甘油二酯的功能及安全性评价研究进展

李熠阳 王远亮

（湖南农业大学食品科技学院，湖南 长沙 410128）

甘油二酯的功能及安全性评价研究进展

李熠阳 王远亮

（湖南农业大学食品科技学院，湖南 长沙 410128）

甘油二酯因其独特的代谢途径而具有多种生理功能。近年来，甘油二酯被广泛使用，日益受到人们的关注和重视。文章综述近年来中国有关甘油二酯的制备方法、生理功能、代谢机制、安全性评价及对肠道微生物的影响，并展望甘油二酯的应用和研究前景。

甘油二酯；生理功能；代谢机理；安全性评价

甘油二酯（diacylglycerol，DAG），是由两分子脂肪酸和一分子丙三醇酯化后获得的产物，作为功能性油脂已经被认定为 GRAS（generally recognized as safe）食材［1］。研究［2］表明，DAG具有两种不同的立体异构体，分别为1，2－DAG和1，3－DAG，其中1，3－DAG是甘油端的羟基上结合了两分子的脂肪酸而形成的。通常在天然油脂中DAG的含量较低，而获得富含DAG油脂的要点在于制备DAG，目前常用的制备方法有油脂甘油与脂肪酸酯化法、油脂选择水解法和生物酶解法［3－5］。DAG作为一种公认的安全无副作用的油脂，不仅具有抗静电性和润滑性，还具有易吸收、加工条件温和、营养丰富等诸多优点，在医药工业、日用化工行业、化妆品行业、食品工业也有广泛的应用［3］，文章阐述了DAG的功能、安全性评价与应用现状，旨在为DAG这一新型功能性油脂的研究利用提供参考。

1 DAG的制备方法

1.1 油脂的甘油醇解法

甘油醇解法是目前工业生产单甘酯最主要的方法之一［3，4］。该方法是在200～250℃的高温条件下，采用无机碱性催化剂并通过惰性气体的保护，将甘油三酯和过量的甘油发生反应。反应产物中含约40%～50%的单甘脂和约40%的DAG酯，其中，DAG是作为高纯单甘酯的副产品得到的。

1.2 甘油与脂肪酸酯化法

该方法是在脱水的条件下，利用碱性脂肪酶催化甘油和油酸进行酯化反应制取甘油二酯［5］，其n甘油∶n油酸＝1.0∶1.7，反应温度40℃，反应时间48h，酯化率可达96%，DAG含量60%左右。

1.3 酶法

该方法制备DAG是利用甘油三酰酯水解酶作为催化剂，催化油脂水解为甘油和脂肪酸，从而得到DAG［7］。

2 DAG的生理功能

2.1 改善餐后血脂

研究［6］表明，多项血脂蛋白（如高密度脂蛋白的降低和低密度脂蛋白的升高）和餐后的高血脂会提高冠心病的发病率。Tomonobu K等［7］采用随机、双盲对照的方法，对43名健康人体分别摄入DAG和甘油三酯（TG）油之后的血脂水平进行比较。结果显示，受试者在摄入DAG后，其RLP－C、TG和CM－TG水平显著降低，尤其是对空腹血脂水平高的人，作用更为明显，这说明DAG有改善餐后血脂的功效。

2.2 控制体重

瘦素是一种主要与机体能量代谢有关的激素，其对脂肪及体重的调控功效已被多项研究证实［8］。Takatoashi等［9］通过测定TAG喂食组与DAG喂食组的瘦素水平及血清胰岛素水平，以研究DAG控制体重的机制。结果显示，TAG组受试物的瘦素水平比对照组高10倍，胰岛素水平比对照组高3.9倍，甚至出现了高胰岛素血症受试物，而DAG组受试物并未出现此种状况，且显示瘦素水平的增高。这些结果表明DAG能对受试物的体脂聚集起到抑制作用，从而起到控制体重增长的作用。

2.3 预防动脉血栓

Ijiria Y等［10］对小鼠进行了一项DAG饮食与动脉血栓形成关系的试验。试验动物选取6周龄有LDLR和apoE缺陷的小鼠，将其随机分为4组，分别给予4种饲料进行喂养，即：低脂组，给予小鼠不含胆固醇、7%脂肪的饲料；DAG组，给予小鼠20%的DAG、0.05%胆固醇的饲料；TG组，给予小鼠20%的TAG、0.05%胆固醇的饲料；高脂组，给予小鼠0.05%胆固醇和20%脂肪。结果显示动脉血栓形成程度由轻到重依次是DAG组、低脂组、高脂组和TG组，其中DAG组与低脂组的血栓面积相当。这表明DAG饮食可在一定程度上对动脉血栓的形成起到了预防作用。

