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(zhǎng)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(duì)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(fèi)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(duì)天然油脂進(jìn)行改性來生產(chǎn)中長(zhǎng)碳鏈甘油三酯(MLCT) ，MLCT 既可以保持其天然油脂的營養(yǎng)價(jià)值又可以降低油脂的熱量，同時(shí)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(gè)焦點(diǎn)。
據(jù)甘油三酯分子骨架上?；?3 個(gè)脂肪酸碳鏈的長(zhǎng)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(duì)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(duì) 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(chǎng)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(zhǎng)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(zhǎng)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(duì)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(duì)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(zhǎng)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(shí)兼?zhèn)淞似淇焖俟┠艿膬?yōu)點(diǎn)；MLCT 可以實(shí)現(xiàn)脂肪酸的同步運(yùn)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(shì): 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(xiǎn)等。
莫玉穩(wěn)等通過餐后血脂試驗(yàn)和小鼠成長(zhǎng)試驗(yàn)對(duì)中長(zhǎng)碳鏈甘油三酯進(jìn)行了檢測(cè)，結(jié)果表明:長(zhǎng)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(zhǎng)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(zhǎng)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(diǎn)， 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(jiǎn)單、易實(shí)現(xiàn)工業(yè)化生產(chǎn)等優(yōu)點(diǎn)。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(shì)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(shí)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(gè)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(duì)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(fèi)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(shí)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(duì)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(shí)，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(shí)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(huì)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(zhǎng)期臨床實(shí)驗(yàn)研究表明對(duì)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(gè)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(diǎn)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(zhǎng)鏈脂肪酸 (油酸，亞油酸和亞麻酸) 提高了MLCT 的煙點(diǎn)。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(diǎn)在180 ℃ 以上，因此具有烹飪油所需的特性，感官試驗(yàn)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(diǎn)均發(fā)生了改變， 同時(shí)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(gè)脂肪酸，分別為中碳鏈脂肪酸和超長(zhǎng)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(zhǎng)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(diǎn)較高，吸收性較差，為避免有蠟的口感，產(chǎn)品中高熔點(diǎn)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(duì)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(shí)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(duì)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(xiàng)重大的成就。長(zhǎng)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(zhǎng)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(jià) 格 高 達(dá) 285 元，F(xiàn)E73403 價(jià)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(fèi)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(gè)歐洲國家注冊(cè)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(jì)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(duì)我國完全保密，并且相關(guān)研究大多數(shù)還停留在食品級(jí)，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(cè)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(zhǎng)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(shí)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(zhǎng)碳鏈甘油三酯的研究進(jìn)展[J].中國油脂,2018,43(07):67-71+81.