植物油脂脂肪酸組成及位置分布研究進展

1、植物油脂脂肪酸組成及位置分布研究進展周文化 1, 2, 鄭仕宏 1, 蔣愛民 2(1. 中南林業(yè)科技大學食品科學學院, 湖南長沙410004;2. 華南農(nóng)業(yè)大學食品學院, 廣東廣州510642摘要:天然甘油三酯很少含有三個相同酰化脂肪酸, 而由多種不同脂肪酸組成。該文對天然植物油脂油樣預處理技術和測定方法及手段進行綜述, 同時對甘油三酯脂肪酸位置分布與油脂理化 性質(zhì)關系進行分析。 關鍵詞:植物油; 脂肪酸; 甘油三酯Research advance in composition of fatty acid and distribution oftriglyceride in plant oil

2、ZHOU Wen-hua1, 2, ZHENG Shi-hong1, JIANG Ai-ming2(1. College of Food Science, Central South Forestry University, Changsha 410004, China; 2. College of Food Science, South China Agricultural University, Guangzhou 510642, ChinaAbstract:It rarely contains three of the same acylation fatty acids in natu

3、ral triglyceride but there are many different kinds of fatty acids. It was summarized the plant natural oils pretreatment technology improvement and measuring methods and means held in this paper, And it was analyzed the fatty acid position distribution of sample oil physical and chemical properties

4、 .Key words:plant oil; fatty acid; triglyceride 中圖分類號:TS201.2+2文獻標識碼:A文章編號:1008 9578(2011 03 0004 03收稿日期:20110126基金項目:國家科技支撐項目 (2007BAD76B03 作者簡介:周文化 (1969 , 男, 副教授, 在讀博士生, 主要從事植物油脂深加工和微生物發(fā)酵方面教學、 科研工作。脂肪酸既是油脂主要組分, 又是工業(yè)用途廣泛原 料, 脂肪酸在甘油三酯中 1、 2、 3位分布研究早已引起油脂化學家廣泛重視 1。甘油三酯系由 1個甘油分 子和 3個脂肪酸分子組成, 甘油 3個羥基與

5、不同脂肪 酸進行結(jié)合可能生成很多不同甘油三酰酯分子。天 然油脂甘油三酰酯中脂肪酸分布, 很少含有三個相同 ?；舅? 而是由多種不同脂肪酸組成。在 20世 紀 50年代應用胰脂酶定向水解方法后, 人們認為脂 肪酸在 Sn1、 2、 3位分布并不呈隨機性, 而是有選擇 性 Sn2位與 Sn1、 Sn3位脂肪酸組成有較大區(qū)別, 這一區(qū)別是與生物體內(nèi)甘油三酯代謝規(guī)律有一定聯(lián) 系 2 。20世紀 60年代發(fā)現(xiàn)胰脂酶對水解甘油三酯具 有選擇性功能, 利用這一選擇性可區(qū)別甘油三酯Sn2位脂肪酸與 Sn(1、 3 位脂肪酸分布, 從而開始明確 脂肪酸在甘油三酯中 1、 2、 3位分布具有很大不隨機 性,

6、并不是如經(jīng)典假說所稱均勻分布或隨機分布, 這對研究甘油三酯結(jié)構來說是一個劃時代進展 1。為 研究植物油脂脂肪酸化學結(jié)構、 并為利用和尋找特需 脂肪酸提供線索與依據(jù), 進一步探討與研究脂肪酸在 甘油三酯中分布具有實踐和理論意義。 1 檢測油樣預處理技術改進傳統(tǒng)分析油脂 Sn2位脂肪酸分布方法是通過胰 脂酶水解油脂, 磷脂酶 A 具有定向水解 1、 2二酰基 Sn3磷脂的Sn2脂肪酸而保留Sn1位功能, 而對2, 3二?；?Sn1磷脂則無水解反應。胰脂酶對甘油三 酯進行部分水解, 然后將樣品經(jīng)薄層色譜 (TLC 對水解產(chǎn)物中 Sn2單甘油酯進行分離純化, 甲酯化后用氣相色譜 (GC 對 Sn2單甘

7、油酯脂肪酸組成進行測定 13。其基本思路是:胰脂酶定向水解是測 定甘油三酯 Sn2位脂肪酸組成基礎, 其選擇性水解 Sn1、 3位?；? 在一定條件下對 Sn2位不水解, 過 程如下:1OH 3OH2132OH OH +FA胰脂酶 Brockerhoff 等 4 建 立 一 種 較 通 用 脂 肪 酸 位置 分 析 方 法, 稱 之 格 利 雅 試 劑 降 解 法 (Grignard reagentdeaeylationmethod, 以下簡稱 “格法” 。后來 該 法 雖 得 到 許 多 改 進, 但 其 基 本 操 作 不 變, 即:用 Grignard 試劑或脂肪酶對甘油三酯進行部分水解