3 DAG在体内代谢机理的研究

Takatoshi等［11］利用小鼠模型试验对DAG的作用原理进行了研究与分析。研究内容包括观察低脂、TAG高脂和DAG高脂饮食对肥胖的影响，并分析多种器官内与能量代谢相关基因的表达。同时也研究了骨骼肌、脂肪组织、肝脏、肠等基因在肥胖早期时的变化，还分析了肠腔的消化物以研究DAG在小肠内的代谢特征。结果表明，摄入甘油三酯8个月后，试验小鼠的重量和其体内脂肪相比摄入DAG组有明显增高；在喂食DAG10d后体内脂肪和重量都没改变时，与脂肪代谢相关基因加速表达，如ACO（酰基辅酶A氧化酶）基因、UCP－2mRNA（解偶联蛋白－2）的水平在小肠内显著提高，而在骨骼肌、脂肪组织、肝脏、肠中的表达无明显差异。因此，摄入DAG可有效减少体内脂肪积聚，这些功效与DAG的代谢特点密不可分。

为了解DAG对脂代谢影响的机理，Murase T等［12］通过研究在空肠内输入DAG几分钟后其在小肠里的代谢状况，以研究DAG的代谢特点。结果表明，DAG组在肠腔内产生的FA（游离脂肪酸）和1－MG（1－单甘脂）或3－MG（3－单甘脂）分别是TG组所降解的FA（游离脂肪酸）和2－MG（2－单甘脂）的7.0和9.1倍，在小肠黏膜的上皮细胞内则是2.8和7.5倍。相对于TG的主要代谢产物2－单甘脂而言，DAG的代谢产物1－单甘脂和3－单甘脂对小肠粘膜细胞的 MGAT（甘油－酯酰基转移酶）亲和力较低。在小肠上皮细胞内，TG能够重新通过2－单甘脂与游离脂肪酸合成成为血脂，而摄入的DAG在小肠内被分解为难以再合成脂肪的1－MG或3－MG和脂肪酸，再加上DAG水解产物FA经β－氧化途径被分解并释放出能量，因此DAG分解产物利用率极高很少在体内蓄积。

DAG在小肠内水解为1－MG（1－单甘脂）和FA（游离脂肪酸），由于1－MG与2－MG中的脂肪酸与甘油结合的位置不同，因此1－MG作为中性脂肪合成原料合成脂肪的速度较为迟缓，而FA经β－氧化途径被分解并释放能量，从而在体内很少储存；此外，1－MG不能与FA结合重新合成TG，肠道中TG含量减少，因此血脂和体内未被利用而成为脂肪的中性脂肪减少［13，14］。有关DAG是通过哪些转录因子调节脂代谢相关基因的表达、信息传递是通过何种信号转导通路、以及除影响脂代谢之外还有何种作用这些问题现在还没有解决，有待更深一步的研究。

4 DAG对肠道微生物的影响

目前，DAG的研究主要集中体现在生理功能评价和安全性评价［15］两个方面，而安全性评价又多集中于DAG对受试动物肝脏的影响，仅有少量研究着眼于DAG对脑神经反射及其对基因表达的影响［16］。

在以往对人体内肠道微生物的研究［17］中，常将两者的关系归纳为互惠共生或共栖的关系，即宿主在为肠道微生物提供适宜的栖息环境的同时，选择性的接受微生物在肠道内定植。但是互惠共生不能完全准确的表述人体和其他个体与肠道微生物群落之间的关系。目前有些科研学者［18］认为人体肠道微生物群落可看作人体的一个器官，这是因为微生物群落是由多种细胞系组成的，且细胞间和与宿主之间有信息交换能力；能调控与代谢相关的化学转换过程；可以经过自身复制来维持和修复自身；能够调控能量代谢。

现阶段，为验证肠道微生物为“功能性器官”［19］，部分研究［20］集中于肥胖的形成因素与肠道微生物的关系之上，提出了几种推测：① 肠道微生物能利用体内未能消化完全的多糖，可给人体提供额外能量，而短链脂肪酸作为其代谢产物，可以诱导脂肪的形成。② 间接测热法显示，与对照组相比，接种细菌后的小鼠的代谢率、三羟酸循环都有明显提高，但ATP并未增加。即机体的无效循环增加，多余的能量以脂肪的形式储存，使肥胖的发生几率增加。③ 电镜观察，肠道细菌能使肠道微绒毛下微血管密度增加，可能有利于能量的吸收。④ 机体中，脂蛋白脂肪酶（LPL）能介导脂肪组织蓄积TG。微生物能抑制肠内上皮对Fiaf（循环LPL抑制因子）的表达。因此，肠道微生物通过这一途径间接影响了TG的蓄积。

