畜禽動(dòng)物油甘油二酯的酶法制備及應(yīng)用研究進(jìn)展

祝超智，郭 旗，趙澤鑫，王衛(wèi)飛，崔文明，許 龍,*，趙改名,*，李 航

（1.河南農(nóng)業(yè)大學(xué)食品科學(xué)技術(shù)學(xué)院，河南 鄭州 450002；2.湖北工業(yè)大學(xué) 發(fā)酵工程教育部重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室，湖北 武漢 430068；3.廣東省農(nóng)業(yè)科學(xué)院蠶業(yè)與農(nóng)產(chǎn)品加工研究所，廣東 廣州 510610；4.河南恒都食品有限公司，河南 泌陽(yáng) 463700）

與植物油相比，動(dòng)物油有著特殊的香味，有助于增進(jìn)消費(fèi)者的食欲、促進(jìn)脂溶性維生素的吸收，特別是牛油，因其口感良好、香味宜人，已經(jīng)成為了川渝麻辣火鍋的核心主料。自改革開(kāi)放以來(lái)，我國(guó)肉類工業(yè)飛速發(fā)展，肉制品市場(chǎng)規(guī)模顯著擴(kuò)大，取得了舉世矚目的成就。如今，我國(guó)已成為世界上肉類年產(chǎn)量最大的國(guó)家[1]，2021年我國(guó)畜禽肉合計(jì)總量為9645萬(wàn) t，在新冠疫情階段，我國(guó)的肉制品產(chǎn)業(yè)仍然保持著強(qiáng)有力的發(fā)展勢(shì)頭[2]。作為畜禽肉制品加工的副產(chǎn)物，畜禽動(dòng)物油脂的年產(chǎn)量巨大，2021年全國(guó)牛油的年產(chǎn)量約135～180萬(wàn) t，豬油約240萬(wàn) t。

畜禽動(dòng)物油脂中的飽和脂肪酸質(zhì)量分?jǐn)?shù)（牛脂約含54%，豬脂約含42%，羊脂約含54%，精煉鵝油約含33%，雞油約含34.4%）和膽固醇含量（牛脂約含1.53 mg/g，豬脂約含1.10 mg/g，羊脂約含1.10 mg/g）較高，大量研究發(fā)現(xiàn)，人體攝入含飽和脂肪酸以及膽固醇高的動(dòng)物油后，高血脂、高血壓及其他慢性心血管疾病的患病率顯著上升[3]。這些關(guān)于動(dòng)物油的營(yíng)養(yǎng)健康問(wèn)題被報(bào)道后，動(dòng)物油脂在食品工業(yè)的應(yīng)用受到了極大限制，大量高品質(zhì)的畜禽動(dòng)物油脂只能用做飼料原料，甚至被當(dāng)作廢料遺棄。如何實(shí)現(xiàn)畜禽動(dòng)物油脂的高值化、合理化利用，成為食品工業(yè)中亟待解決的關(guān)鍵問(wèn)題之一。

功能性結(jié)構(gòu)脂質(zhì)的合成一直以來(lái)被視為油脂行業(yè)發(fā)展重要方向，1,3-甘油二酯（diacylglycerol，DAG）[4]、LML型結(jié)構(gòu)酯[5]、二十碳五烯酸/二十二碳六烯酸富集型甘油三酯（triacylglycerol，TAG）[6]和OPO型結(jié)構(gòu)脂[7]等結(jié)構(gòu)脂產(chǎn)品已經(jīng)實(shí)現(xiàn)工業(yè)化生產(chǎn)。與化學(xué)催化工藝相比，酶法制備具有反應(yīng)條件溫和、專一性強(qiáng)、無(wú)毒副產(chǎn)物生成等優(yōu)勢(shì)，更能迎合綠色工業(yè)的需求[8]。結(jié)構(gòu)脂DAG具有減少內(nèi)臟脂肪、抑制體質(zhì)量增加和降低血脂[9]等顯著的營(yíng)養(yǎng)保健功能，已經(jīng)被美國(guó)食品藥品監(jiān)督管理局、日本醫(yī)師協(xié)會(huì)和我國(guó)國(guó)家衛(wèi)生健康委員會(huì)批準(zhǔn)為安全食品。近年來(lái)關(guān)于酶法改性制備DAG的研究大量涌現(xiàn)[10]，其中華南理工大學(xué)酶法制備甘油二酯項(xiàng)目率先完成工業(yè)化，甘油二酯系列產(chǎn)品已上市流通。借鑒植物油的酶法改性途徑，生產(chǎn)功能性的動(dòng)物油DAG，是實(shí)現(xiàn)動(dòng)物油高值化利用的一種有效有段。本文綜述了畜禽動(dòng)物油DAG的酶法制備及應(yīng)用研究進(jìn)展，旨在為動(dòng)物油脂的合理化利用提供一定的理論支撐和技術(shù)參考。

