背景及概述[1][2]
甘油三酯又名脂肪(fat)由一分子甘油和三分子脂肪酸脫水酯化而成。食物中的脂肪都是甘油三酯，攝入后90%由腸道吸收。含短鏈和中鏈脂肪酸的甘油三酯，在胰脂酶作用下，于腸道內(nèi)幾乎全部被水解為甘油和脂肪酸后再被吸收;含長鏈脂肪酸的甘油三酯，于腸道內(nèi)水解為甘油一酯后被吸收，進(jìn)入腸壁后重新合成為甘油三酯，參與乳糜微粒的構(gòu)成。
油脂是機(jī)體不可缺少的三大營養(yǎng)素之一，對機(jī)體的健康發(fā)育至關(guān)重要，其所具備的最重要生理功能是為機(jī)體供給能量和必需脂肪酸。隨著人們消費水平的提高，與油脂的消化、吸收及代謝等有關(guān)的疾病日益增多，研究發(fā)現(xiàn)高脂肪膳食通常伴隨著肥胖癥、糖尿病、高血脂及某些癌癥等疾病，因此人們開始關(guān)注對天然油脂進(jìn)行改性來生產(chǎn)中長碳鏈甘油三酯(MLCT) ，MLCT 既可以保持其天然油脂的營養(yǎng)價值又可以降低油脂的熱量，同時拓展了其在食品及醫(yī)藥行業(yè)的應(yīng)用，已成為油脂研究領(lǐng)域的一個焦點。
據(jù)甘油三酯分子骨架上酰化的 3 個脂肪酸碳鏈的長短差異，可分為 MLM 型、 MML 型、LML 型、LLM 型，其中 M 代表了 MCFA( C8∶0 ～ C12∶0 ) ，L代表了 LCFA( C14∶0以上)。MLCT 在控制體重、 體脂肪和改善載脂蛋白代謝方面具有重大意義，是一類兼預(yù)防和控制肥胖癥等慢性疾病的保健食品。Kishi 等探究了食用含有中鏈脂肪酸和亞油酸的 4 種不同構(gòu)型的 MLCT 對大鼠血清甘油三酯清除率的作用，證明了大鼠食用這 4 種構(gòu)型的油脂， 體內(nèi)甘油三酯的清除速率更快且不易產(chǎn)生脂肪累積。近年來，發(fā)達(dá)國家對 MLCT做了大量的基礎(chǔ)和臨床研究，商業(yè)化產(chǎn)品的研發(fā)日趨成熟，基本進(jìn)入市場化階段，而國內(nèi)尚處于發(fā)展階段，仍有待進(jìn)一步完善。
MLCT 的理化性質(zhì)與代謝特性[2]
長碳鏈甘油三酯( LCT) 通常富含于絕大部分食用油脂中，為機(jī)體正常生長發(fā)育提供必需的脂肪酸，但 LCT 在血清中水解速率及清除速率都相對較慢，不利 于機(jī)體健康發(fā)育。中碳鏈甘油三酯( MCT) 消化吸收速率是 LCT 的 4 倍，代謝速率則是其 10 倍，能夠提高機(jī)體對葡萄糖的利用率并快速供應(yīng)能量，但是 MCT 不含人體必需脂肪酸，攝入過量后產(chǎn)生的大量酮體物質(zhì)將造成中毒，因此從營養(yǎng)學(xué)角度考慮不宜長期食用。
MLCT 的理化性質(zhì)及代謝特性與 MCT、 LCT 相比差異很大(見表 1、圖1)。MLCT 克服了MCT 不含必需脂肪酸的缺陷，同時兼?zhèn)淞似淇焖俟┠艿膬?yōu)點；MLCT 可以實現(xiàn)脂肪酸的同步運輸，且避免了酮體過量中毒；與傳統(tǒng)的 LCT、MCT 相比，MLCT 在營養(yǎng)代謝方面存在諸多優(yōu)勢: 如降低血清甘三酯、膽固醇含量，弱化蛋白質(zhì)代謝，促進(jìn)氮平衡、抑制體內(nèi)脂肪蓄積、提高免疫功能、降低癌癥風(fēng)險等。
莫玉穩(wěn)等通過餐后血脂試驗和小鼠成長試驗對中長碳鏈甘油三酯進(jìn)行了檢測，結(jié)果表明:長期飼喂 MLCT 可以降低小鼠的 TG(甘油三酯)、TC(總膽固醇)、LDL-C( 低密度脂蛋白膽固醇) 水平，具有降低血脂的功效。臨床研究也表明，MLCT可降低血脂、體脂積聚，長期食用可起到減肥作用。
制備[2]
1 化學(xué)法
