甘油二酯的功能及安全性評價研究進展

李熠陽 王遠亮

（湖南農業大學食品科技學院，湖南 長沙 410128）

甘油二酯的功能及安全性評價研究進展

李熠陽 王遠亮

（湖南農業大學食品科技學院，湖南 長沙 410128）

甘油二酯因其獨特的代謝途徑而具有多種生理功能。近年來，甘油二酯被廣泛使用，日益受到人們的關注和重視。文章綜述近年來中國有關甘油二酯的制備方法、生理功能、代謝機制、安全性評價及對腸道微生物的影響，并展望甘油二酯的應用和研究前景。

甘油二酯；生理功能；代謝機理；安全性評價

甘油二酯（diacylglycerol，DAG），是由兩分子脂肪酸和一分子丙三醇酯化后獲得的產物，作為功能性油脂已經被認定為 GRAS（generally recognized as safe）食材［1］。研究［2］表明，DAG具有兩種不同的立體異構體，分別為1，2－DAG和1，3－DAG，其中1，3－DAG是甘油端的羥基上結合了兩分子的脂肪酸而形成的。通常在天然油脂中DAG的含量較低，而獲得富含DAG油脂的要點在于制備DAG，目前常用的制備方法有油脂甘油與脂肪酸酯化法、油脂選擇水解法和生物酶解法［3－5］。DAG作為一種公認的安全無副作用的油脂，不僅具有抗靜電性和潤滑性，還具有易吸收、加工條件溫和、營養豐富等諸多優點，在醫藥工業、日用化工行業、化妝品行業、食品工業也有廣泛的應用［3］，文章闡述了DAG的功能、安全性評價與應用現狀，旨在為DAG這一新型功能性油脂的研究利用提供參考。

1 DAG的制備方法

1.1 油脂的甘油醇解法

甘油醇解法是目前工業生產單甘酯最主要的方法之一［3，4］。該方法是在200～250℃的高溫條件下，采用無機堿性催化劑并通過惰性氣體的保護，將甘油三酯和過量的甘油發生反應。反應產物中含約40%～50%的單甘脂和約40%的DAG酯，其中，DAG是作為高純單甘酯的副產品得到的。

1.2 甘油與脂肪酸酯化法

該方法是在脫水的條件下，利用堿性脂肪酶催化甘油和油酸進行酯化反應制取甘油二酯［5］，其n甘油∶n油酸＝1.0∶1.7，反應溫度40℃，反應時間48h，酯化率可達96%，DAG含量60%左右。

1.3 酶法

該方法制備DAG是利用甘油三酰酯水解酶作為催化劑，催化油脂水解為甘油和脂肪酸，從而得到DAG［7］。

2 DAG的生理功能

2.1 改善餐后血脂

研究［6］表明，多項血脂蛋白（如高密度脂蛋白的降低和低密度脂蛋白的升高）和餐后的高血脂會提高冠心病的發病率。Tomonobu K等［7］采用隨機、雙盲對照的方法，對43名健康人體分別攝入DAG和甘油三酯（TG）油之后的血脂水平進行比較。結果顯示，受試者在攝入DAG后，其RLP－C、TG和CM－TG水平顯著降低，尤其是對空腹血脂水平高的人，作用更為明顯，這說明DAG有改善餐后血脂的功效。

2.2 控制體重

瘦素是一種主要與機體能量代謝有關的激素，其對脂肪及體重的調控功效已被多項研究證實［8］。Takatoashi等［9］通過測定TAG喂食組與DAG喂食組的瘦素水平及血清胰島素水平，以研究DAG控制體重的機制。結果顯示，TAG組受試物的瘦素水平比對照組高10倍，胰島素水平比對照組高3.9倍，甚至出現了高胰島素血癥受試物，而DAG組受試物并未出現此種狀況，且顯示瘦素水平的增高。這些結果表明DAG能對受試物的體脂聚集起到抑制作用，從而起到控制體重增長的作用。

2.3 預防動脈血栓

Ijiria Y等［10］對小鼠進行了一項DAG飲食與動脈血栓形成關系的試驗。試驗動物選取6周齡有LDLR和apoE缺陷的小鼠，將其隨機分為4組，分別給予4種飼料進行喂養，即：低脂組，給予小鼠不含膽固醇、7%脂肪的飼料；DAG組，給予小鼠20%的DAG、0.05%膽固醇的飼料；TG組，給予小鼠20%的TAG、0.05%膽固醇的飼料；高脂組，給予小鼠0.05%膽固醇和20%脂肪。結果顯示動脈血栓形成程度由輕到重依次是DAG組、低脂組、高脂組和TG組，其中DAG組與低脂組的血栓面積相當。這表明DAG飲食可在一定程度上對動脈血栓的形成起到了預防作用。