1 畜禽動(dòng)物油的理化特性、營(yíng)養(yǎng)功能及加工利用現(xiàn)狀

1.1 畜禽動(dòng)物油的理化特性

可食用畜禽動(dòng)物油，指的是健康的可食用畜禽經(jīng)屠宰后，從其衛(wèi)生安全的脂肪組織經(jīng)一系列較為成熟的現(xiàn)代化工藝精煉制得的油脂，如牛脂、羊脂、豬脂和雞油等。精煉動(dòng)物油色澤潔白或黃白，質(zhì)地均勻細(xì)膩，香味濃郁醇厚。與植物油的甘油酯組成類似，畜禽動(dòng)物油的主要成分也是TAG，脂肪酸組成主要為飽和脂肪酸（saturated fatty acid，SFA）（例如棕櫚酸、硬脂酸）、單不飽和脂肪酸（monounsaturated fatty acid，MUFA）（例如油酸）及少量多不飽和脂肪酸（polyunsaturated fatty acid，PUFA）（例如亞油酸、亞麻酸）（表1）[11-13]。因動(dòng)物油含有大量的SFA，導(dǎo)致其熔點(diǎn)較高（20～50 ℃）（表2），常溫下為固體，有著良好的穩(wěn)定性。動(dòng)物油還含有大量植物油所不具備的香味成分，如羥類、醇類、醚類、醛類、酮類、羧酸類、胺類、呋喃類等風(fēng)味物質(zhì)，這種特殊的香味可以有效增進(jìn)食欲。此外，相較于植物油的精煉或加工而言，動(dòng)物油的氫化及精煉脫臭過(guò)程不易產(chǎn)生反式脂肪和3-氯-1,2-丙二醇脂肪酸酯等有害因子[14]。

表1 一般市售動(dòng)物油脂肪酸組成及質(zhì)量分?jǐn)?shù)Table 1 Composition and content of fatty acids in common commercial livestock and poultry fats %

表2 常見(jiàn)畜禽動(dòng)物油脂的理化指標(biāo)及主要用途Table 2 Physicochemical indices and applications of common livestock and poultry fats

1.2 畜禽動(dòng)物油的營(yíng)養(yǎng)功能

自20世紀(jì)50年代起，相繼有研究指出，食用飽和脂肪和膽固醇含量高的動(dòng)物油脂具有誘發(fā)心腦血管疾病和癌癥等疾病的潛在風(fēng)險(xiǎn)[50-51]，因此，不飽和脂肪酸含量高的植物油成為了消費(fèi)者烹調(diào)用油的首選。然而，近些年來(lái)的最新研究表明，適量地?cái)z入動(dòng)物油脂并不會(huì)給人體健康產(chǎn)生威脅[52]，搭配食用植物油和動(dòng)物油比僅食用植物油有著更好的營(yíng)養(yǎng)效果。通常，脂肪的攝入應(yīng)占總能量攝入的30%，其中10%的脂肪應(yīng)來(lái)源于飽和脂肪[53]。其次，控制促炎因子n-6 PUFA與抗炎因子n-3 PUFA的比例對(duì)于促進(jìn)健康具有重要意義，高比例的n-6/n-3 PUFA被認(rèn)為是癌癥和冠心病的潛在風(fēng)險(xiǎn)因素[54]。關(guān)于n-6/n-3 PUFA的最佳推薦值，國(guó)際上尚無(wú)統(tǒng)一標(biāo)準(zhǔn)，但基本都控制在4∶1左右。通常情況下，動(dòng)物油的n-6/n-3 PUFA比值顯著低于植物油，基于此，動(dòng)物油可能在促進(jìn)人體健康方面發(fā)揮著重要作用。第三，畜禽動(dòng)物油最大的益處在于其可以為機(jī)體提供必需的脂溶性維生素（例如VA、VD、VE、VK），而這些脂溶性維生素的缺乏是夜盲癥和佝僂病等疾病的重要誘因。第四，一些畜禽油脂還具有特殊的生理功效，特別是在調(diào)控脂代謝與抵抗氧化損傷等方面；張佰帥等[55]證實(shí)，鵝油具有調(diào)節(jié)小鼠血脂代謝的功能，還能夠有效抵抗脂質(zhì)過(guò)氧化對(duì)細(xì)胞的損傷，并起到一定的抗動(dòng)脈粥樣硬化功能；張玉龍[56]發(fā)現(xiàn)，鴨油能夠有效緩解油酸誘導(dǎo)的HepG2細(xì)胞脂堆積、胰島素抵抗和氧化應(yīng)激損傷；龍霞等[57]發(fā)現(xiàn)，鴨油可能通過(guò)激活小鼠肝臟的KELCH樣ECH關(guān)聯(lián)蛋白1/核因子E2相關(guān)因子2信號(hào)通路改善D-半乳糖誘導(dǎo)的氧化應(yīng)激損傷。