化學(xué)法制備 MLCT，主要是利用化學(xué)催化劑催化目標(biāo)中鏈油脂和具有特殊生理功能的長鏈油脂進(jìn)行隨機(jī)酯交換。其中甲醇鈉具有反應(yīng)溫度低、催化效率高 等優(yōu)點， 因此常被用作化學(xué)酯交換催化劑?；瘜W(xué)法具有催化劑成本低、操作簡單、易實現(xiàn)工業(yè)化生產(chǎn)等優(yōu)點。但化學(xué)法制備 MLCT 亦存在較多不足，比如反應(yīng)溫度高、脂肪酸結(jié)構(gòu)特異差、產(chǎn)品成分復(fù)雜且不可控、 產(chǎn)品不易分離純化、 甚至可能生成有害物質(zhì)等。
2 酶法
與化學(xué)法相比，酶法制備 MLCT 優(yōu)勢突出。酶法不僅催化性能好、 選擇性高、 反應(yīng)條件溫和，而且所得產(chǎn)品原有的營養(yǎng)成分未被破壞且純度高、 無殘留污染物、 副產(chǎn)物少、 脂肪酶可重復(fù)利用。依據(jù)不同的反應(yīng)機(jī)理，可將酶法分為直接酯化法、 醇解酯化法、 酸解法和酯-酯交換法。
2．1 直接酯化法
直接酯化法是以 MCFA、 LCFA 和甘油為原料，在適宜的底物比例下， 采用脂肪酶直接催化酯化合成 MLCT 的方法。Yang 等采用 Novozyme 435 酶為催化劑，在無溶劑存在下催化辛酸、癸酸、 油酸和甘油制備醫(yī)用MLCT，在脂肪酸與甘油摩爾比 3∶1， 加酶量 4. 8% ，反應(yīng)溫度 90℃ 及反應(yīng)時間 12.37 h 的條件下反應(yīng)并經(jīng)過純化后得到 MLCT 純度為 72.19% 。國外學(xué)者生物酶的直接酯化法制備 MLCT 的研究主要集中在酶法一步酯化和先酶法后化學(xué)法兩步法兩個方面。Koh 等利用響應(yīng)面優(yōu)化 Lipozyme RM IM 酶催化甘油和混合酸(辛酸和油酸) 制備MLCT， 使其最終產(chǎn)率高達(dá) 70． 43% 。Iwasaki 等分兩步酯化辛酸、EPA 與甘油生成 MLM 型 MLCT。首先，在酶的作用下，甘油和辛酸合成純度為 80% 的 1，3-甘二酯；其次，采用化學(xué)法酯化 1，3-甘二酯和 EPA 合成純度為 90% 的 MLM 型 MLCT。直接酯化法操作便捷，一步完成，目標(biāo)產(chǎn)物含量高且易分離。但由于原料是純度較高的脂肪酸， 導(dǎo)致生產(chǎn)成本相對較高，不適用于大規(guī)模工業(yè)化生產(chǎn)。
2．2 醇解酯化法
醇解酯化法主要是催化劑催化 LCT 或 MCT 和甘油反應(yīng)，使之醇解得到單甘酯或甘二酯，再與游離脂肪酸酯化合成 MLCT。Munio等采用醇解酯化法在 1，3-特異性酶催化下研究制備了 MLM 型結(jié)構(gòu)脂質(zhì)。首先醇解鱈魚肝油和金槍魚油合成 2-單甘酯， 其次分離純化使其純度達(dá)到 87%，最后將其和辛酸在 1，3 -特異性酶的催化下反應(yīng)合成 MLCT，經(jīng)過純化使得 MLCT純度高達(dá) 95% 。醇解酯化法涉及兩步酶法，制備途徑煩瑣且產(chǎn)品不易分離純化，導(dǎo)致生產(chǎn)費用高，因而僅適用于制備雜質(zhì)較少且高附加值的結(jié)構(gòu)脂質(zhì)，較少用于MLCT 的合成。
2．3 酸解法
酸解法是指 LCT 和 MCFA 或者 MCT 和 LCFA在酶的作用下，使其所含?；ブ茫?MLCT 的過程。酸解主要分兩步，首先是甘油三酯在酶的催化作用下水解生成甘二酯以及少量單甘酯，然后再與新的脂肪酸反應(yīng)。Wang 等研 究了在 1，3-特異性 Lipozyme RM IM 酶的作用下， 酸解菜籽油和辛酸合成 MLCT，結(jié)果表明菜籽油與辛酸摩爾比 1∶4，加酶量10% ，在50～60 ℃ 下作用15 h，此時辛酸插入率最高并且?；D(zhuǎn)移率最低。Kim 等分別采用 Lipozyme RM IM 和 Lipozyme TL IM 脂肪酶對紫蘇油與辛酸進(jìn)行酸解合成 MLCT，研究發(fā)現(xiàn)以正己烷為溶劑時，在條件下， 辛酸的插入率最高，分 別 為 48.5% 和51. 4% ，從而證明在正己烷為溶劑時的?；D(zhuǎn)移率比無溶劑體系下高。酸解法特異性強(qiáng)，作用部位專一，并且能使油品成分基本保持不變，避免溫度過高影響油脂的穩(wěn)定性，因此是合成 MLCT 的主要方法。但是酶法酸解會產(chǎn)生大量的單甘酯和甘二酯等副產(chǎn)物，從而影響產(chǎn)品的純度和后續(xù)的分離純化。
