《Food Quality and Preference》：FRET/SAXS integration reveals the digestion-absorption trade-off driven by dynamic self-assembly of human milk triacylglycerols
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本研究通过荧光共振能量转移（FRET）和小角X射线散射（SAXS）技术，揭示了人乳甘油三酯（OPL、OPO、LPL）自组装动态与消化吸收的构效关系。OPL因不对称sn-1,3酰基结构呈现更快的脂解速率和更早的微胶粒形成，但其结构松散导致黏液扩散效率降低，表明消化效率与吸收存在动态平衡。该发现为婴儿配方奶粉设计提供新理论。
Xinggang Ni|Quanzhang Li|Yong Sun|Zeyuan Deng|Jing Li
南昌大学食品科学与资源国家重点实验室，中国江西省南昌市330047
摘要
本研究结合了荧光共振能量转移（FRET）和小角X射线散射（SAXS）技术，实时揭示了人乳中的三酰甘油（TAG）自组装动态如何调节消化和吸收过程。在三种主要的人乳TAG——1-油酰-2-棕榈酰-3-亚油酰甘油（OPL）、1,3-二油酰-2-棕榈酰甘油（OPO）和1,3-二亚油酰-2-棕榈酰甘油（LPL）中，OPL表现出约20%更快的脂肪分解速率和更快的胶束形成速度（IRhB/IFITC在60分钟内达到稳定，RSD < 5%），这可能是由于其不对称的sn-1,3酰基链结构所致。然而，OPL形成的胶束具有约25%更低的分子堆积密度（qmax）和约20%更低的界面稳定性（KPorod），低于OPO/LPL。这种“快速组装-松散结构”的特性导致OPL消化产物在黏液中的扩散速度慢约10%，表明尽管OPL的消化效率较高，但其吸收受到在黏液中易分解的不稳定自组装的阻碍。这些发现揭示了由脂质分子结构驱动的消化与吸收之间的先前未被认识到的拮抗关系，为婴儿配方奶粉中脂质成分的设计提供了新的见解。
引言
作为婴儿能量的关键来源和营养素，人乳中的脂质具有独特的三酰甘油结构——特别是sn-2位置的棕榈酸富集，这已被证明能显著提高脂肪消化效率并降低钙皂形成的风险（Zhang等人，2023年）。近年来，基于人乳脂质结构特性的婴儿配方奶粉开发取得了显著进展（Wang等人，2024年）。值得注意的是，像1,3-二油酰-2-棕榈酰甘油（OPO）这样的结构化脂质，模仿了母乳中的sn-2棕榈酸位置，表现出比传统脂质更优越的消化和吸收特性（Shen等人，2021年）。然而，大多数现有研究仅关注简化的消化终点指标，如脂肪分解速率、颗粒大小和ζ电位，而忽略了脂质消化过程中动态自组装行为对营养吸收的调节作用（Hur等人，2011年）。值得注意的是，在胆盐的作用下，三酰甘油消化产物可能通过两种竞争途径进行自组装：一种是形成松散无定形胶束的解聚途径，另一种是形成密集有序液晶结构的模板化途径（Cholakova和Denkov，2024年；Sadeghpour等人，2018年）。这种“组装途径的分歧”可能导致不同人乳三酰甘油衍生的消化产物在结构上存在显著差异，例如不对称的1-油酰-2-棕榈酰-3-亚油酰甘油（OPL）与对称的OPO和1,3-二亚油酰-2-棕榈酰甘油（LPL）（Woo和Lee，2014年）。