1.3 畜禽動(dòng)物油的加工利用現(xiàn)狀

與植物油的精煉工藝類似，畜禽動(dòng)物油脂的精煉同樣需要進(jìn)行脫膠、脫酸、脫色和脫臭等處理，以去除其中的殘留的蛋白質(zhì)、磷脂、游離脂肪酸、色素和醛類酮類與低級(jí)酸類氣味物質(zhì)，從而得到精煉畜禽動(dòng)物油。精煉的工藝和標(biāo)準(zhǔn)不同，精煉動(dòng)物油的成分及其含量也不盡相同，如脂肪酸的含量會(huì)在精煉后發(fā)生顯著變化[58]。

目前，商品化的烹調(diào)用畜禽動(dòng)物油很少，其應(yīng)用主要體現(xiàn)在以下幾個(gè)方面。首先，牛脂、豬脂和羊脂等畜禽動(dòng)物油具有良好的可塑性和起酥性以及特殊的香味，多用于烘焙食品、糕點(diǎn)起酥、人造奶油以及火鍋底料等方面。其次，畜禽動(dòng)物油脂是制備肉味香精的常用原料，常用的制備方法包括可控氧化、氧化-酶解、氧化-美拉德反應(yīng)和脂肪氧化酶氧化4 種，基于畜禽動(dòng)物油脂制備的肉味香精香氣飽滿濃郁，同時(shí)可以達(dá)到減鹽增咸的效果[59]。第三，畜禽動(dòng)物油被廣泛用于結(jié)構(gòu)脂的加工，如MAG[60]、DAG[61]、人乳脂替代品[62]，這些結(jié)構(gòu)脂通常具有特定的理化性質(zhì)、特殊的生理活性和功能。第四，畜禽動(dòng)物油可以通過(guò)結(jié)晶法、乳化法和酯化法制備液化動(dòng)物油，進(jìn)而有效促進(jìn)畜禽動(dòng)物油脂在食品工業(yè)中的應(yīng)用范圍[63]。第五，畜禽動(dòng)物油可以用于制備粉末化動(dòng)物油，常用的制備方法包括固化粉碎法、噴霧冷卻法、分子微膠囊法、吸附法、噴霧干燥法，這些粉末動(dòng)物油脂具有受溫度影響小、分散性和水溶性好等特點(diǎn)，有助于改善食品的品質(zhì)，延長(zhǎng)保質(zhì)期[64]。第六，畜禽動(dòng)物油脂還可以用于開(kāi)發(fā)低膽固醇保健油脂，常用的方法包括β-環(huán)糊精包埋法[65-66]和中草藥精煉法[67]等，這些低膽固醇動(dòng)物油可用于曲奇餅干等酥皮類點(diǎn)心的制作，其安全性顯著高于植物黃油曲奇餅干[68]。第七，畜禽動(dòng)物油被廣泛應(yīng)用于制備生物柴油，制備方法包括化學(xué)法和生物酶法兩種途徑[69]，常用的底物包括牛脂[70]、豬脂[71]、雞油[72]、鴨油[73]和羊脂[74]等，與化石燃料相比，此種方法制備的生物柴油具有可再生、無(wú)毒、生物可降解以及潤(rùn)滑特性好等優(yōu)勢(shì)。第八，畜禽動(dòng)物油在日化行業(yè)如肥皂、甘油、潤(rùn)滑油和皮革的加工中也應(yīng)用廣泛[75]。用于制備生物柴油和日化行業(yè)的畜禽動(dòng)物油通常來(lái)源于一些衛(wèi)生指標(biāo)相對(duì)較低或煉制工藝比較粗糙的動(dòng)物油。

