西華大學“糧食、油脂與植物蛋白工程”團隊-曹茜副教授：基于酶解菜籽油制備低芥酸酰基供體合成人乳替代脂
近日，西華大學“糧食、油脂與植物蛋白工程”團隊曹茜副教授在Food Chemistry（中科院1區TOP，IF：7.514）上發表題為“Synthesis of human milk fat substitutes based on enzymatic preparation of low erucic acid acyl-donors from rapeseed oil”的研究論文。
脂質雖只占母乳的3%-5%，卻為嬰兒提供超過50%的能量。約98%的母乳脂質為甘油三酯，模仿人乳脂的結構甘油三酯被稱為人乳替代脂。人乳替代脂是嬰兒配方奶粉的重要配料，能為嬰兒提供能量和必需脂肪酸。
UPU型結構脂（不飽和脂肪酸位于sn-1,3位，棕櫚酸位于sn-2位）是人乳脂中典型的甘油三酯，該結構有利于棕櫚酸和鈣離子的吸收。UPU型結構脂通常是通過sn-1,3位選擇性脂肪酶催化的游離不飽和脂肪酸（酰基供體）與各種甘油三酯原料的酸解反應來合成。由于油酸在人乳脂中的含量最高，許多研究專注于合成富含OPO（1,3-二油酸-2-棕櫚酸甘油酯）的甘油三酯作為人乳替代脂，該反應的酰基供體主要來源于高油酸植物油，例如橄欖油和山茶油。隨著甘油三酯分析技術的發展，OPO和OPL（1-油酸-2-棕櫚酸-3-亞油酸甘油酯）均被確認是人乳脂的主要甘油三酯，且中國人乳脂中OPL的含量甚至高于OPO。因此，合成富含OPL和OPO的人乳替代脂更為合理。
菜籽油中油酸和亞油酸含量較高，更重要的是，其油酸和亞油酸的比值非常接近于人乳脂中的情況，因而菜籽油很可能能為富含OPL和OPO的人乳替代脂合成提供理想的酰基供體。然而，菜籽油往往含有一定量的芥酸，這使其難以成為生產嬰幼兒食品的主要原料。研究發現，高含量的芥酸會導致動物的心肌病變，而低芥酸含量的配方奶粉并不會影響嬰兒的生長發育。因此，CAC、NHC和EC等規定嬰兒配方奶粉脂相中的芥酸含量不能超過1%。目前，低芥酸（< 2%）菜籽品種已通過選育技術獲得，命名為canola。然而，芥酸的降低（通常是通過敲除FAE1基因實現）常常會導致油酸的增加，因而此種油中油酸和亞油酸的比值往往會高于人乳脂中的值。此外，中國的部分省份（四川、云南、貴州等）仍種植不少的高芥酸菜籽。因此，在合成階段是否有合適的技術值得嘗試去解決這一問題呢？
本研究的合成過程包括水解和酸解兩步。Candida cylindracea脂肪酶被證實對芥酸具有顯著的歧視，即不易水解芥酸。利用該酶催化菜籽油的水解反應成功制得低芥酸、高油酸和亞油酸含量的游離脂肪酸。當水解率達79.58%時，游離脂肪酸中芥酸含量僅為1.58%（初始為8.70%）。制得的游離脂肪酸作為酰基供體被用于Novozym 40086催化的酸解反應中，基于酰基結合和遷移的情況，最優反應條件確定為底物摩爾比1︰8（三棕櫚酸甘油酯︰酰基供體）、反應溫度40 ℃、時間2h。在合成的人乳替代脂中芥酸含量降至0.97%。根據Q-TOF-MS的分析結果，該人乳替代脂的OPO和OPL含量分別為18.20%和17.96%，與人乳脂相似。
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https://authors.elsevier.com/sd/article/S0308-8146（22）00869-X
作者簡介
曹茜，西華大學食品與生物工程學院副教授，碩士生導師。浙江大學食品科學博士，攻博期間曾在隆德大學（瑞典）生物技術系聯合培養。主要研究方向為脂肪酶的催化特性、功能性結構脂的合成以及新型油脂的開發利用等。現已發表學術論文14篇，其中SCI收錄7篇，授權發明專利2項，主持四川省自然科學基金面上項目和四川省科技計劃重點研發項目2項，出版教材3部，參與5項團體標準制定。
