[摘要]結構脂質（SLs）因其特殊結構具有提供功能性成分、促進脂質代謝和抑制肥胖等功能，開發(fā)及應用結構脂質正在成為國內外關注的熱點。本文概述了結構脂質的酶催化制備方法以及酶法合成結構脂質最新的研究趨勢，例如中鏈和長鏈甘油三酯、人乳脂肪替代品、無反式或低反式軟化脂（如人造黃油和起酥油）、富含健康脂肪酸的油脂。

[關鍵詞]結構脂質;應用;酶法合成

中圖分類號：TS224.8 文獻標識碼：A DOI：10.16465/j.gste.cn431252ts.201810

油脂作為人體所需的六大營養(yǎng)素之一，不僅能夠給人們提供能量，還在人體內部發(fā)揮著不可替代的作用。然而高脂肪膳食與高血壓、高血脂、脂肪肝、腦血栓等疾病以及某些癌癥（如腸癌、乳腺癌）有著密不可分的關系[1]。近年來，通過對脂肪進行改性，開發(fā)出易消化、抗肥胖、具有功能性成分的結構脂質已經成為油脂研究領域的新的熱點。

結構脂質（Structured Lipids，SLs）也稱結構脂，通常使用化學法或酶法將某些具有生理或者營養(yǎng)性能的脂肪酸結合到天然油脂的特定位置，從而改變天然油脂中的脂肪酸組成、含量或者空間位置以及甘油三酯的種類，從而最大化發(fā)揮合成脂質中的脂肪酸功效，這種對天然脂質進行重新構造的脂質叫結構脂質[2]，在醫(yī)藥和食品行業(yè)具有很好的發(fā)展前景。

1 結構脂質的酶催化制備方法

結構脂質可以通過酶法或者化學法制備，使用酶作為生物催化劑具有優(yōu)于化學方法的若干點[3-4]。首先，酶最顯著的特點是具有選擇性和特異性，有些脂質合成不能通過化學催化劑來實現(xiàn);其次，酶促反應通常在溫和條件下進行，這樣會使溫度敏感的底物和產物的原始屬性損失減少;最后，酶的使用減少了有害試劑和能量的使用，并且易于回收產品，從而為一些化學產品提供了更為環(huán)保和安全的替代品。

1.1 直接酯化法

直接酯化法是以酶作催化劑，以中碳鏈脂肪酸、長碳鏈脂肪酸和甘油為原料，在合適的溫度及底物摩爾比條件下，直接酯化合成結構脂質的方法。

楊剴舟等[5]以甘油和中長碳鏈脂肪酸為原料，使用Novozym 435脂肪酶在無溶劑體系中直接催化合成醫(yī)用中長碳鏈結構脂質。探究了加酶量、反應溫度、底物摩爾比和反應時間對合成中長碳鏈結構脂質含量的影響，并使用響應面實驗對合成工藝進行了優(yōu)化，在反應溫度為90℃、加酶量為6.5%（以底物總含量計）、反應時間為12.97h和底物摩爾比為3.5∶1的條件下，平均甘油三酯的含量達到78.5%。Koh等[6]使用中碳鏈脂肪酸辛酸、長碳鏈脂肪酸油酸和甘油，利用Lipozyme RM IM酶作為催化劑，直接酯化合成中長碳鏈結構脂質，使用響應面實驗對制備工藝進行了優(yōu)化，其結果表明，在10%加酶量、70℃的反應溫度、14h的反應時間和底物摩爾比為3.5∶1（脂肪酸∶甘油）的條件下，可以獲得70.34%甘油三酯產率和56.35%中長碳鏈結構脂質產率，并且精制的中長碳鏈甘油三酯的物理和化學特征表明其適用于烹飪和油炸。

直接酯化法過程操作簡單，產物中形成的副產物較少，能夠輕易分離出產品。但由于一些純度很高的脂肪酸價格比較昂貴，這種方法不適合用于工業(yè)化生產，需要尋找更好的方法來制備結構脂質[7]。