3 DAG在體內代謝機理的研究

Takatoshi等［11］利用小鼠模型試驗對DAG的作用原理進行了研究與分析。研究內容包括觀察低脂、TAG高脂和DAG高脂飲食對肥胖的影響，并分析多種器官內與能量代謝相關基因的表達。同時也研究了骨骼肌、脂肪組織、肝臟、腸等基因在肥胖早期時的變化，還分析了腸腔的消化物以研究DAG在小腸內的代謝特征。結果表明，攝入甘油三酯8個月后，試驗小鼠的重量和其體內脂肪相比攝入DAG組有明顯增高；在喂食DAG10d后體內脂肪和重量都沒改變時，與脂肪代謝相關基因加速表達，如ACO（酰基輔酶A氧化酶）基因、UCP－2mRNA（解偶聯蛋白－2）的水平在小腸內顯著提高，而在骨骼肌、脂肪組織、肝臟、腸中的表達無明顯差異。因此，攝入DAG可有效減少體內脂肪積聚，這些功效與DAG的代謝特點密不可分。

為了解DAG對脂代謝影響的機理，Murase T等［12］通過研究在空腸內輸入DAG幾分鐘后其在小腸里的代謝狀況，以研究DAG的代謝特點。結果表明，DAG組在腸腔內產生的FA（游離脂肪酸）和1－MG（1－單甘脂）或3－MG（3－單甘脂）分別是TG組所降解的FA（游離脂肪酸）和2－MG（2－單甘脂）的7.0和9.1倍，在小腸黏膜的上皮細胞內則是2.8和7.5倍。相對于TG的主要代謝產物2－單甘脂而言，DAG的代謝產物1－單甘脂和3－單甘脂對小腸粘膜細胞的 MGAT（甘油－酯酰基轉移酶）親和力較低。在小腸上皮細胞內，TG能夠重新通過2－單甘脂與游離脂肪酸合成成為血脂，而攝入的DAG在小腸內被分解為難以再合成脂肪的1－MG或3－MG和脂肪酸，再加上DAG水解產物FA經β－氧化途徑被分解并釋放出能量，因此DAG分解產物利用率極高很少在體內蓄積。

DAG在小腸內水解為1－MG（1－單甘脂）和FA（游離脂肪酸），由于1－MG與2－MG中的脂肪酸與甘油結合的位置不同，因此1－MG作為中性脂肪合成原料合成脂肪的速度較為遲緩，而FA經β－氧化途徑被分解并釋放能量，從而在體內很少儲存；此外，1－MG不能與FA結合重新合成TG，腸道中TG含量減少，因此血脂和體內未被利用而成為脂肪的中性脂肪減少［13，14］。有關DAG是通過哪些轉錄因子調節脂代謝相關基因的表達、信息傳遞是通過何種信號轉導通路、以及除影響脂代謝之外還有何種作用這些問題現在還沒有解決，有待更深一步的研究。

4 DAG對腸道微生物的影響

目前，DAG的研究主要集中體現在生理功能評價和安全性評價［15］兩個方面，而安全性評價又多集中于DAG對受試動物肝臟的影響，僅有少量研究著眼于DAG對腦神經反射及其對基因表達的影響［16］。

在以往對人體內腸道微生物的研究［17］中，常將兩者的關系歸納為互惠共生或共棲的關系，即宿主在為腸道微生物提供適宜的棲息環境的同時，選擇性的接受微生物在腸道內定植。但是互惠共生不能完全準確的表述人體和其他個體與腸道微生物群落之間的關系。目前有些科研學者［18］認為人體腸道微生物群落可看作人體的一個器官，這是因為微生物群落是由多種細胞系組成的，且細胞間和與宿主之間有信息交換能力；能調控與代謝相關的化學轉換過程；可以經過自身復制來維持和修復自身；能夠調控能量代謝。

現階段，為驗證腸道微生物為“功能性器官”［19］，部分研究［20］集中于肥胖的形成因素與腸道微生物的關系之上，提出了幾種推測：① 腸道微生物能利用體內未能消化完全的多糖，可給人體提供額外能量，而短鏈脂肪酸作為其代謝產物，可以誘導脂肪的形成。② 間接測熱法顯示，與對照組相比，接種細菌后的小鼠的代謝率、三羥酸循環都有明顯提高，但ATP并未增加。即機體的無效循環增加，多余的能量以脂肪的形式儲存，使肥胖的發生幾率增加。③ 電鏡觀察，腸道細菌能使腸道微絨毛下微血管密度增加，可能有利于能量的吸收。④ 機體中，脂蛋白脂肪酶（LPL）能介導脂肪組織蓄積TG。微生物能抑制腸內上皮對Fiaf（循環LPL抑制因子）的表達。因此，腸道微生物通過這一途徑間接影響了TG的蓄積。