2 畜禽動(dòng)物油DAG

2.1 畜禽動(dòng)物油DAG的結(jié)構(gòu)特征

DAG的甘油骨架上僅有兩個(gè)羥基與脂肪酸結(jié)合的結(jié)構(gòu)脂。DAG是天然的油脂成分，大多為動(dòng)植物甘油酯在體內(nèi)轉(zhuǎn)化的中間體，其在不同動(dòng)植物中的比例也不盡相同，而且質(zhì)量分?jǐn)?shù)都很低，一般不超過(guò)10%，不易于分離提純。禽畜動(dòng)物油DAG具備DAG類油脂的共性特征，可分為sn-1,2-DAG、sn-2,3-DAG和sn-1,3-DAG 3 種立體異構(gòu)體（圖1）。sn-1,3-DAG呈V形構(gòu)象，而sn-1,2-DAG呈發(fā)夾狀構(gòu)象。sn-1,3-DAG在熱力學(xué)上比sn-1,2(2,3)-DAG更加穩(wěn)定，所以天然的DAG中sn-1,3 DAG比sn-1,2 DAG的含量高，二者的比例接近2∶1[76]。由于DAG分子結(jié)構(gòu)上有一個(gè)裸露的羥基（可作為氫鍵供體，而TAG無(wú)氫鍵供體），其熔點(diǎn)比相同脂肪酸組成的TAG高（分子間形成氫鍵所致）。

圖1 DAG的分子結(jié)構(gòu)Fig.1 Molecular structure of DAG

據(jù)報(bào)道，動(dòng)物油DAG的熔點(diǎn)比其對(duì)應(yīng)的TAG高約5 ℃，且其熔點(diǎn)會(huì)隨著DAG純度的升高而升高[77]。此外，動(dòng)物油DAG的氧化穩(wěn)定性與DAG的含量呈負(fù)相關(guān)[78-79]，其黏度低于其對(duì)應(yīng)的TAG[35]。與動(dòng)物油TAG相比，其對(duì)應(yīng)的DAG晶體顆粒小且分布均勻，晶體網(wǎng)絡(luò)更加致密，晶型分析顯示，動(dòng)物油TAG主要為β型，因此，口感上表現(xiàn)為粗糙易碎，其對(duì)應(yīng)的DAG表現(xiàn)為β和β’兩種晶型共存，且以β’晶型為主，因此口感上較為光滑細(xì)膩[77]。

DAG結(jié)構(gòu)的特異性還使其具備了特殊的生理活性。與TAG不同，1,3-DAG經(jīng)過(guò)胰脂肪酶水解后的產(chǎn)物為sn-1(3) MAG、甘油和游離脂肪酸，缺少了TAG在體內(nèi)再合成的關(guān)鍵底物sn-2 MAG（圖2）。因此，攝入1,3-DAG可以增加人體的脂肪代謝，減少TAG的再合成，進(jìn)而降低血脂水平[80]。除了可以有效預(yù)防肥胖外，1,3-DAG還具有促進(jìn)心血管健康、調(diào)節(jié)葡萄糖代謝和增加骨密度等功效[81]。

圖2 TAG（A）和DAG（B）的代謝途徑Fig.2 Metabolic pathways of triacylglycerol (A) and DAG (B)