1.2 酸解法

酸解法就是利用固定化脂肪酶，將甘油三酯和脂肪酸進行反應，通過固定化酶的作用，甘油三酯中的?；椭舅狨；嗷ソ粨Q，生成新型結構脂質的過程。

Abed等[8]以Lypozyme RM IM作為催化劑，催化微生物油和油酸制備富含多不飽和的結構脂質，在最佳條件下，不飽和脂肪酸含量從60.63%增加到84%，而飽和脂肪酸含量在SLs的sn-1，3位置從39.37%降低到16%。同時產生了多種新型甘油三酯，最豐富的為（18∶1-20∶4-18∶1）（20∶4-20∶4-18∶1）（18∶1-18∶2-18∶1）（18∶1-18∶2-18∶0）和（24∶0-20∶4-18∶1），相對含量分別為18.79%，11.94%，6.07%，5.75%和4.84%。這種新型的結構脂質不僅能夠促進脂質代謝，還能夠為人體提供必需脂肪酸，在食品和制藥工業(yè)領域具有巨大的潛在應用。王強等[9]以玉米胚芽油和辛酸為原料，比較了6種不同的脂肪酶對無溶劑體系中制備MLM型結構脂質含量的影響，并且篩選出了最佳的脂肪酶（Lypozyme RM IM）。使用Lypozyme RM IM 作為催化劑，在脂肪酶為12%（底物總質量）、反應時間為16h，反應溫度為50℃，底物摩爾比1∶4（玉米胚芽油∶辛酸）的條件下辛酸的插入率最高。王博等[10]以大豆油和月桂酸作為原料，采用Lypozyme RM IM催化合成了一種中長碳鏈型結構脂質，并通過響應面實驗研究了不同底物比、反應溫度、反應時間、脂肪酶添加量對合成結構脂質中月桂酸插入率影響，在最佳反應條件下，月桂酸插入率達到29.26%。同時還對最終得到的反應產物進行了表征，實驗結果表明，最終產物和原料油相比，碘值和黏度降低，皂化值顯著最高，其熱力學性質和原料油相比也大大改變，而煙點和原料油相比沒有顯著性差異。Liu等[11]使用脂肪酶和超聲波預處理從三棕櫚酸（PPP）和油酸（OA）生產結構化脂質1，3-二油酰基-2-棕櫚?；视停∣PO），研究了影響超聲條件和酶促反應的因素。研究證實，超聲預處理在OPO生產中比傳統(tǒng)的機械攪拌更有效。Wang等[12]用脂肪酶催化辛酸和菜籽油酸以產生在sn-1，3位置含有中鏈脂肪酸和在sn-2位置含有長鏈脂肪酸的結構脂質，并且在無溶劑體系中，研究不同來源的六種商業(yè)脂肪酶對辛酸插入菜籽油的能力的影響。研究了Lipozyme RM IM的反應參數(shù)，包括底物摩爾比，酶負荷，反應時間和溫度，當用10%脂肪酶進行反應時，辛酸的摻入量更高，最佳時間進反應時間、底物摩爾比和溫度分別為15h、1∶4和50℃～60℃。同時表征了在相對最佳條件下獲得的SLs產物可能的甘油三酯種類和物理性質。BH等[13]將米糠油和辛酸在連續(xù)填充床生物反應器中進行酶促修飾，以Lipozyme RM IM作為生物催化劑，并通過蒸餾純化得到反應產物，最終得到的米糠油結構脂質含中脂肪酸插入率為32.1%。其結果表明和單一的米糠油相比，游離脂肪酸組成和煙點沒有顯著性差異，但是顏色更暗、更黃、更綠。

