西华大学“粮食、油脂与植物蛋白工程”团队-曹茜副教授：基于酶解菜籽油制备低芥酸酰基供体合成人乳替代脂

　　近日，西华大学“粮食、油脂与植物蛋白工程”团队曹茜副教授在Food Chemistry（中科院1区TOP，IF：7.514）上发表题为“Synthesis of human milk fat substitutes based on enzymatic preparation of low erucic acid acyl-donors from rapeseed oil”的研究论文。

 

　　脂质虽只占母乳的3%-5%，却为婴儿提供超过50%的能量。约98%的母乳脂质为甘油三酯，模仿人乳脂的结构甘油三酯被称为人乳替代脂。人乳替代脂是婴儿配方奶粉的重要配料，能为婴儿提供能量和必需脂肪酸。

 

　　UPU型结构脂（不饱和脂肪酸位于sn-1,3位，棕榈酸位于sn-2位）是人乳脂中典型的甘油三酯，该结构有利于棕榈酸和钙离子的吸收。UPU型结构脂通常是通过sn-1,3位选择性脂肪酶催化的游离不饱和脂肪酸（酰基供体）与各种甘油三酯原料的酸解反应来合成。由于油酸在人乳脂中的含量最高，许多研究专注于合成富含OPO（1,3-二油酸-2-棕榈酸甘油酯）的甘油三酯作为人乳替代脂，该反应的酰基供体主要来源于高油酸植物油，例如橄榄油和山茶油。随着甘油三酯分析技术的发展，OPO和OPL（1-油酸-2-棕榈酸-3-亚油酸甘油酯）均被确认是人乳脂的主要甘油三酯，且中国人乳脂中OPL的含量甚至高于OPO。因此，合成富含OPL和OPO的人乳替代脂更为合理。

 

　　菜籽油中油酸和亚油酸含量较高，更重要的是，其油酸和亚油酸的比值非常接近于人乳脂中的情况，因而菜籽油很可能能为富含OPL和OPO的人乳替代脂合成提供理想的酰基供体。然而，菜籽油往往含有一定量的芥酸，这使其难以成为生产婴幼儿食品的主要原料。研究发现，高含量的芥酸会导致动物的心肌病变，而低芥酸含量的配方奶粉并不会影响婴儿的生长发育。因此，CAC、NHC和EC等规定婴儿配方奶粉脂相中的芥酸含量不能超过1%。目前，低芥酸（< 2%）菜籽品种已通过选育技术获得，命名为canola。然而，芥酸的降低（通常是通过敲除FAE1基因实现）常常会导致油酸的增加，因而此种油中油酸和亚油酸的比值往往会高于人乳脂中的值。此外，中国的部分省份（四川、云南、贵州等）仍种植不少的高芥酸菜籽。因此，在合成阶段是否有合适的技术值得尝试去解决这一问题呢？

 

　　本研究的合成过程包括水解和酸解两步。Candida cylindracea脂肪酶被证实对芥酸具有显著的歧视，即不易水解芥酸。利用该酶催化菜籽油的水解反应成功制得低芥酸、高油酸和亚油酸含量的游离脂肪酸。当水解率达79.58%时，游离脂肪酸中芥酸含量仅为1.58%（初始为8.70%）。制得的游离脂肪酸作为酰基供体被用于Novozym 40086催化的酸解反应中，基于酰基结合和迁移的情况，最优反应条件确定为底物摩尔比1︰8（三棕榈酸甘油酯︰酰基供体）、反应温度40 ℃、时间2h。在合成的人乳替代脂中芥酸含量降至0.97%。根据Q-TOF-MS的分析结果，该人乳替代脂的OPO和OPL含量分别为18.20%和17.96%，与人乳脂相似。

 

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　　https://authors.elsevier.com/sd/article/S0308-8146（22）00869-X

 

　　作者简介

 

　　曹茜，西华大学食品与生物工程学院副教授，硕士生导师。浙江大学食品科学博士，攻博期间曾在隆德大学（瑞典）生物技术系联合培养。主要研究方向为脂肪酶的催化特性、功能性结构脂的合成以及新型油脂的开发利用等。现已发表学术论文14篇，其中SCI收录7篇，授权发明专利2项，主持四川省自然科学基金面上项目和四川省科技计划重点研发项目2项，出版教材3部，参与5项团体标准制定。