2.2 畜禽動(dòng)物油DAG的主要用途

DAG在食品中的應(yīng)用主要包含以下4 個(gè)方面：第一，可以在蛋黃醬和冰淇淋制作中用作乳化劑；第二，可以在人造黃油和起酥油中用作結(jié)晶改良劑；第三，可以在肉制品加工過(guò)程中作為脂肪替代品；第四，可以代替TAG用作烹調(diào)用油。對(duì)于畜禽動(dòng)物油DAG在食品工業(yè)中的應(yīng)用，豬脂DAG和鴨油DAG最為廣泛。作為良好的乳化劑，豬脂DAG常被用于乳化肉制品的加工[82]，采用豬脂DAG作為脂肪替代品制備的肉糜具有更好的保水性和彈性，質(zhì)地更加緊實(shí)，不易出現(xiàn)脂肪分離現(xiàn)象[61]。豬脂DAG與肌原纖維蛋白形成的復(fù)合膠體比豬脂TAG與其形成的復(fù)合膠體具有更高的滲透力和持水性，結(jié)構(gòu)也更加致密有序[83-85]。采用鴨油DAG煎炸的牛肉餅可以顯著降低失水率，增加肉質(zhì)嫩度[35]，鴨油DAG還具有一定的抑菌防腐作用，其與殼聚糖的混合物可以有效延緩肉糜的pH值升高、抑制微生物繁殖和脂質(zhì)氧化，進(jìn)而延長(zhǎng)肉糜的保鮮期[86-87]，鴨油DAG可以顯著提高脫脂奶粉的穩(wěn)定性，增加香味[88]。

此外，鴨油DAG和鵝油DAG還具有顯著的生理活性，特別是1,3-DAG。第一，同植物油DAG一樣，畜禽動(dòng)物油DAG同樣具有顯著的減肥效果。Wang Baowei[89]和孫宇[90]等發(fā)現(xiàn)，鴨油DAG（DAG質(zhì)量分?jǐn)?shù)分別為94%、86%）可以顯著刺激高脂飲食大鼠的脂質(zhì)代謝，減少脂堆積，從而起到抑制肥胖的效果。第二，畜禽動(dòng)物油DAG還可以作為具有潛在價(jià)值的腸道炎癥健康修復(fù)劑。劉亞楠等[91]發(fā)現(xiàn)，鴨油DAG（質(zhì)量分?jǐn)?shù)＞85%）與VD3聯(lián)合使用對(duì)結(jié)腸炎大鼠的結(jié)腸腸道發(fā)育具有顯著的促進(jìn)作用；王茜等[92]發(fā)現(xiàn)，鴨油DAG（質(zhì)量分?jǐn)?shù)＞85%）與殼聚糖聯(lián)合使用可以有效促進(jìn)潰瘍性結(jié)腸炎小鼠的結(jié)腸組織發(fā)育；叢紅霞等[93]發(fā)現(xiàn)，鴨油DAG（質(zhì)量分?jǐn)?shù)＞85%）與VK1聯(lián)合使用可以有效促進(jìn)潰瘍性結(jié)腸炎小鼠腸道組織的修復(fù)發(fā)育；徐慧心等[94]證實(shí)，鵝油DAG（質(zhì)量分?jǐn)?shù)＞92.57%）和天蠶素抗菌肽聯(lián)合使用同樣可以有效治療小鼠潰瘍性結(jié)腸炎；謝玉娥等[95]發(fā)現(xiàn)，鵝油DAG（質(zhì)量分?jǐn)?shù)＞90%）有助于優(yōu)化盲腸微生物的菌群結(jié)構(gòu)，進(jìn)而調(diào)整腸道微生態(tài)失調(diào)。第三，畜禽動(dòng)物油DAG在促進(jìn)骨骼發(fā)育方面也表現(xiàn)出一定的效果。劉亞楠等[96]發(fā)現(xiàn)，鴨油DAG（質(zhì)量分?jǐn)?shù)＞90%）與VD3聯(lián)合使用能夠顯著提高脛骨的骨密度和骨強(qiáng)度，降低骨源性堿性磷酸酶活性，從而促進(jìn)脛骨發(fā)育。