酸解法的反應原料來源廣泛，生產成本比較低，并且產物中含有的雜質大部分為單甘酯、甘油二酯和脂肪酸，可以通過分子蒸餾等方法將這些雜質除去。

1.3 酯-酯交換法

酯-酯交換法是指經過酶催化作用，甘油三酯分子內的酰基重新排列或者甘油三酯分子間?；恢没Q來制備結構脂質的一種方法[14]。

Zhao等[15]以Lipozyme RM IM作為生物催化劑，通過椰子油和山茶油的酶促酯交換反應合成中長碳鏈甘油三酯。在最優(yōu)條件下酯交換產物中含有55.81%的中長碳鏈甘油三酯，并且比較研究了酯交換產物和物理共混物的脂肪酸組成、生育酚含量和物理化學特征。酯交換產物的脂肪酸主要組成為組成癸酸（26.33%）、月桂酸（21.29%）和油酸（42.33%）。Khodadadi等[16]通過亞麻籽油和三辛酸甘油酯在有機溶劑中進行酯交換反應，選用了Novozym 435、Lipozyme TL IM、Lipozyme RM IM、Amano DF四種酶作催化劑。合成的結構脂質通過大氣壓化學電離-質譜（APCI-MS）進行分析鑒定，其結果表明Novozyme 435催化效率最好，Amano DF催化效率最低。

酯-酯交換反應的原料廉價易得，并且可以直接生產，生產成本很低，反應條件相對溫和，并且選擇性較好。因此這種方法現(xiàn)在廣泛應用在結構脂質合成和油脂改性方面，但是不適合用于化學結構確定型結構脂質的生產。

2 結構脂質的應用

2.1 中長碳鏈甘油單酯

常見食用油中含有長鏈甘油三酯，其中含有大量的長碳鏈脂肪酸，包括必需脂肪酸。然而長碳鏈甘油三酯在人體內代謝緩慢，并且大多數(shù)傾向于沉積在人脂肪組織中[17]。中碳鏈甘油三酯可以通過增加脂質氧化和能量消耗使體重減輕[18-19]。中碳鏈甘油三酯作為一種低能量的油脂，能夠在一定程度上控制能量的攝入以及脂肪在人體的儲備，從而抑制肥胖癥、脂肪肝[20-21]。中碳鏈甘油三酯中不含有人體必需脂肪酸，人體長期攝入對身體健康會造成不利影響。這就產生了開發(fā)特定結構脂質的需求，這些結構脂質包含了中碳鏈甘油三酯和長碳鏈甘油三酯的優(yōu)點，稱為中長碳鏈甘油三酯。中長碳鏈甘油三酯不僅含有必需脂肪酸，而且含有中碳鏈脂肪酸，能夠促進脂質代謝并且能夠在一定程度抑制肥胖[22-23]。在中長碳鏈甘油三酯中主鏈上存在著四種不同類型的脂肪酸排序，即MLM、MML、LML和LLM型結構脂質，其中MLM型結構脂質是最優(yōu)的結構，已經成為越來越多實驗研究的熱點[24]。

