酶法制备光皮梾木果油二酰基甘油及其综合品质评价研究

《Food Chemistry: X》：Enzymatic preparation and quality evaluation of diacylglycerol-rich Swida wilsoniana fruit oil

本研究为提升木本油料资源附加值，探索了一种以光皮梾木果油为原料，通过两步酶解-酯化法制备二酰基甘油(DAG)的新策略。研究成功优化了工艺条件，获得了DAG含量高达72.99%的产品，并系统评估了精炼及酶催化过程对油脂理化指标、脂肪酸组成、生育酚含量、氧化稳定性及风味物质等关键品质的影响。结果表明，该方法可行，且获得的产品具有优异的综合品质，为功能油脂产品的开发提供了新思路。

　　

在追求健康饮食的当下，油脂的“结构”正成为科学家们关注的焦点。我们日常食用的油脂，其核心成分主要是甘油三酯(TAG)，而它的“近亲”——二酰基甘油(DAG)，却因其独特的代谢途径和健康益处受到青睐。研究表明，当食用油中DAG含量高于40%时，每日摄入2.5克，就能促进餐后脂肪代谢，抑制脂肪堆积，对预防和控制高血脂、脂肪肝及心脑血管疾病具有潜在作用。然而，在大多数天然动植物油中，DAG的含量极低（即使在含量最高的棕榈油中也不超过10%），这使得开发富含DAG的功能性油脂成为食品与健康领域的重要课题。

我国特有的木本油料——光皮梾木果油，以其高不饱和脂肪酸含量（76.02%-82.43%）和超过百年的食用历史，展现出了作为制备DAG理想原料的潜力。它本身就具有降血脂、预防动脉粥样硬化等功效。那么，能否以这种优质油为“画布”，通过生物技术“绘制”出高DAG的功能性油脂呢？这正是《Food Chemistry: X》期刊上发表的这篇研究要解答的核心问题。目前，虽然制备DAG有化学法和酶法，但化学法存在反应选择性差、易产生异构体混合物、高温可能破坏营养成分等缺点；而酶法条件温和、选择性高、产品纯度好，更符合绿色化学原则。然而，针对光皮梾木果油制备DAG的关键参数优化、催化剂选择及反应路径等系统研究尚属空白。

为了填补这一空白，研究人员系统性地开展了工作。他们采用了优化的两步酶法（水解-酯化）进行制备，并运用超高效液相色谱-四极杆飞行时间质谱(UPLC-QTOF-MS)、气相色谱(GC)、气相色谱-离子迁移谱联用(GC-IMS)、氧化稳定性测定仪(Rancimat)等多种关键技术方法，对粗油、精炼油及其对应的DAG产品进行了全面的品质分析与比较。研究中使用的光皮梾木果油原料由湖南省林业科学院国家木本油料资源利用重点实验室提供。

研究结果

3.1. 影响光皮梾木果油水解过程的因素

研究人员探究了时间、温度、加水量和加酶量对水解率的影响。发现Lipozyme? RM IM酶对光皮梾木果油的水解效果最佳，在反应时间24小时、温度60°C、加水量60%、加酶量5%的条件下水解率最高。这主要归因于该酶具有Sn-1，3位特异性，并对不饱和脂肪酸有较好的选择性。

3.2. 影响光皮梾木果油脂肪酸酯化过程的因素

在酯化反应中，Lipozyme? RM IM和Novozym? 435两种酶的催化效果较好。通过优化反应时间、底物摩尔比、加酶量和温度，发现以Novozym? 435为催化剂，在反应时间8小时、底物摩尔比（脂肪酸:甘油）1:1、加酶量3%、温度50°C的条件下，获得的DAG含量最高，达到72.99%。

3.3. S-DAG的甘油酯组成分析

通过UPLC-QTOF-MS对最优条件下制备的S-DAG（结构型二酰基甘油）进行分析，共鉴定出138种甘油酯。其中，DAG是主要成分，占甘油酯总量的73.0%，包含50种脂质分子。含量最高的两种DAG分子分别是DAG 36:4 (C₃₉H₆₈O₅)和DAG 36:3 (C₃₉H₇₀O₅)。