3 畜禽動(dòng)物油DAG的酶法制備

3.1 用于DAG制備的酶制劑

DAG的制備方法主要有化學(xué)法和生物酶法兩種。其中，化學(xué)法大多需要高溫、強(qiáng)酸強(qiáng)堿、高壓等條件，會(huì)產(chǎn)生較多有害物質(zhì)，反應(yīng)可控性差。相較之下，生物酶法反應(yīng)條件溫和、專一性強(qiáng)、副產(chǎn)物少[97]。作為制備DAG的高效生物催化劑，脂肪酶來(lái)源廣泛，在動(dòng)植物和微生物體內(nèi)均普遍存在。動(dòng)植物來(lái)源的脂肪酶大多存在催化活性單一、產(chǎn)量低、穩(wěn)定性差、提取成本高等缺點(diǎn)[98]，因此，目前國(guó)內(nèi)外常采用微生物來(lái)源的脂肪酶制備DAG[85]。常見(jiàn)的脂肪酶生產(chǎn)菌株包括產(chǎn)堿假單胞菌（Pseudomonas alcaligenes）、銅綠假單胞菌（Pseudomonas aeruginosa）、莓實(shí)假單胞菌（Pseudomonas fragi）、熒光假單胞菌（Pseudomonas fluorescens）、枯草芽孢桿菌（Bacillus subtilis）、尼氏芽孢桿菌（Bacillus nealsonii）、球形馬拉色菌（Malassezia globosa）、擴(kuò)展青霉（Penicillium expansum）、木霉（Trichoderma）、產(chǎn)黃青霉（Penicillium chrysogenum）、黑曲霉（Aspergillus niger）、米黑根毛霉（Rhizomucor miehei）、疏棉狀嗜熱霉（Thermomyces lanuginosus）和南極假絲酵母（Candida antarctic）等[99-104]。因游離酶存在難回收、易失活等缺點(diǎn)，所以工業(yè)生產(chǎn)中常需要對(duì)脂肪酶進(jìn)行固定化處理，這些固定化的載體大多為樹(shù)脂或硅膠等材料。固定化的脂肪酶具有良好的穩(wěn)定性和環(huán)境耐受性，并且易于回收，適用于連續(xù)化的工業(yè)生產(chǎn)[98]。目前，廣泛應(yīng)用于DAG制備的3 種商品化固定化脂肪酶是由丹麥諾維信公司生產(chǎn)的Novozym 435（來(lái)源于南極假絲酵母）、Lipozyme TL IM（來(lái)源于疏棉狀嗜熱霉）和Lipozyme RM IM（來(lái)源于米黑根毛霉）。

3.2 酶法制備禽畜動(dòng)物油DAG的工藝

酶法合成DAG的途徑主要包括甘油解、酯化、部分水解和酯交換4 種制備工藝（圖3），每一種工藝對(duì)脂肪酶催化性質(zhì)的要求都不盡相同。

圖3 DAG的酶法合成途徑Fig.3 Enzymatic synthesis pathway of DAG

3.2.1 酶法甘油解反應(yīng)

第1種常用的DAG制備方法是甘油解反應(yīng)，該反應(yīng)是在相對(duì)溫和的反應(yīng)溫度下通過(guò)脂肪酶催化TAG的?；D(zhuǎn)移至甘油而合成DAG的一種途徑。酶法制備DAG反應(yīng)具有催化效率高、產(chǎn)物純度高、副反應(yīng)少和環(huán)境污染小等優(yōu)點(diǎn)，還可以有效降低縮水甘油酯的產(chǎn)生[105]。然而，在甘油解反應(yīng)體系中，底物黏度較大，所需反應(yīng)溫度較高，因此脂肪酶的活性會(huì)受到一定程度的影響，有時(shí)還需要加入溶劑改善體系黏度，然而溶劑的引入會(huì)導(dǎo)致產(chǎn)物純化繁瑣。

