Sn--2位长链多不饱和脂肪酸结构脂修饰及其氧化稳定性差异研究
在天然甘油三酯的所有组成类型中，当n-3长链多不饱和脂肪酸(LC-PUFA)位于sn-2位置时其吸收效果要优于位于sn-1,3位置或随机分布状态。如何将n-3LC-PUFA保留在甘油三酯的可消化位置(sn-2位)从而发挥更好的理化性质及生理功能，不仅是结构脂的研究热点领域，同时也是长链多不饱和脂肪酸结构脂构建的重点和难题之一。由于结构脂sn-2酰基位置上连接的n-3LC-PUFA不饱和程度较高，容易氧化变质导致其稳定性下降或造成营养损失，这种单向的不可逆变化无论是对食品的感官还是安全性均有显著的影响，它会直接制约着结构脂理化性质的稳定及生理功能的发挥。因此，开展关于sn-2长链多不饱和脂肪酸结构脂修饰及氧化特性的研究对此类结构脂稳定性及生理作用的发挥是十分必要的。 本研究通过酶解醇法合成了sn-2长链多不饱和脂肪酸单甘脂(2-二十二碳六烯基单甘酯，2D-MAG)，在2D-MAG单甘脂sn-1,3位引入辛酸成功合成了MLM型结构脂(1,3C-2D-TAG)，在此过程中分别对2D-MAG和1,3C-2D-TAG结构脂的合成条件及影响因素进行了探究。此外，论文还研究了sn-2长链多不饱和脂肪酸单甘酯凝胶氧化作用机制，同时对sn-2长链多不饱和脂肪酸MLM型结构脂理化特性、氧化稳定性与其结构特征的内在关系及相互影响机制进行了研究。 研究考察了六种不同脂肪酶醇解合成2D-MAG的差异，其酶活性由高到低依次为：LipozymeRMIM>Novozym435>LipozymeTLIM>NewlaseF>LipaseAK>LipaseAY。与固定化生物催化酶Novozym435和LipozymeTLIM相比，LipozymeRMIM价格更低且催化2D-MAG能力最强。经TLC和UPLC/MS表征后显示本研究方法能够制备得到纯度为88.5%的2D-MAG，且13CNMR结果证实2D-MAG符合2-二十二碳六烯基单甘脂的结构特征。当藻油/乙醇底物摩尔比为1:40、酶添加量为10%，反应时间为3h、反应温度为35℃条件下利用LipozymeRMIM催化藻油醇解更有利于单甘脂合成产物的积累。在复配SFA、PUFA及MUFA三者比例近似为1:1:1的混合油脂中，通过LipozymeRMIM酶法催化合成单甘脂的产物中，sn-2位保留LC-PUFA比例显著高于其他脂肪酸。 研究基于单甘脂制备了藻油凝胶，并研究了不同浓度单甘脂在凝胶领域应用的效果差异。高浓度单甘酯形成的油凝胶具有较高的峰熔融温度(Tm,71.48℃)和熔化焓(?Hm，190.2 J/g)，凝胶熔融温度、熔化焓和凝胶强度随着单甘酯浓度的降低显著下降。在较低的单甘脂浓度水平上(5%、10%)，凝胶网络结构不稳定，游离藻油无法有效被捕获在凝胶网络中，导致藻油析出并出现两相分离现象。此外，当添加5%的单甘脂能够形成强度较弱、结晶较大的油凝胶网络。提高单甘脂浓度至10或20%后凝胶网络由较小的单甘脂晶体和藻油所构成，此时藻油能够很好悬浮在该网络中，且外部形成的物理网状屏障可防止氧分子的攻击，从而使凝胶具有较好的氧化稳定性。 研究进一步用辛酸采用醇法催化合成了MLM型1,3C-2D-TAG结构脂。经TLC、UPLC/MS鉴定表明获得的结构脂类型主要为MLM型，其在sn-1,3位含有93.82%的辛酸。经过改性后的1,3C-2D-TAG碘值显著低于藻油且具有更高的氧化稳定性，热值相比藻油下降了22.41%，对藻油进行酯化改性后1,3C-2D-TAG结构脂不仅具有传统油脂的物理性能，而且有效的降低了油脂的热量值。与1,2,3C-TAG结构脂相比，1,3C-2D-TAG结构脂的粘度随氢化程度的增加进一步增强。为了评估超声/非超声对1,3C-2D-TAG结构脂合成率的影响，还同时研究了sn-2位含有四种脂肪酸(C16:0、C18:0、C18:1和C22:6)酶解合成MLM型结构脂的合成率差异，并在反应过程中评估了超声条件、反应温度、反应时间和底物摩尔比对MLM型结构脂合成率的影响。与常规酶解方式相比，超声作用下结构脂合成率均高于非超声条件，结构脂sn-2位结合C18:1和C22:6的比例分别比非超声条件增加33.2%和42.4%，显著提高了sn-2长链多不饱和脂肪酸单甘酯形成MLM型结构脂的合成率。随着超声强度的增加，sn-2不饱和脂肪酸MLM型结构脂合成率显著提高，研究表明在适当增加超声强度可提高酶底物活性从而加速反应速率。当脂肪酶负载从1:1增加到1:3时，结构脂sn-2位C16:0和C18:0分别从66.4%和68.2%上升至76.1%和73.6%，进一步增加酶负载量后各结构脂合成率反而有所降低，表明较高比例的脂肪酶不会显著提高MLM结构脂的合成率。综合来看，超声能够有效提高sn-2单不饱和脂肪酸和多不饱和脂肪酸单甘脂合成MLM型结构脂的生成率。 在50℃加速氧化条件下，2D-MAG和1,3C-DAG能明显延长精制大豆油(SSO)的氧化诱导时间。与2D-MAG相比，氧化过程中1,3C-2D-TAG中sn-2位DHA氧化速度显著快于2D-MAG，表明sn-2酰基位置不是导致结构脂氧化稳定性降低的主要原因。与1,2,3C-TAG相比，1,3C-2D-TAG能够明显诱导结构脂氧化进而促进SSO氧化，表明结构三酯中sn-2位酰基脂肪酸的种类(DHA)对油脂氧化的程度和速度产生了较大影响。1,3C-2D-TAG在纯SSO体系中氧化诱导期较短，反映出1,3C-2D-TAG会加速SSO氧化并降低其稳定性。在1,3C-2D-TAG中添加抗氧化剂后SSO氧化诱导期明显延长。与纯SSO体系相比，1,3C-2D-TAG需要添加抗氧化剂来避免氧化。为进一步发现抗氧化剂与sn-2位DHA含量之间的关系，研究对比了氧化期sn-2位DHA含量变化，结果发现与2D-MAG组相比，氧化过程中1,3C-2D-TAG中sn-2位DHA氧化速度显著快于2D-MAG，原因在于1,3C-2D-TAG的三个酰基位上均连有脂肪酸，sn-2位DHA无法进行转酯化反应进而影响抗氧化剂直接对1,3C-2D-TAG氧化发挥抑制作用。在商品椰子油中添加1,3C-2D-TAG后，5%水平的1,3C-2D-TAG结构脂能显著缩短椰子油氧化诱导期至10.1h，当椰子油中1,3C-2D-TAG的含量增加后商品椰子油氧化稳定性持续下降，结果表明1,3C-2D-TAG的实际应用需要有抗氧化剂来加以保护。
LC-PUFA脂肪酸;sn-2长链;结构脂修饰;氧化稳定性
西南大学
博士
农产品加工及贮藏工程
李洪军
2020
中文
TQ645
2020-12-08（万方平台首次上网日期，不代表论文的发表时间）