甘油二酯
甘油二酯(Diacylglycerol, DG,DAG),是一类甘油三酯(Triacylglycerol, TG)中一个脂肪酸被羟基取代的结构脂质。DAG 是天然植物油脂的微量成分及体内脂肪代谢的内源中间产物,它是公认安全(GRAS)的食品成分。近年来发现,膳食DAG 具有减少内脏脂肪、抑制体重增加、降低血脂的作用,因而受到广泛的关注。
基本信息
- 中文名
甘油二酯
- 外文名
Diacylglycerol, DG,DAG
- 属于
结构脂质
- 食用作用
内脏脂肪、抑制体重增加、降血脂
物质介绍
DAG具有安全、营养、加工适性好、人体相容性高等诸多优点,是一类多功能添加剂,在食品、医药、化工(化妆品)等行业已有广泛的应用。对DG的研究具有重大的理论意义和现实意义。
DAG作为多功能添加剂,除了日本花王、美国阿彻-丹尼尔斯-米德兰等公司申报的相关专利,世界主要生产商一般将其制备技术作为商业秘密保护,在国内外文献中鲜有报道。关于DAG制备的研究,日本走在世界的前列。国内对DAG酶法生产进行了研究开发,申请了DAG的相关专利,但国内DAG尚未见产业化报道。
DAG生产方法早期多采用化学法生产,但反应专一性差、反应步骤繁冗且需大量的化学试剂或有机溶剂。采用脂肪酶催化合成DAG,可实现清洁生产和绿色生产的需要。DAG的工业化生产需要采用连续高效的生产方法。其中最重要的因素主要有三个方面:
(1)固定化脂肪酶的选择:是决定生产DAG的生产效率的关键因素。固定化脂肪酶可反复利用,降低脂肪酶成本;反应体系中酶浓度高,反应速度快,周期短;酶的专一性强,副反应少,降低纯化费用。
(2)固定化酶反应器:为实现DAG工业化生产,间歇的搅拌式反应器并不适合,因为固定化酶不能高密度地装填到这种反应器中,同时搅拌所产生剪切力很容易使酶蛋白脱落载体变性并失活。填充床(固定床)式反应器是适合工业化长期连续操作的,并能达到固定化酶的最大利用化。
(3)分离提取方法:己报道过的甘油酯提纯方法主要有四种:溶剂结晶分离法,柱层析分离法,超临界CO2萃取法,分子蒸馏法。经分析比较分子蒸馏法可为实现DAG的工业化生产提供高效的纯化方法。
甘油二酯是油脂的天然成分,也是油脂代谢的中间产物,具有安全、营养、加工适性好、人体相容性高等诸多优点,是一类多功能添加剂,在食品、医药、化工(化妆品)等行业已有广泛的应用,而以普通油脂为原料制取的具营养保健功能的甘二酯油近来成为了油脂开发的主攻方向之一,成为各大油脂公司竞相开发的焦点,国内有关部门已将甘油二酯列入建议重点发展的新产品。
结构与功能
甘油二酯是由丙三醇(甘油)与两个脂肪酸酯化后得到的产物,简称甘二酯、双甘酯,英文名为diglyceride或diacylglycerol简写为DG 、DAG。它分为1,3-甘油二酯和1,2-甘油二酯两种异构体。
研究表明甘油二酯(DAG)在降血脂、减少内脏脂肪、抑制体重增加等方面有重要功能。此功能主要是通过抑制甘油三酯(TG)在体内蓄积实现的。1993年K.Hara等人[1]最早发现膳食DAG 具有降低实验大鼠血清甘油三酯的作用。Masakasu[2]在K.Hara研究的基础上进一步假设DAG 的降血脂功能可能是DAG 与TG 在肠道中的代谢途径不同引起的。TG在肠道中,两端脂肪酸由于脂肪酶作用,被酶解为2-单甘酯(MG)与游离脂肪酸(FA),并在小肠上皮细胞被吸收。在小肠上皮细胞中,FA与2-MG再次被迅速合成为TG(中性脂肪),作为血中中性脂肪在全身运动,那些未被作为能量利用的中性脂肪便作为体内脂肪而蓄积。而DG大多都被分解为不能再合成脂肪的1-MG与脂肪酸,由于1-MG与2-MG中脂肪酸与甘油结合的位置不同,因此作为中性脂肪合成原料有很大差别,在小肠内向中性脂肪再次合成极其迟缓。细胞内游离脂肪酸浓度变高,并通过β-氧化途径最终被分解为水和二氧化碳释放,因此DAG在小肠脂质分解和能量利用率提高。同时使食用DAG后血液中的中性脂肪难以上升,这样,若持续食用DAG,便可减少体内脂肪积累。Yang, Kuksis等人[3]研究表明经α-磷酸甘油途径形成的TG 不形成乳糜微粒,而是储存于小肠绒毛上皮细胞中。
由此推断膳食DAG,不仅能影响乳糜微粒甘油三酯的组成,而且会影响其转运。1997年Hiroguki 等人[4]用实验大鼠进一步研究了DAG的营养特点。研究发现DG和TG的消化和代谢途径明显不同。Hiroyuki et al [5]用大鼠为实验模型明确地证明了DAG 的减肥功能与其热量值无关,而是由于吸收进入小肠绒毛后的代谢途径不同引起的。随着研究的深入,科研人员对体重调节的分子生物学机制有了进一步认识。Takatoshi Murase等人[6]的研究从分子水平解释了膳食DG 抑制脂肪蓄积的机理。
应用
食品工业
用富含DAG的油脂加入面糊中制成的蛋糕等焙烤制品极易脱模,产品不粘盘且口感柔软、润滑。由DAG组成的起酥油制成的面团持油性好,辊压、分割容易。成品口感良好、风味特殊,在纸膜上放置一夜几乎不留油痕。DAG、卵磷脂及其它添加剂研制的促溶剂,能加速固体饮品的溶解,使产品更加润滑、丰满、并具有期望的泡沫。用富含DG的油脂涂层的预蒸煮米饭,可大大延长即食米饭的货架期,不仅米饭的组织完好、外观晶莹透亮、而且保持了大米的自然香气。
用甘油酯混和物(DAG 5%—50% ,MG 35%—75%)在1—16℃下浸泡保藏鲜肉,能降低干耗、防止褪色、不改变肉的自然状态。在果蔬保鲜常用的涂膜剂中添加塑性良好的DAG可弥补现有涂膜剂的不足,并增加抑菌功能。在食品中用DAG替代普通油脂,不仅不影响食欲,而且可以抑制体重增加,可利用DAG生产具有减肥作用的功能食品,如低热量的人造奶油、糖果、巧克力、焙烤制品、涂抹黄油、蛋黄酱、冰淇淋等等。
医药工业
DAG能够降低人和小鼠血清甘油三酯,可用于预防和治疗高脂血症以及与高脂血症密切相关的心脑血管疾病,如动脉硬化、冠心病、中风、脑血栓等。制药工业中,DAG除了用作乳剂、粉剂的辅助成分之外,还可直接与药品结合,加速药品吸收,控制药物释放。