fā)現(xiàn)單中碳鏈脂肪酸甘油酯、中碳鏈脂肪酸聚甘油酯的乳化和抑菌能力強。

——研究了樟樹籽仁油的生理功能及作用機制，發(fā)現(xiàn)樟樹籽仁油可顯著降低肥胖大鼠體內脂肪沉積、降低肥胖大鼠的血脂和血糖水平、提高肥胖大鼠的胰島素敏感性、改善肥胖大鼠體內糖脂代謝，其作用機制為激活肥胖大鼠交感神經(jīng)、加強肥胖大鼠脂肪動員和機體產熱、上調肥胖大鼠脂肪代謝酶相關基因而加速脂肪分解，下調肥胖大鼠脂肪合成酶相關基因而降低脂肪酸合成，激活肥胖大鼠抗氧化酶系統(tǒng)而減少脂肪細胞炎癥。為促進樟樹籽仁油的高值化開發(fā)與利用奠定了理論和技術基礎。

——研究比較了樟樹籽仁油及其衍生物中的中碳鏈脂肪酸與普通食用油中的長碳鏈脂肪酸的體外活性，發(fā)現(xiàn)中碳鏈脂肪酸對肝細胞凋亡、損傷及細胞炎癥應答都要弱于長碳鏈脂肪酸，中碳鏈脂肪酸通過抑制非酒精性脂肪肝細胞凋亡和壞死、炎癥因子及氧化壓力的產生來抑制肝脂變細胞的進一步損傷，中碳鏈脂肪酸通過下調脂肪生成基因、上調促進脂肪氧化分解基因來降低細胞內甘油三酯的沉積、改善肝細胞的脂肪變程度。

通過與新西蘭藥物天然藥物研究所Deming Gong研究員的合作，曾哲靈和課題組成員在項目中取得了突破性進展，共同完成了水提取樟樹籽仁油技術、樟樹籽仁油安全性毒理學評價、樟樹籽仁油生理功能及作用機制研究，研發(fā)出“一種單癸月酸甘油脂的制備方法”、“一種中碳鏈脂肪酸聚甘油脂的制備方法”、“水乳化萃取與凍熔破乳化釋放法提取樟樹籽仁油的方法”、“一種解淀粉芽孢桿Z16-1水酶法提取樟樹籽仁油的方法”、“一種水酶法提取植物油脂用復合酶的制備方法”等新技術5項的開發(fā)，獲得“單癸月酸甘油脂”、“中碳鏈脂肪酸聚甘油脂”、“樟樹籽仁油”等新產品3個。項目申請發(fā)明專利7項，獲得發(fā)明專利授權3項，發(fā)表SC收錄論文9篇，合作論文8篇、CSCD核心庫期刊論文5篇，培養(yǎng)博士2名、碩士21名。

該國際合作項目的完成和轉化實施，將大量利用樟樹籽仁油生產具有減少體內脂肪沉積（減肥）、降低血脂和血糖水平、快速補充能量等作用的系列藥品、功能食品、高安全性食品添加劑產品及原料，有效促進了我國豐富的、至今仍處于自生自滅狀態(tài)的樟樹籽資源的高值化開發(fā)利用及我國中碳鏈油脂及其深加工產品的出口，具有極高的經(jīng)濟效益和社會效益。

另一方面，通過項目合作，將新西蘭天然藥物研究所Deming Gong博士引進為南昌大學贛江學者特聘教授。將美國亞利桑那州立大學Shuguang Deng教授引進為南昌大學贛江學者特聘教授、國家千人計劃人選。建立了多國合作平臺“江西省藥食同源植物資源高值化利用重點實驗室”。課題組與新西蘭及美國的大學和研究機構建立了廣泛、穩(wěn)定、長效、雙贏的合作機制，形成了良好的國際合作與交流環(huán)境，與新西蘭合作培養(yǎng)博士研究生1名，為國內培養(yǎng)該領域的創(chuàng)新人才奠定了基礎。

更值得一提的是，該項目所處領域和主題為國家中長期科技發(fā)展綱要（2006-2020）的重點領域“農業(yè)”中的優(yōu)先主題“農產品精深加工與現(xiàn)代儲運——重點研究開發(fā)主要農產品和農林特產資源精深及清潔生態(tài)型加工技術與設備”，屬于國家中長期科技發(fā)展綱要支持的重點?？捎行Х沼凇按龠M農業(yè)綜合生產能力的提高，有效保障國家食物安全，促進農民持續(xù)增收”和“疾病防治重心前移，堅持預防為主、促進健康和防治疾病結合”的國家戰(zhàn)略需求。