應(yīng)用 [2]
MLCT 作為一種特殊的結(jié)構(gòu)脂質(zhì)，長期臨床實驗研究表明對人體無毒副作用， 已被廣泛應(yīng)用于食品、 醫(yī)藥工業(yè)，并且國外已經(jīng)出現(xiàn)了不少商業(yè)化的MLCT 產(chǎn)品。
1 食品工業(yè)的應(yīng)用
1.1 烹飪油方面的應(yīng)用
Resetta 是個商業(yè)化的 MLCT 產(chǎn)品，是由日本 Nisshin Oillio 公司生產(chǎn) 的一種 MLCT 油，并于2006 年被美國食品藥品管理局( FDA) 認(rèn)證為安全食品。該產(chǎn)品通過菜籽油、椰子油或棕櫚仁油的酯交換反應(yīng)產(chǎn)生了甘油三酯隨機(jī)組 合的MLCT( 49.5%～52. 7% 的 LLL、 37.3%～39.6% 的 LLM或 LML、8. 6%～9.34% 的 LMM 或 MLM 和 0.1%～0.2% 的 MMM)，煙點較高， 在 200℃ 下保持 30 min依然穩(wěn)定， 作為烹飪油暢銷于日本和美國。Koh等以大豆油與棕櫚油為原料合成了適用于烹飪的 MLCT， 研究表明來自大豆油的長鏈脂肪酸 (油酸，亞油酸和亞麻酸) 提高了MLCT 的煙點。Koh等還研究了加入抗氧化劑的 MLCT， 其抗氧化強(qiáng)度明顯增強(qiáng)并且煙點在180 ℃ 以上，因此具有烹飪油所需的特性，感官試驗表明馬鈴薯片分別以MLCT 油或棕櫚油煎炸味道并無差異。
1.2 人造奶油、起酥油方面的應(yīng)用
MLCT 中反式脂肪酸含量較低， 并且理化性質(zhì)類似于人造奶油和起酥油， 因此也被逐漸用于人造奶油和起酥油等烘焙油中。Adhikari 等通過酶促酯交換技術(shù)，以完全氫化大豆油與椰子油、 米糠油為原材料合成 MLCT，制備過程中脂肪酸位置、 固體脂肪含量及其熔點均發(fā)生了改變， 同時反式脂肪酸含量也得以降低，因此合成的 MLCT 可用于人造奶油的生產(chǎn)配方中。
Caprenin 是由美國 Procter ＆ Gamble 公司開發(fā)的低能量脂肪， 于 1996 年被公認(rèn)為安全物質(zhì)， 將椰子油、棕櫚仁油和菜籽油通過化學(xué)酯交換制備而得。在 Caprenin 中山崳酸含量約為45%，辛酸含量為20%～25% ，癸酸含量為25%～30%，花生酸含量約為4%，另外還含有少量的月桂酸、 棕櫚酸、花生四烯酸、 二十四碳烷酸等。Caprenin( 1-辛酸-2-癸酸-3-二十二烷酸甘油酯) 分子中含有 3 個脂肪酸，分別為中碳鏈脂肪酸和超長碳鏈脂肪酸( C22∶0)，中碳鏈脂肪酸， 即辛酸和癸酸的代謝與碳水化合物相似，不如長碳鏈脂肪酸有效；二十二碳酸只能少量地被人體吸收， 大部分直接通過腸胃而不產(chǎn)生能量， 因而 Caprenin 能量只有普通脂肪的一半，約 19.25 kJ /g。
Caprenin 口味清淡，熱穩(wěn)定性強(qiáng)，所含能量低，特別適用于制作巧克力奶油蛋糕、糖果等，但其熔點較高，吸收性較差，為避免有蠟的口感，產(chǎn)品中高熔點的 LLM、 LML、 LLL 的含量應(yīng)保持在較低的水平。Mcneill 等通過化學(xué)法和酶法兩步催化合成 Caprenin，首先通過芥酸、 辛酸和一定量的水化學(xué)合成 1(3) 單芥酸甘油酯，然后選用對芥酸酯鍵沒有活性的脂肪酶把中碳鏈脂肪酸酯化到剩余的羥基上，在 50℃、 初始含水量 5.5% 并選用來源于 Geotrichum Candidum 的脂肪酶時可以促進(jìn)酯交換，得到純度大于75% 的 LMM，然后再將其溶于無水乙醇，短暫旋轉(zhuǎn)后加入 PtO2，過濾，加入新鮮催化劑，并在約 2 MPa 壓力下氫化 0.5 h，用水和乙醚萃取，干燥濃縮，即得 Caprenin。