综上所述，DAG作为一类功能性油脂，其抑制TG的功能已经被基本认可，而肠道微生物对TG的抑制功能尚未明确，所以希望通过已知的事实（DAG的功能）来确定未知的作用机理（肠道微生物与肥胖因素的关系）。即通过30d小鼠的DAG饲喂试验，通过分析其肠道微生物的变化情况，血糖血脂变化情况以及内脏器官的功能性变化（主要是肠绒毛的变化），以验证DAG是否是通过影响肠道微生物进而影响有关肥胖的因素；同时，从肠道微生物的变化情况还有肠道及其附属器官的功能性变化，分析其是因改变三羧酸循环还是因改变肠道组织结构来影响人体对脂肪吸收利用。

5 DAG的安全性评价研究

5.1 膳食毒性

DAG食用油的食品安全性已相继被美国相关部门、日本政府、FAO／WHO食品添加剂联合专家委员审查通过，评定为安全的。这表明DAG在人体日常使用范围内无毒害作用［7］。Soni试验室［1］用含5.3%DAG油脂的饲料对大鼠进行喂养试验，为期2年，未观察到与DAG相关的毒理学效应。

Yasunaga K等［7］进行了一项为期12周的人体试验，分为对照组和试验组，分别摄入0.5g／（kg·d）的TG和DAG。结果显示，两组受试对象在临床症状及身体主诉方面无明显差异，未观察到不良效应，表现出人体对DAG具有良好的耐受性。

5.2 致癌性

针对DAG的致癌性，美国 WIL试验室［14］对此展开了一项为期24个月的大鼠喂养试验。试验分为A、B两个大组，A组设 TG组（5.5%TG ）、低 DAG组（4.5%TG，1%DAG）、中 DAG组（2.75%TG，2.75%DAG）、高 DAG组（5.5%DAG）4组，每小组含雌、雄大鼠各50只，用总脂肪含量5.5%的饲料对其实施限食喂养（雄性与雌性分别20，15g／d），结果未显示DAG含量增加对大鼠的肿瘤发病率有影响；B组设TG、DAG两小组，每小组含雌、雄大鼠各50只，分别用含量5.5%TG和5.5%DAG的饲料对其实施不限食喂养（雄性23～27g／d，雌性16～20g／d），结果未表现两组的肿瘤发生率有差别。综合A、B两组试验结果，未发现DAG会增加肿瘤的发生率。

6 DAG的应用前景

研究［21］指出，DAG经摄入后可降低受试物血清的TG含量，从而在防治肥胖、糖尿病、高脂血症、脂肪肝等营养相关的慢性代谢性疾病方面起到积极的作用。目前，DAG已在食品工业中的应用有：作为乳化剂应用到焙烤制品［22，23］；作为促溶剂应用到速饮饮品中［24］；作为保鲜剂应用到食品保鲜中［25］，作为具备治疗作用的DAG营养素制剂低热量食品、营养保健品中［26，27］。DAG不仅能满足人们对油脂的口感、色泽、风味、营养保健等要求，而且最大限度的降低了脂肪的不利影响，其生理保健功能的多样性及优越性，决定了其具备良好的开发及使用价值。DAG也可作为理想的栓剂、乳剂、粉剂应用在制药工业中［28－30］。在化妆品工业中，DAG可用作乳化剂、稳定剂、润湿剂［31］。

因此，DAG作为一种在化工、医药、食品等行业具备广阔用途的多功效添加剂，其现有的应用水平远未达到其潜在水平。导致这种状况出现的原因是多方面的，其中最主要原因就是各公司将其先进的生产应用技术作为商业机密保存起来，且因生产量过低远不能满足市场的需求，从而导致其价格昂贵，这在较大程度上限制了对DAG的应用。中国粮油学会已经将DAG等适合不同消费群体的功能性油脂生产列为2020年中国中长期发展规划油脂研究的主攻方向［32］。随着国家的日益重视及全民营养保健意识的不断提高，DAG因其独特的生理保健功能，将会有广阔的应用前景。

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Functions and safety evaluation of diacylglycerol

LI Yi－yang WANG Yuan－liang

（College of Food Science and Technology，Hunan Agricultural University，Changsha，Hunan410128，China）

Diacylglycerol（DAG）has various physiological functions for its unique metabolic pathways.In recent years，it has been widely－used and has attached more and more attention.The paper summarizes the physiological function，possible metabolic mechanism and prospect of DAG.

diacylglycerol；physiological function；metabolic mechanism；safety evaluation

10.3969／j.issn.1003－5788.2012.03.069

湖南省科技计划重点项目（编号：2011NK2004）

李熠阳（1988－），女，湖南农业大学在读硕士研究生。E－mail：toto.rice＠hotmail.com

王远亮

2012－02－15