2.2 人乳脂肪替代品

人乳脂肪是嬰兒主要的能量來源，為嬰兒提供50%的膳食熱量，并且提供必需脂肪酸和脂溶性維生素等重要成分。典型的人乳脂肪主要由棕櫚酸（16∶0）和油酸（18∶1n-9）組成，其分別占總脂肪酸的約25%w/w和40%w/w。棕櫚酸主要在sn-2位置酯化（55%w/w），而sn-1，3位置主要由不飽和FAs（USFAs）占據，如油酸（45%w/w）[25]。OPO是目前人乳脂肪最主要的一種甘油三酯種類。Wei等[26]為了獲得一種用于嬰兒配方食品的重要結構化甘油三酯，建立了一種簡便的方法來合成高純度的1，3-二油酰基-2-棕櫚酰甘油（OPO）。首先合成棕櫚酸甘油酯（PPP），然后通過使用sn-1，3區(qū)域特異性脂肪酶催化酸解將油酸插入入PPP甘油骨架的sn-1和sn-3位。在溶劑（正己烷）和無溶劑體系中研究了兩種廣泛使用的固定化sn-1，3區(qū)域特異性脂肪酶Lipozyme TL IM和Lipozyme RM IM。結果表明，Lipozyme TL IM和Lipozyme RM IM分別適用于溶劑體系和無溶劑體系，在溶劑和無溶劑體系中最終產物中的OPO含量為32.34%和40.23%。Pande等[27]等通過酶促酸解反應合成含有棕櫚酸、油酸和二十二碳六烯酸的結構脂質（SLs），其可用于嬰兒配方食品中。使用的底物是三棕櫚酸，特級初榨橄欖油游離脂肪酸和二十二碳六烯酸單細胞油游離脂肪酸，去摩爾比為1∶1∶1、1∶2∶1、1∶3∶2、1∶4∶2和1∶5∶1。反應使用LipozymeTL IM脂肪酶在65℃下進行24h。最終結果表明其中有四種配比的結構脂質具有用于嬰兒配方食品的理想脂肪酸分布，結構脂質中主要甘油三酯分子種類是PPP、OPO和PPO。

2.3 無反式或低反式脂肪酸軟化脂

常規(guī)的軟化脂（人造奶油和起酥油）含有很高的反式脂肪，反式脂肪酸通常在氫化過程中形成。反式脂肪酸的攝入可能會增加患冠心病的風險[28]。自21世紀初以來，軟化脂肪制造商和研究人員一直在開發(fā)加氫工藝的幾種代替品，以減少或完全去除其產品中的反式脂肪酸，從而實現(xiàn)低反式或無反式人造黃油和起酥油。脂肪酶催化高飽和脂肪是獲得具有軟化脂肪特征最常見的途徑。Zhao等[29]使用高度氫化的大豆油、樟樹籽油和紫蘇油酶促酯交換反應合成結構脂質。通過65℃水浴溫度將氫化大豆油，樟樹籽油和紫蘇油的混合物進行反應，三種物質的脂肪比分別為60∶40∶100、70∶30∶100、80∶20∶100，同時加入10%（總重量底物）Lipozyme TL IM，反應時間為8h。其結果表明，所獲得的產物中不含有反式脂肪酸，并且隨著溫度的升高，酯交換產物的固體脂肪含量（SFC）明顯低于物理混合物，同時，酯交換產物顯示出比物理共混物更多的β'多晶型物，其中β'多晶型物是生產人造黃油和起酥油的最佳形式。

2.4 富含健康脂肪酸的功能性油脂

目前，多種脂肪酸已經用來作為合成結構脂質的底物，從而獲得不同的益處。其中受到廣泛關注的脂肪酸有具有抗肥胖作用的共軛亞油酸，具有降低膽固醇作用的α-亞麻酸、EPA和DHA以及具有抗氧化作用的酚酸。Gruczynska等[30]使用Lipozyme RM IM脂肪酶用作生物催化劑，以菜籽油和天然抗氧化劑抗壞血酸和酚酸作為底物，催化底物的酯化反應，并且評價最終酯交換產物的油炸性能和氧化穩(wěn)定性。其結果表明與菜籽油相比，新型結構脂質展現(xiàn)了更好的油炸性能，開發(fā)含有抗氧化結構的脂質可以直接影響脂質的營養(yǎng)特性。Akanbi等[31]使用Lipozyme RM IM或Lipozyme TL IM將二十碳五烯酸（EPA）插入改良的鴯鹋油中產生新的富含EPA的結構脂質。其結果表明使用異辛烷作為反應溶劑可以提高EPA的插入水平，并且兩種結構脂質和鴯鹋油相比具有更低的氧化穩(wěn)定性。

3 結 論

雖然結構脂質和其他普通油脂相比具有更好的物理化學性質以及功能性，但酶法制備結構脂質價格昂貴，而且脂肪酶重復利用率低，因此不能工業(yè)化生產，但隨著生物工程的不斷發(fā)展，酶的成本將會越來越低，酶法制備結構脂質將在脂肪改性領域發(fā)揮越來越重要的作用。

參考文獻

[1] 王瑛瑤.結構脂質的研究進展[J].糧油食品科技，2007（2）：25-28.