3.4. 酯化反应热力学和动力学模拟

通过对反应速率与温度关系的分析，计算出Novozym? 435催化酯化反应的活化能(E_a)为10.33 KJ/mol，低于Lipozyme? RM IM催化反应的活化能(10.58 KJ/mol)。同时，通过Lineweaver-Burk双倒数图分析，得到Novozym? 435的米氏常数(K_m)更小，表明其对底物的表观亲和力更强，催化效率更高，这与实验结果一致。

3.5. 光皮梾木果油及其DAG的比较评价

3.5.1. 理化指标测定

粗油、精炼油、粗油-DAG和精炼油-DAG的色泽、透明度、酸价、皂化值和碘值等理化指标均符合国家标准(GB 2716-2018)。精炼和酶催化反应会使油的颜色变浅、透明度增加。

3.5.2. 脂肪酸组成分析

四种油样的主要脂肪酸均为亚油酸(C18:2)、油酸(C18:1)和棕榈酸(C16:0)，其组成比例非常相似。这表明精炼过程和酶催化反应对油脂本身的脂肪酸组成影响很小。

3.5.3. 生育酚含量测定

粗油中总生育酚含量最高（5020.018 mg/100g），其中δ-生育酚含量最丰富。精炼处理后，总生育酚含量显著下降，保留率仅为47.3%，且α-生育酚未被检出。酶催化反应后，生育酚含量也有不同程度的下降。这主要归因于精炼过程中的高温、吸附剂以及酶催化过程中的间接氧化和洗涤损失。

3.5.4. 氧化稳定性分析

粗油的氧化诱导时间(OSI)超过24小时，氧化稳定性优于大多数油脂。经过精炼和酶催化反应后，油的氧化诱导时间变短，稳定性下降。这可能与加工过程中的高温导致油脂氧化有关，且DAG产品中单酰基甘油(MAG)含量较高，其单一酯键在加热条件下比DAG和TAG更易被破坏。

3.5.5. 挥发性风味化合物分析

利用GC-IMS技术分析发现，粗油中挥发性风味物质含量最高、风味最强，其次是粗油-DAG。精炼处理和酶催化反应均会不同程度地降低风味物质的种类和含量。粗油中的主要风味物质为烯烃、苯环类、酮类和酯类化合物。酶催化后，油中烯烃和酯类化合物含量增加，可能带来更纯净的风味和增强的果香；而精炼后，酮类和醛类化合物增加，可能带来更明显的氧化风味，削弱原有的果香特征。主成分分析(PCA)也证实，精炼过程和酶催化过程均会对光皮梾木果油的挥发性风味物质产生显著影响。

结论与重要意义

本研究成功建立了一套通过两步酶法从光皮梾木果油高效制备二酰基甘油(DAG)的工艺，并首次从动力学机制和整体品质演变的角度，明确了酶法制备DAG的工艺-品质关联框架。研究证实，利用Lipozyme? RM IM和Novozym? 435的组合催化，可以高效地实现水解和酯化反应，为同类油脂的结构改性提供了高效的生物催化解决方案。最终获得的DAG产品含量高达72.99%，且各项理化指标均符合食品安全标准。

然而，研究也清晰地指出了该工艺的关键局限性：无论是精炼预处理还是酶催化，都会不可逆地降低油脂中总生育酚含量和氧化稳定性，且精炼步骤会显著削弱其原有的风味复杂性。这揭示了当前工艺在追求高DAG产率的同时，是以牺牲部分天然活性成分和风味物质为代价的，表明在营养和感官品质保留方面仍有优化空间。

这项研究的意义在于，它不仅验证了以光皮梾木果油为原料制备高品质DAG的技术可行性，为提升这种特色木本油料的附加值、开发新型功能性油脂产品指明了方向，更重要的是，它通过系统的品质对比，为未来工业化实践中如何平衡“功能性”与“天然性”提供了关键数据和理论依据。例如，为最大程度保留活性物质，建议优先选用未精炼的粗油作为DAG制备原料。未来，开发温和的精炼技术、探索直接对未精炼原料进行酶法改性的工艺，以及在反应体系中添加外源天然抗氧化剂等措施，将是优化该技术路线、生产出兼具高DAG含量与优异营养感官品质产品的重点研究方向。