Yamane[106]和Kang[107]等以氫化牛脂為底物，分別以假單胞菌脂肪酶（EC 3.1.1.3）、Psesudomonas脂肪酶（EC 3.1.1.3）為催化劑，利用甘油解反應(yīng)制備了氫化牛脂DAG，在最優(yōu)反應(yīng)條件下，氫化牛脂DAG的得率分別達(dá)到90%（其中1,3-DAG的得率達(dá)到95%）和71%。Diao Xiaoqin等[82]以豬脂為底物、Lipozyme RM IM為催化劑，利用甘油解反應(yīng)制備了豬脂DAG，在最優(yōu)反應(yīng)條件下，豬脂DAG的得率達(dá)到61.76%，產(chǎn)物經(jīng)分子蒸餾純化后，DAG質(zhì)量分?jǐn)?shù)高達(dá)82.03%。趙欣欣等[108]以豬脂為底物，Lipozyme RM IM為催化劑，利用甘油解反應(yīng)制備了豬脂DAG，研究發(fā)現(xiàn)，超聲波輔助處理可以顯著縮短甘油解反應(yīng)時(shí)間，在最佳超聲波輔助條件下，DAG的得率可達(dá)46.91%。Cheong[109]和萬(wàn)倪彤[110]等以為豬脂底物、Novozym 435為催化劑，利用甘油解反應(yīng)制備了DAG，在最優(yōu)反應(yīng)條件下，DAG的得率分別達(dá)到48%和46%。Miklos等[61]同樣以豬脂為底物，Novozym 435為催化劑，利用甘油解反應(yīng)制備了高純度DAG，產(chǎn)物經(jīng)分子蒸餾純化后，DAG的質(zhì)量分?jǐn)?shù)高于94%。綜上，甘油解反應(yīng)DAG產(chǎn)物得率約為40%～90%，產(chǎn)物進(jìn)一步經(jīng)分子蒸餾純化后，1,3-DAG質(zhì)量分?jǐn)?shù)為52%～86%。

3.2.2 酶法酯化反應(yīng)

第2種常用的DAG制備方法是酯化反應(yīng)，該反應(yīng)是以甘油或MAG與游離脂肪酸為底物，在脂肪酶的催化下合成DAG的一種途徑，具有反應(yīng)時(shí)間短和產(chǎn)物純度高等優(yōu)點(diǎn)，因此，高純度DAG（質(zhì)量分?jǐn)?shù)80%）的工業(yè)化生產(chǎn)大多通過(guò)sn-1,3位選擇性強(qiáng)的脂肪酶Lipozyme RM IM催化酯化來(lái)實(shí)現(xiàn)。然而，直接酯化法的生產(chǎn)成本要比甘油解法的成本高出許多。王寶維等[111-112]分別以鵝油脂肪酸、鴨油脂肪酸和甘油為底物，以固定化CALB為催化劑，以底物比、酶加量、反應(yīng)時(shí)間和溫度為考察因素，通過(guò)響應(yīng)面法對(duì)鵝油DAG和鴨油DAG的制備工藝進(jìn)行了優(yōu)化，在最佳工藝條件下，鵝油DAG和鴨油DAG的得率分別達(dá)到92.57%和93.92%。韓海娜[113]以鵝油脂肪酸和甘油為底物，以Novozym 435為催化劑，在最佳工藝條件下（溫度46 ℃、時(shí)間9.2 h、鵝油脂肪酸∶甘油＝1.12（質(zhì)量比）、酶添加量3.03%），鵝油DAG的得率達(dá)到92.57%。綜上，酯化反應(yīng)的DAG產(chǎn)物得率達(dá)到90%以上。

3.2.3 部分水解反應(yīng)

第3種常用的DAG制備方法是部分水解反應(yīng)，該反應(yīng)是利用脂肪酶催化TAG生成DAG、MAG和游離脂肪酸的途徑，進(jìn)而通過(guò)分子蒸餾除去水分、MAG、TAG和游離脂肪酸后即可獲得高純度DAG，常用脂肪酶Lipozyme RM IM作為催化劑，該方法操作簡(jiǎn)單，且成本較低。孫敏甜[114]以雞油為底物，以脂肪酶Lvk-01為催化劑，通過(guò)部分水解反應(yīng)制備了雞油DAG，當(dāng)酶加量為20 U/g、蒸餾水添加量為15%時(shí)，在40 ℃條件下反應(yīng)2.5 h后，產(chǎn)物中DAG的質(zhì)量分?jǐn)?shù)達(dá)到41.99%（表3）。

表3 酶法改性制備畜禽動(dòng)物油DAGTable 3 Recent studies on enzymatic production of DAG from livestock and poultry fats

3.2.4 酶法酯交換反應(yīng)

第4種常用的DAG制備方法是酯交換反應(yīng)，該反應(yīng)是以TAG和MAG為底物，在脂肪酶的催化下合成DAG的一種途徑，常用脂肪酶Lipozyme TL IM作為催化劑。這種方法主要用于植物油DAG的制備，目前鮮有報(bào)道采用此途徑合成動(dòng)物油DAG，由于MAG是一種價(jià)格相對(duì)比較昂貴的底物，因此，酯交換反應(yīng)并不具備較好的工業(yè)化前景。