[2] 鐘凱，葛贊，計曉黎，等.結構脂質的合成及應用[J].化學與生物工程，2015（8）：1-4.

[3] 吳時敏.功能性油脂[M].北京：中國輕工出版社，2001.

[4] KIM B H， AKOH C C.Recent research trends on the enzymatic synthesis of structured lipids[J].J Food Sci，2015（8）：1713-1724.

[5] 楊剴舟，畢艷蘭，馬素敏，等.響應面優(yōu)化脂肪酶催化合成中長碳鏈甘三酯[J].中國油脂，2012（2）：51-55.

[6] KOH S P， TAN C P， LAI O M， et al. Enzymatic： synthesis of medium-and long-chain triacylglycerols （MLCT）：optimization on process parameters using response surface methodology[J].Food Bioprocess Technol， 2010（2）：288-299.

[7] 周飛，王建宇，白雪斐，等.中長碳鏈甘油三酯的研究進展[J].中國油脂，2018（7）：67-71+81.

[8] ABED S M， ZOU X， AlLI A H， et al. Synthesis of 1，3-dioleoyl-2-arachidonoylglycerol-rich structured lipids by lipase-catalyzed acidolysis of microbial oil from mortierella alpina[J].Bioresource Technology，2017（243）：448-456.

[9] 王強，賀稚非，李貴節(jié)，等.脂肪酶催化玉米胚芽油與辛酸制備MLM型結構脂質[J].中國食品學報，2017（1）：77-83.

[10] 王博，鞠興榮，周潤松，等.大豆油和月桂酸制備MLM型結構脂質工藝優(yōu)化及其性質分析[J].食品科學，2018（18）：249-254.

[11] LIU S L， DONG X Y， WEI F，et al. Ultrasonic pretreatment in lipase-catalyzed synthesis of structured lipids with high 1，3-dioleoyl-2-palmitoylglycerol content[J]. Ultrasonics Sonochemistry， 2015（23）：100-108.

[12] WANG Y， XIA L， XU X，et al. Lipase-catalyzed acidolysis of canola oil with caprylic acid to produce medium-，long- and medium-chain-type structured lipids[J].Food and Bioproducts Processing， 2012（4）：707-712.

[13] BH JENNINGS C A.Characterization of a rice bran oil structured lipid[J].Journal of Agricultural and Food Chemistry， 2009（8）：3346-3350.

[14] 畢艷蘭.油脂化學[M].北京：化學工業(yè)出版社，2009.

[15] ZHAO M L， HU J N， ZHU X M， et al. Enzymatic synthesis of medium- and long-chain triacylglycerols-enriched structured lipid from cinnamomum camphoraseed oil and camellia oil by lipozyme RM IM[J]. International Journal of Food Science amp; Technology， 2014（2）：453-459.

[16] KHODADADI M， AZIZ S， ST LOUIS， et al. Lipase-catalyzed synthesis and characterization of flaxseed oil-based structured lipids[J].Journal of Functional Foods， 2013（1）：424-433.

[17] P C SEDMAN， S S SOMERS， C W RAMSDEN. Effects of different lipid emulsions on lymphocyte function during total parenteral nutrition[J]. British Journal of Surgery Society， 2010（11）：1396-1399.

[18] MUMME K， STONEHOUSE W. Effects of medium-chain triglycerides on weight loss and body composition： a meta-analysis of randomized controlled trials[J]. Journal of the Academy of Nutrition and Dietetics， 2015（2）：249-263.

