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甘油二酯(Diacylglycerol,DAG)是酯化反应中脂肪酸与丙三醇进行化合,其醇中的两个羟基被脂肪酸替换所生成的结构脂质。大量的研究表明,甘油二酯在降低血脂水平、防止脂肪蓄积及减轻体重等方面有重要作用,因而受到广泛关注。本文分别以花生油和椰子油为原料,采用酶法合成花生油甘油二酯和椰子油甘油二酯,并研究不同链长甘油二酯对小鼠脂代谢的影响,主要研究内容及结果如下:
1.研究比较了不同溶剂体系、无溶剂体系和不同固定化脂肪酶催化花生油与甘油合成甘油二酯,根据底物摩尔比(甘油∶花生油)、加酶量、反应时间、反应温度这4个因素,确定产物中甘油二酯和甘油三酯的含量来优化反应条件。结果表明,与有机溶剂和离子液体比较,无溶剂体系反应效果最好,在无溶剂体系下,利用Novozyme435催化花生油甘油解生产DAG的最优反应条件:底物摩尔比(甘油∶花生油)为2∶1、加酶量为6%、反应温度为70℃、反应时间为12h,在这些条件下合成得到的DAG含量为48.56%,TAG含量为20.12%。
2.研究通过分子蒸馏技术纯化花生油甘油二酯,并对合成与纯化前后的甘油酯组成、脂肪酸组成、缩水甘油酯、营养物质和风味成分的变化进行测定。结果表明,220℃二次分子蒸馏后可得到纯度85.82%,得率18.54%左右的甘油二酯,分子蒸馏后脂肪酸组成未发生明显改变,主要由油酸和亚油酸组成,但分子蒸馏后饱和脂肪酸增加(P<0.05),反式脂肪酸含量也有所增加,从花生油的0.75%增加至产物总和的1.2%。当温度超过220℃后,缩水甘油酯的含量急剧增加,由180℃的0.25mg/kg增加到240℃的9.77mg/kg。研究发现其含量随温度呈指数增长的趋势,y=0.0985e0.9242x,R2=0.9796,因此二次分子蒸馏的温度不应超过220℃。分子蒸馏前后营养成分均会减少,其中维生素E损失最多,达40.69%,甾醇的损失率为21.96%。花生油主要的风味物质为吡嗪化合物、呋喃化合物和醛类化合物,呈烤香味和油脂味,合成的甘油二酯通过分子蒸馏后,挥发性物质大量减少,主要挥发性物质为醛类,呈油脂味。经最优合成条件和纯化工艺得到椰子油甘油二酯,其中含60.94%的甘油二酯和60.44%的中链脂肪酸。
3.通过动物实验探究了合成的不同链长甘油二酯对C57BL/6J小鼠体脂、血脂及组织脂质代谢相关酶表达的影响。结果表明,与高脂花生油组相比,花生油DAG组、椰子油DAG组和椰子油组的体重、体长、组织重量及肝脏和血清中甘油三酯(TG)、瘦素含量均显著低于花生油组(P<0.05)。说明长期喂养含有DAG的高脂油饲料,对小鼠的体重、血脂等有较好的降低作用,但花生油DAG组和椰子油DAG组除在体重方面有显著性差异外,其它指标相近。与甘油三酯(花生油和椰子油)比较,花生油DAG和椰子油DAG组脂肪酸合成酶(FAS)、乙酰辅酶A羧化酶(ACC)显著降低(P<0.05),表明甘油二酯可减少脂肪酸的合成,抑制脂肪的蓄积。而DAG油组小鼠白色脂肪组织中激素敏感脂酶(HSL)水平高于甘油三酯组,可加快脂肪的分解,但对肿瘤坏死因子(TNF-α)和脂联素的表达无影响。中链甘油二酯的作用效果比长链甘油二酯更好,椰子油DAG改善体脂代谢方面的效果主要是甘油二酯的作用,中链脂肪酸的结合有一定作用,但并不明显。
1.研究比较了不同溶剂体系、无溶剂体系和不同固定化脂肪酶催化花生油与甘油合成甘油二酯,根据底物摩尔比(甘油∶花生油)、加酶量、反应时间、反应温度这4个因素,确定产物中甘油二酯和甘油三酯的含量来优化反应条件。结果表明,与有机溶剂和离子液体比较,无溶剂体系反应效果最好,在无溶剂体系下,利用Novozyme435催化花生油甘油解生产DAG的最优反应条件:底物摩尔比(甘油∶花生油)为2∶1、加酶量为6%、反应温度为70℃、反应时间为12h,在这些条件下合成得到的DAG含量为48.56%,TAG含量为20.12%。
2.研究通过分子蒸馏技术纯化花生油甘油二酯,并对合成与纯化前后的甘油酯组成、脂肪酸组成、缩水甘油酯、营养物质和风味成分的变化进行测定。结果表明,220℃二次分子蒸馏后可得到纯度85.82%,得率18.54%左右的甘油二酯,分子蒸馏后脂肪酸组成未发生明显改变,主要由油酸和亚油酸组成,但分子蒸馏后饱和脂肪酸增加(P<0.05),反式脂肪酸含量也有所增加,从花生油的0.75%增加至产物总和的1.2%。当温度超过220℃后,缩水甘油酯的含量急剧增加,由180℃的0.25mg/kg增加到240℃的9.77mg/kg。研究发现其含量随温度呈指数增长的趋势,y=0.0985e0.9242x,R2=0.9796,因此二次分子蒸馏的温度不应超过220℃。分子蒸馏前后营养成分均会减少,其中维生素E损失最多,达40.69%,甾醇的损失率为21.96%。花生油主要的风味物质为吡嗪化合物、呋喃化合物和醛类化合物,呈烤香味和油脂味,合成的甘油二酯通过分子蒸馏后,挥发性物质大量减少,主要挥发性物质为醛类,呈油脂味。经最优合成条件和纯化工艺得到椰子油甘油二酯,其中含60.94%的甘油二酯和60.44%的中链脂肪酸。
3.通过动物实验探究了合成的不同链长甘油二酯对C57BL/6J小鼠体脂、血脂及组织脂质代谢相关酶表达的影响。结果表明,与高脂花生油组相比,花生油DAG组、椰子油DAG组和椰子油组的体重、体长、组织重量及肝脏和血清中甘油三酯(TG)、瘦素含量均显著低于花生油组(P<0.05)。说明长期喂养含有DAG的高脂油饲料,对小鼠的体重、血脂等有较好的降低作用,但花生油DAG组和椰子油DAG组除在体重方面有显著性差异外,其它指标相近。与甘油三酯(花生油和椰子油)比较,花生油DAG和椰子油DAG组脂肪酸合成酶(FAS)、乙酰辅酶A羧化酶(ACC)显著降低(P<0.05),表明甘油二酯可减少脂肪酸的合成,抑制脂肪的蓄积。而DAG油组小鼠白色脂肪组织中激素敏感脂酶(HSL)水平高于甘油三酯组,可加快脂肪的分解,但对肿瘤坏死因子(TNF-α)和脂联素的表达无影响。中链甘油二酯的作用效果比长链甘油二酯更好,椰子油DAG改善体脂代谢方面的效果主要是甘油二酯的作用,中链脂肪酸的结合有一定作用,但并不明显。