3.2.5 其他工藝路徑

第5種常用的DAG制備方法是脂肪酶介導(dǎo)的多步級(jí)聯(lián)反應(yīng)，該方法需要先將油脂通過(guò)醇解反應(yīng)制成脂肪酸乙酯，進(jìn)而再利用脂肪酶催化脂肪酸乙酯和甘油合成DAG，常用脂肪酶Lipozyme RM IM作為催化劑。該方法與直接酯化法類似，操作簡(jiǎn)單，產(chǎn)物得率高。曲可心等[115]先利用化學(xué)法將牛脂與乙醇經(jīng)過(guò)乙醇解反應(yīng)制得牛脂乙酯，進(jìn)而以牛脂乙酯和甘油為底物，在脂肪酶Lipozyme RM IM的催化下制備了牛脂sn-1,3 DAG，在最佳反應(yīng)條件下，sn-1,3 DAG的得率達(dá)到72.5%，產(chǎn)物經(jīng)弗羅里硅土提純后，sn-1,3 DAG質(zhì)量分?jǐn)?shù)為90.79%。

部分水解反應(yīng)制備DAG，該方法是利用脂肪酶催化TAG生成DAG、MAG和游離脂肪酸，通過(guò)分子蒸餾除去水分、MAG、TAG和游離脂肪酸后即可獲得高純度DAG，常用脂肪酶Lipozyme RM IM作為催化劑，該方法操作簡(jiǎn)單，且成本較低。

3.3 酶法改性制備禽畜動(dòng)物油DAG與植物油DAG的對(duì)比

通常，畜禽動(dòng)物油的飽和脂肪酸含量（表1）顯著高于植物油的含量，而飽和脂肪酸含量與熔點(diǎn)呈正相關(guān)[117]，因此，畜禽動(dòng)物油的熔點(diǎn)（表2）遠(yuǎn)高于植物油，室溫下呈固態(tài)。一方面，固態(tài)底物傳質(zhì)效率低；另一方面，脂肪酶為界面酶，固態(tài)底物接觸面積小，因此，基于固態(tài)動(dòng)物油為底物、脂肪酶為催化劑的反應(yīng)體系難以在低溫條件下實(shí)現(xiàn)高效的酶法催化，升高反應(yīng)體系溫度使動(dòng)物油由固態(tài)轉(zhuǎn)化為液態(tài)成為了制備動(dòng)物油DAG的先決條件。然而，多數(shù)脂肪酶的最適反應(yīng)溫度低于動(dòng)物油（特別是牛脂、羊脂和豬脂）的熔點(diǎn)，因此，與植物油DAG的酶法制備不同，制備動(dòng)物油DAG時(shí)尤其要選擇溫度耐受性高的脂肪酶，例如Novozyme 435、Lipozyme TL IM等。此外，在溶劑體系中（例如正己烷、叔丁醇等）開(kāi)展動(dòng)物油DAG的酶法制備也是切實(shí)可行的方案，溶劑的引入有助于固態(tài)動(dòng)物油的溶解，從而降低反應(yīng)體系的溫度。

4 結(jié)語(yǔ)

畜禽動(dòng)物油脂的高值化利用一直是困擾畜禽產(chǎn)品加工企業(yè)的一大難題，借鑒植物油DAG的產(chǎn)業(yè)化加工途徑，利用生物酶法制備高附加值的畜禽動(dòng)物油DAG為實(shí)現(xiàn)畜禽動(dòng)物油脂的高值化利用提供了一個(gè)有價(jià)值的產(chǎn)業(yè)化方向。改性后的畜禽動(dòng)物油DAG不但可以作為食品工業(yè)中優(yōu)良的乳化劑和脂肪替代品，還可以作為烹調(diào)用油使用，此外，一些畜禽動(dòng)物油DAG還具有特殊的生理功效，如控制肥胖、改善腸道炎癥和促進(jìn)骨骼發(fā)育等，因此，這些畜禽動(dòng)物油DAG甚至有潛力成為保健品行業(yè)的新型高端產(chǎn)品。隨著畜禽動(dòng)物油DAG生物酶法加工途徑的日漸成熟，其高值化利用必將為畜禽加工企業(yè)創(chuàng)收添益。