[19] 劉燕萍，李寧.中鏈甘油三酯的代謝特點及臨床應用研究[J].腸外與腸內營養(yǎng)，2001（1）：108-110.

[20] NAGATA J， KASAI M， WATANABE S， et al. Effects of highly purified structured lipids containing medium-chain fatty acids and linoleic acid on lipid profiles in rats[J]. Biosci Biotechnol Biochem， 2003（9）：1937-1943.

[21] WANG B， FU J， LI L， et al. Medium-chain fatty acid reduces lipid accumulation by regulating expression of lipid-sensing genes in human liver cells with steatosis[J]. Int J Food Sci Nutr， 2016（3）：288-297.

[22] ZHOU S， WANG Y， JACOBY J J， et al. Effects of medium- and long-chain triacylglycerols on lipid metabolism and gut microbiota composition in C57BL/6J mice[J]. Journal of Agricultural and Food Chemistry， 2017（31）：6599-6607.

[23] ZHOU S， WANG Y， JIANG Y， et al. Dietary intake of structured lipids with different contents of medium-chain fatty acids on obesity prevention in C57BL/6J mice[J]. Journal of Food Science， 2017（8）：1968-1977.

[24] 萬銀松，江英.酶催化酸解生產結構脂質的研究進展[J].食品科技，2006（7）：9-12.

[25] TOMARELLI RM， MEYER BJ， WEABER JR， et al. Effect of positional distribution on the absorption of the fatty acids of human milk and infant formulas[J]. J Nutr， 1968（95）：90-583.

[26] WEI W， FENG Y， ZHANG X， et al. Synthesis of structured lipid 1，3-dioleoyl-2-palmitoylglycerol in both solvent and solvent-free system[J]. LWT-Food Science and Technology， 2015（2）：1187-1194.

[27] PANDE G， SABIR J S M， BAESHEN N A， et al. Synthesis of infant formula fat analogs enriched with DHA from extra virgin olive oil and tripalmitin[J]. Journal of the American Oil Chemists' Society， 2013（9）：1311-1318.

[28] HU F B， STAMPFER M J， MANSON J E， et al. Dietary fat intake andthe risk of coronary heart disease in women[J].N.Engl.J. Med， 1997（337）：1491-1499.

[29] ZHAO M L， TANG L， ZHU X M， et al. Enzymatic production of zero-trans plastic fat rich in α-linolenic acid and medium-chain fatty acids from highly hydrogenated soybean oil， cinnamomum camphora seed oil and perilla oil by lipozyme TL IM[J]. Journal of Agricultural and Food Chemistry， 2013（6）：1189-1195.

[30] GRUCZYNSKA E， PRZYBYLSKI R， ALADEDUNYE F. Performance of structured lipids incorporating selected phenolic and ascorbic acids[J]. Food Chemistry， 2013（173）：778-783.

[31] AKANBI T O， BARROW C J. Lipase-catalysed incorporation of EPA into emu oil： Formation and characterisation of new structured lipids[J].Journal of Functional Foods， 2015（19）：801-809.

Research Progress on Wnzymatic Synthesis Functional Oils-structured Lipids

Ji Shengyang， Ju Xingrong， Xu Feiran， Wu Ying， Wu jin

（College of Food Science and Engineering， Nanjing University of Finance and Economics/Jiangsu Modern Grain Circulation and Safety Collaborative Innovation Center/Key Laboratory of Grains and Oils Quality Control and Processing， Nanjing， Jiangsu 210023）

Abstract： Structured lipids （SLs） have become a hotspot in domestic and foreign countries due to their special structure， which provides functional components， promotes lipid metabolism and inhibits obesity. This article outlines the definition of structured lipids and the latest research trends in enzymatic synthesis of structured lipids， such as medium and long chain triglycerides， human milk fat substitutes， and no trans or low-trans plastic fats （such as margarine and shortening）， fats rich in healthy fatty acids.

Key Words： structured lipids， application， enzymatic synthesis