胰脂肪酶介导的脂质消化形成的胶束产品的纳米结构特征（如大小、堆积密度和界面稳定性）可能影响其在黏液屏障中的扩散，从而影响肠上皮的吸收效率（Phan等人，2014年）。传统研究依赖于体外消化模型和高效液相色谱（HPLC）等终点技术，这些方法可以量化脂肪分解速率，但无法解析自组装的实时动态及其结构-功能关系（Rede等人，2025年）。荧光共振能量转移（FRET）和小角X射线散射（SAXS）的联合应用为解决这一挑战提供了新方法。FRET能够实时监测自组装过程中的分子间相互作用动态（Gravier等人，2014年），而SAXS可以无创地表征纳米结构的变化（Di Cola等人，2016年）。两者结合使用，可以构建一个动态映射模型，将分子相互作用强度与纳米结构转变联系起来，实现组装动力学与结构参数的实时耦合，最终揭示不同三酰甘油如何通过自组装行为调节扩散和吸收（Lee等人，2013年）。
本研究旨在阐明人乳三酰甘油的自组装行为如何调节脂质消化和吸收的调控机制。通过结合FRET和SAXS技术，我们阐明了三酰甘油动态自组装中的结构-功能关系。使用OPL、OPO和LPL（人乳中最丰富的三酰甘油）作为模型化合物，建立了一个体外消化-扩散系统。FRET实现了对脂质自组装动态的实时监测，而SAXS提供了纳米尺度的结构表征，从而能够在分子水平上详细分析胆盐介导的自组装过程。此外，还使用Transwell扩散模型和多颗粒追踪系统系统评估了自组装特征与黏液渗透之间的关系。我们的结果表明，与OPO和LPL相比，OPL表现出更快的脂肪分解动力学和更快的胶束形成速度，但其形成的胶束具有更低的分子堆积密度和界面稳定性。这种快速组装但结构松散的特性导致OPL消化产物在黏液中的扩散效率降低，突显了消化效率与吸收之间的权衡。本研究首次揭示了人乳三酰甘油通过调节自组装稳定性来实现消化效率与吸收平衡的分子机制，为婴儿配方奶粉中脂质的设计提供了理论指导。
化学物质和试剂
OPL、OPO和LPL从Larodan（瑞典）购买；猪胃黏膜来源的胃蛋白酶（77,160, 500 U/mg）、Rhizomucor miehei来源的脂肪酶（80,484, 50 U/mg）、猪胰腺来源的胰酶（P7545，83 U/mg）、牛胆汁提取物（B3883，1 mmol/g）以及脂肪酶抑制剂4-溴苯硼酸（4-BPB）从Sigma-Aldrich（意大利）获得；荧光异硫氰酸酯（FITC）、罗丹明B（RhB）、α-棕榈酸酯（MP）、十八烷胺（ODA）、4-二甲氨基吡啶（DMAP）等试剂也来自Sigma-Aldrich。
有无胆盐介导下人乳三酰甘油消化的差异
胆盐是肠道脂质消化的关键驱动因素，不仅通过降低界面张力促进脂质滴的乳化，还通过自组装机制动态调节水解产物的胶束化，从而影响脂质的消化和吸收（Macierzanka等人，2019年）。薄层色谱（TLC）分析（图1a）显示，三种主要的人乳三酰甘油（OPL、OPO和LPL）表现出相似的
结论
本研究结合了多尺度技术（FRET和SAXS），阐明了消化诱导的自组装与人乳三酰甘油在黏液中的扩散之间的拮抗关系。在测试的三种三酰甘油（OPL、OPO和LPL）中，具有不对称sn-1,3酰基链的OPL表现出最快的脂肪分解速率（I60时FFA释放率为72.80% ± 3.37%；相比之下，OPO为54.12% ± 2.70%，LPL为53.86%）和最快的自组装动力学（IRhB/IFITC在60分钟内达到稳定）
CRediT作者贡献声明
Xinggang Ni：撰写初稿、可视化、验证、监督、方法学设计、实验研究、数据分析、概念构思。Quanzhang Li：验证、方法学设计、实验研究。Yong Sun：验证、方法学设计。Zeyuan Deng：撰写与编辑、验证、项目管理、资金筹集。Jing Li：撰写与编辑、验证、资源协调、项目管理、资金筹集、概念构思。
利益冲突声明
作者声明他们没有已知的可能会影响本文研究的财务利益或个人关系。
致谢
本研究得到了江西省财政科技专项（ZBG20230418011）、江西省重点研发计划（20223BBF64002）和国家重点研发计划（2023YFF1104502）的支持。