8、, 形 成 Sn1, 2和 Sn2, 3甘油二酯, 然后將其制備為磷脂衍生物, 隨后用磷脂酶 A 2進行水解(磷脂酶 A 2只與 Sn1, 2磷脂衍生物作用 , 使 Sn2位上脂肪酸釋放 出, 再采用 TLC 分離純化水解產(chǎn)物, 并進行酯化反應, 然后用 GC 法對脂肪酸組成進行測定。實驗證明, “格 法” 與 “酶法” 在研究卡諾拉菜籽油及與其相類似油 脂甘油三酯結(jié)構方面效果相一致。但由于 “格法” 簡 單方便, 并又是甘油三酯立體專一分析必需基礎, 其在一定程度上要比 “酶法” 具有更廣用途 5。Foglia 等 6 以對 Sn1, 3位具專一性脂肪酶為催化劑, 在有機溶劑中對甘油三酯進行

9、部分水解, 應用 TLC 分離出 游離脂肪酸和 Sn1, 2(或 Sn2, 3 甘油二酯后, 將其 轉(zhuǎn)化為相應脂肪酸甲酯, 并用 GC 法對之進行測定。 這些方法雖可對甘油三酯脂肪酸位置分布進行測定, 但均需先采用 TLC 進行分離, 不僅費時、 費力, 且可 能導致產(chǎn)物污染及?；D(zhuǎn)移, 從而使測定結(jié)果發(fā)生較 大偏差。Williams 等 7 建立一種新方法, 即利用不同 衍生化試劑對水解產(chǎn)物進行選擇性甲酯化, 然后進行 GC 分析, 從而避免采用 TLC 進行分離提純, 簡化分 析過程, 且只需少量樣品就可對油脂甘油三酯脂肪酸 組成及其位置分布進行確定。William 3 等已證明, RPH

10、PLC 通過大氣壓化學離子化 (APCI 接口與質(zhì) 譜儀聯(lián)機可得到極佳定性結(jié)果, 且通過質(zhì)譜可區(qū)分出 有完全重疊峰不同甘油三酯, 許多沒標準物質(zhì)種子油 脂都可做到這一點。使用 RP 一 HPLC 氫火焰離子化 檢測器 (FID 或蒸發(fā)光散射檢測器 (ELSD 分析甘油 三酯組成已很常見。這些檢測器對檢測不同食品中甘 油三酯提供較為滿意定性、 定量信息, 但這種方法不 能檢測沒標準物質(zhì)甘油三酯, 且不能區(qū)分保留時間相 同的不同甘油三酯。在某種情況下, 重疊峰存在導致 測定某種甘油三酯含量偏高, 而另一種甘油三酯 (重 疊 又無法識別。采用 RPHPLC/APCIMS 方法特 點是不打碎甘油三酯分

11、子, 從而有利于推斷各脂肪酸 在甘油骨架上位置, 可精準測定出現(xiàn)重疊甘油三酯的 峰面積 8 。2 測定脂肪酸位置分布方法改進傳統(tǒng)方法對甘油三酯脂肪酸位置分布基本思路 是通過對 Sn2位脂肪酸及總脂肪酸測定分析, 計算 出 Sn1、 3位脂肪酸構成。根據(jù) VanderWal、 Coleman 和Fulton獨立提出Sn1, 3隨機Sn2隨機分布假說, 推測出油脂中各種甘油三酯構成及含量, 從而推測該 種油脂理化性質(zhì) 912 。傳統(tǒng)方法在對甘油三酯脂肪 酸位置分布進行測定時需先采用 TLC 進行分離, 不僅 費時、 費力, 且在脂肪酸甲酯化回流過程中可能造成 合成結(jié)構脂質(zhì)中短碳鏈脂肪酸損耗, 同時

12、 GC 檢測要 求較高溫度易使多不飽和脂肪酸發(fā)生變化造成定量 不準 1012 。采用氣相色譜法測定脂肪酸種類及其位 置分布存在一定局限性。首先, 短鏈脂肪酸甲酯揮 發(fā)性較強, 在酯化介質(zhì)中回流時可能會損耗掉 12 ; 其次, 在甲酯化過程中不飽和脂肪酸可能被降解, 同 時結(jié)構發(fā)生改變 13 。油脂脂肪酸經(jīng)衍生化后再用 HPLC 分 析, 彌 補 GC 存 在 缺 點, HPLC 方 法 不 會 破 壞脂肪酸衍生物, 有利于進一步分析脂肪酸異構體, 在 生 物 體 系 中 已 有 很 好 應 用 1415 。HPLC 法 與 傳 統(tǒng) GC 法相比, 雖測定效果相當, 但方法簡單易行, 省 去傳統(tǒng)