綜上所述，DAG作為一類功能性油脂，其抑制TG的功能已經被基本認可，而腸道微生物對TG的抑制功能尚未明確，所以希望通過已知的事實（DAG的功能）來確定未知的作用機理（腸道微生物與肥胖因素的關系）。即通過30d小鼠的DAG飼喂試驗，通過分析其腸道微生物的變化情況，血糖血脂變化情況以及內臟器官的功能性變化（主要是腸絨毛的變化），以驗證DAG是否是通過影響腸道微生物進而影響有關肥胖的因素；同時，從腸道微生物的變化情況還有腸道及其附屬器官的功能性變化，分析其是因改變三羧酸循環還是因改變腸道組織結構來影響人體對脂肪吸收利用。

5 DAG的安全性評價研究

5.1 膳食毒性

DAG食用油的食品安全性已相繼被美國相關部門、日本政府、FAO／WHO食品添加劑聯合專家委員審查通過，評定為安全的。這表明DAG在人體日常使用范圍內無毒害作用［7］。Soni試驗室［1］用含5.3%DAG油脂的飼料對大鼠進行喂養試驗，為期2年，未觀察到與DAG相關的毒理學效應。

Yasunaga K等［7］進行了一項為期12周的人體試驗，分為對照組和試驗組，分別攝入0.5g／（kg·d）的TG和DAG。結果顯示，兩組受試對象在臨床癥狀及身體主訴方面無明顯差異，未觀察到不良效應，表現出人體對DAG具有良好的耐受性。

5.2 致癌性

針對DAG的致癌性，美國 WIL試驗室［14］對此展開了一項為期24個月的大鼠喂養試驗。試驗分為A、B兩個大組，A組設 TG組（5.5%TG ）、低 DAG組（4.5%TG，1%DAG）、中 DAG組（2.75%TG，2.75%DAG）、高 DAG組（5.5%DAG）4組，每小組含雌、雄大鼠各50只，用總脂肪含量5.5%的飼料對其實施限食喂養（雄性與雌性分別20，15g／d），結果未顯示DAG含量增加對大鼠的腫瘤發病率有影響；B組設TG、DAG兩小組，每小組含雌、雄大鼠各50只，分別用含量5.5%TG和5.5%DAG的飼料對其實施不限食喂養（雄性23～27g／d，雌性16～20g／d），結果未表現兩組的腫瘤發生率有差別。綜合A、B兩組試驗結果，未發現DAG會增加腫瘤的發生率。

6 DAG的應用前景

研究［21］指出，DAG經攝入后可降低受試物血清的TG含量，從而在防治肥胖、糖尿病、高脂血癥、脂肪肝等營養相關的慢性代謝性疾病方面起到積極的作用。目前，DAG已在食品工業中的應用有：作為乳化劑應用到焙烤制品［22，23］；作為促溶劑應用到速飲飲品中［24］；作為保鮮劑應用到食品保鮮中［25］，作為具備治療作用的DAG營養素制劑低熱量食品、營養保健品中［26，27］。DAG不僅能滿足人們對油脂的口感、色澤、風味、營養保健等要求，而且最大限度的降低了脂肪的不利影響，其生理保健功能的多樣性及優越性，決定了其具備良好的開發及使用價值。DAG也可作為理想的栓劑、乳劑、粉劑應用在制藥工業中［28－30］。在化妝品工業中，DAG可用作乳化劑、穩定劑、潤濕劑［31］。

因此，DAG作為一種在化工、醫藥、食品等行業具備廣闊用途的多功效添加劑，其現有的應用水平遠未達到其潛在水平。導致這種狀況出現的原因是多方面的，其中最主要原因就是各公司將其先進的生產應用技術作為商業機密保存起來，且因生產量過低遠不能滿足市場的需求，從而導致其價格昂貴，這在較大程度上限制了對DAG的應用。中國糧油學會已經將DAG等適合不同消費群體的功能性油脂生產列為2020年中國中長期發展規劃油脂研究的主攻方向［32］。隨著國家的日益重視及全民營養保健意識的不斷提高，DAG因其獨特的生理保健功能，將會有廣闊的應用前景。

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Functions and safety evaluation of diacylglycerol

LI Yi－yang WANG Yuan－liang

（College of Food Science and Technology，Hunan Agricultural University，Changsha，Hunan410128，China）

Diacylglycerol（DAG）has various physiological functions for its unique metabolic pathways.In recent years，it has been widely－used and has attached more and more attention.The paper summarizes the physiological function，possible metabolic mechanism and prospect of DAG.

diacylglycerol；physiological function；metabolic mechanism；safety evaluation

10.3969／j.issn.1003－5788.2012.03.069

湖南省科技計劃重點項目（編號：2011NK2004）

李熠陽（1988－），女，湖南農業大學在讀碩士研究生。E－mail：toto.rice＠hotmail.com

王遠亮

2012－02－15