2 醫(yī)藥工業(yè)的應(yīng)用
脂肪乳劑作為一種靜脈注射乳劑，被廣泛應(yīng)用于臨床腸外營養(yǎng)，主要用于肝功能不全、腎功能不全、糖尿病酮中毒等患者，體弱嬰幼兒，危重病人等。代脂肪乳劑是以大豆油為原料制備而成的，在 20 世紀(jì) 60 年代初就已經(jīng)應(yīng)用于臨床。但后來研究表明，以大豆油為基料油的脂肪乳劑存在過多的多不飽和脂肪酸，易對機(jī)體免疫功能造成損傷，甚至可能導(dǎo)致脂質(zhì)過氧化的危害。
近年來MLCT 應(yīng)用于脂肪乳劑是一項重大的成就。長期的腸外營養(yǎng)研究表明，MLCT 的脂肪乳劑可安全有效地為手術(shù)后病人提供能量，故以 MLCT 為基料油的結(jié)構(gòu)脂肪乳劑具備成為未來靜脈腸外營養(yǎng)主力軍的潛力。Yang 等采用生物酶合成技術(shù)催化甘油和中、長碳鏈脂肪酸直接酯化制備醫(yī)用 MLCT 脂肪乳，研究證明合成的 MLCT 與瑞典生產(chǎn)的 FE73403 結(jié)構(gòu)脂肪乳劑中的脂肪酸組成基本一致。
目前， 在醫(yī)學(xué)上國外普遍使用的以 MLCT 為基料油的結(jié)構(gòu)脂肪乳產(chǎn)品主要有瑞典的 Structolipid 20%和 FE73403，Structolipid 20% -250 mL 價 格 高 達(dá) 285 元，F(xiàn)E73403 價格則更高。國內(nèi)的相關(guān)脂肪乳產(chǎn)品主要有華瑞制藥的力文( Structolipid， 技術(shù)來自于德國費森尤斯卡比公司) 。Structolipid 已經(jīng)在瑞典、 丹麥、英國、 法國、 荷蘭、 德國等 18 個歐洲國家注冊上市，于 2007 年 8 月在中國上市。
Structolipid 作為腸外營養(yǎng)( PN) 的重要組成部分，除了提供機(jī)體代謝所需的能量外，還為機(jī)體提供生物膜和生物活性物質(zhì)代謝所需的多不飽和脂肪酸， 防止機(jī)體必需脂肪酸的缺乏。臨床研究顯示， Structolipid 連續(xù)使用兩周后肝功能等均無變化，安全性良好，血液中的總游離脂肪酸( FFAs) 及 MCFA 濃度均較低， 表明其水解、 氧化率高，清除快。雙盲、隨機(jī)的臨床研究表明，Structolipid 的累計氮平衡優(yōu)于物理混合型乳劑。
雖然國內(nèi)有部分 MLCT 的脂肪乳劑在售，但其主要功能成分都由國外進(jìn)口，有關(guān)生產(chǎn)工藝等核心技術(shù)對我國完全保密，并且相關(guān)研究大多數(shù)還停留在食品級，在結(jié)構(gòu)甘油三酯含量及其酸值、過氧化值等理化指標(biāo)方面還遠(yuǎn)遠(yuǎn)達(dá)不到“結(jié)構(gòu)甘油三酯進(jìn)口07 CHINA OILS AND FATS 2018 Vol. 43 No. 7藥品注冊標(biāo)準(zhǔn)”。由于國內(nèi)企業(yè)在結(jié)構(gòu)脂肪乳工業(yè)化生產(chǎn)技術(shù)和產(chǎn)品進(jìn)口方面嚴(yán)重依賴于國外， 極大地限制了國內(nèi)臨床醫(yī)學(xué)營養(yǎng)的發(fā)展和以中長碳鏈結(jié)構(gòu)型甘三酯混合物為基料油的結(jié)構(gòu)脂肪乳劑在醫(yī)學(xué)臨床上的應(yīng)用， 尋找一種更切實可行的合成工藝刻不容緩。
主要參考資料
[1] 心臟病學(xué)詞典
[2]周飛,王建宇,白雪斐,萬國權(quán),王翠翠,宦凌霄,曾哲靈.中長碳鏈甘油三酯的研究進(jìn)展[J].中國油脂,2018,43(07):67-71+81.