13、 GC 法繁瑣費時 TLC 分離步驟, 采用少量油樣 和脂肪酶就可進行位置分布測定, 同時使 HPLC 法對 油脂脂肪酸位置分布測定成為可能。HPLC 法檢測油 脂脂肪酸位置分布, 首先對標準甘油三酯進行皂化反 應, 使其形成游離脂肪酸后, 再進行衍生化反應, 生成 苯乙酰甲酯, 然后通過 HPLC 分析就可測出油脂所有 脂肪酸組成。如果所分析樣品是脂肪酸和甘油三酯混 合物, 需同時進行兩個衍生化反應, 即:對樣品直接進 行衍生化反應, 可測出混合物中游離脂肪酸組成; 對 樣品進行皂化、 衍生化反應, 所測結(jié)果減去游離脂肪 酸值, 便可計算出甘油三酯脂肪酸組成。超 高 效 液 相 色 譜 (U

14、PLC與 HPLC 相 比, 大 大 提 高分離速度和靈敏度。采用具 Sn1, 3位專一性脂肪 酶對甘油三酯進行部分水解, 形成游離脂肪酸和甘油 酯混合物, 然后利用 2 溴苯乙酮對混合物中游離脂 肪酸直接進行衍生化, 形成苯乙酰甲酯; 同時對另一 份混合物進行皂化, 提取出游離脂肪酸后再進行衍生 化反應。此法是利用 2 溴苯乙酮僅與游離脂肪酸而 不與酯化脂肪酸作用特點, 建立一種簡單、 高效液相 色譜 (HPLC 分析方法, 不但可對甘油三酯脂肪酸位 置分布進行測定, 又避免 GC 法缺陷。3 脂肪酸位置分布與油脂理化性質(zhì)關系天然植物油脂主要脂肪酸為 C 16 0、 C 18 0、 C 18

15、 1、 C 18 2、 C 18 3酸及少量 C 20C24脂肪酸, 其中以不飽 和脂肪酸為主, 尤以 C 18 1, C 18 2酸居多。不同來源 油脂因各種脂肪酸含量不同, 及脂肪酸碳鏈長短、 雙 鍵數(shù)、 雙鍵位置不同而呈現(xiàn)不同化學和物理性質(zhì)。目 前國外研究表明, 脂肪酸在甘油三酯中位置分布是研 究油脂營養(yǎng)一個重要影響因素。脂肪酸在甘油三酯分 布并不呈隨機性, 而按照一定規(guī)律分布; 且與品種、 來 源等密切相關。如花生油 50% C 18 2酸分布在 Sn2位, 大豆油 57.14% C 18 1酸和 37.65% C 18 2酸分布 在 Sn2位, 玉米油 43.40% C18 2酸分布

16、在 Sn2位, 菜籽油 53.97% C18 2酸分布在 Sn2位, 茶油 36.67% C 18 1酸和 66.67% C18 2酸分布在 Sn2位。這說明 天然植物油甘油三酯中不飽和脂肪酸 (C18 1、 C 18 2 分布在 Sn2位上比分布在 Sn1, 3位上要多, 而飽和 脂肪酸 (C16 0、 C 18 0 則在 Sn2位上分布很少, 其主 要是分布在 Sn1, 3位上。脂肪酸在甘油三酯位置分 布決定甘油三酯吸收代謝及其油脂應用價值, 例如棕 櫚酸是人乳主要脂肪酸組分 (占脂肪酸總質(zhì)量 25% , 其中 70%以上位于 Sn2位置, 被體內(nèi)胰脂酶水解為 2 甘油一酯后, 與膽汁鹽形

17、成乳糜微粒而被機體吸 收。從吸收角度看, 人體對不同脂肪酸組成甘油三酯 消化吸收也有所不同, 如不飽和、 及中鏈脂肪酸比長 鏈飽和脂肪酸更易吸收, Sn2位上脂肪酸比 Sn1, 3位上脂肪酸更易吸收等。植物油由于不飽和脂肪酸 含量高, 且主要分布在 Sn2位上, 因此較易于消化吸 收 1617 。而牛乳和嬰兒配方乳中棕櫚酸主要分布在 Sn1, 3位, 其被胰脂酶水解為游離脂肪酸, 易與 Ca 2+形成鈣皂, 不能被人體很好吸收利用 78 。研究也發(fā) 現(xiàn), 若硬脂酸處 Sn1, Sn3位時, 不具有升高血脂和 膽固醇作用, 而位于 Sn2位時則與 C 14 0、 C 16 0酸一 樣具有升高血中

18、膽固醇作用。另外酰化位置對血漿脂 肪酸分布也有重要影響 18 。故油脂中脂肪酸組成固 然重要, 但脂肪酸位置分布也不容忽視, 為此需對油 脂的脂肪酸位置分布進行測定 1920 。參考文獻 1 張根旺 . 油脂化學 M. 北京:中國財政經(jīng)濟出版社, 1999. 2 Swern D. Baile s Industrial oil and fat products M. Vol 1, 1979. 3 William C Byrdwell. Atmospheric pressure chemical ionization mass spectrometry for analysis of lipid

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