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生物工程在油脂化学工业中的应用——中链脂肪酸甘油酯

2018-07-27下载文件:暂时没有下载文件
生物工程在油脂化学工业中的应用——中链脂肪酸甘油酯
常致成
摘要: 综述了中链脂肪酸甘油三酯(MCT ) 的开发历史、制备、物化性质及其来源。MCT 能抑制肥胖和控制组织中的胆甾醇沉积物, 还能降低血清胆甾醇。MCT 作为快能量与高能量的来源无疑是长链脂肪酸甘油酯(LCT ) 的代替物, 同时阐述了它在医学、营养及化妆品中的应用进展。
关键词: 中链脂肪酸甘油三酯; 长链脂肪酸甘油酯; 医学; 营养; 化妆品; 应用进展
中链脂肪酸甘油三酯(MCT ) 的定义因研究人员的不同而异, 一般定义为己酸(C6) 到月桂酸(C12)组成的甘油三酯。低于己酸构成的甘油三酯为短链脂肪酸甘油三酯(SCT ) , 高于月桂酸组成的甘油三酯称为长链脂肪酸甘油三酯(LCT )。
含辛酸与癸酸的单—甘油二酯作为胆甾醇溶剂用在医治胆甾醇结石, 这种单酯在医学应用中具有独特溶解的性质。其二元醇和多元酵的单酯有可能作为油与水系统的共溶剂, 用于医学、医药领域。用于改进甘油三酸酯性质的作用主要是辛酸和癸酸的结构类脂物, 除了特殊的营养和饮食需要外, 还用于营养过度。
在日化产品也已得到普及使用, 美、英、法、德、日、加拿大、荷兰等国的学者对甘油辛癸酸酯这类产品在人体消化吸收、生理特性、营养药理学特性及在化妆品、药品、特殊营养食品等方面的应用研究是很广泛的。这一产品已被列入美、日的药物质索引和英国的药物丛书中。
1.MCT 研究开发的历史沿草[1 ]
自从Han s Raun itz 及其同事开始研究辛酸和癸酸组成的特殊油脂以来, 他们把MCT 和LCT 的术语分别定义为中链脂肪酸甘油三酸酯和长链脂肪酸甘油三酸酯。直到今天这个术语已成为学术领域中承认的专门术语。
Sen io r 论述了很多早期关于MCT 的人和动物研究工作的进展。Babayan 也论述了这种独特类脂物的各种用途及应用的报道。
1951 年在美国, 用放射性同位素标识的各种脂肪酸投药给大白鼠时发现, 碳数12 以下的脂肪酸与长链脂肪酸不同, 在胸管淋巴中未发现, 大部分在肛门静脉中发现。同时期, 美国Babayan 等建立了椰子油脂肪酸中尚未利用的辛酸和癸酸的工业生产方法, 并开始了应用开发工作。1955 年Kan tz 等在动物试验中未发现副作用和毒性的基础上, 开始用于人类。60 年代中期Isslbacher 及Greeberger 等关于MCT 在肠道中消化吸收进行了基础研究, Hesh im等对人体的消化吸收、生理特性, 各种疾病的适应性进行了研究。而后陆续广泛地进行了物理化学特性、营养药理学特性、营养生理学特性及药品、化妆品、特殊营养食品等方面的应用研究。分别于1976 年和1985 年二次召开专题国际会议, 一致肯定了甘油辛癸酯这类产品的代谢特色和疗效。
2.MCT 的制造方法[2 ]
甘油辛癸酸酯是以椰子油或棕榈仁油, 山苍子油这类油脂为原料, 经水解、分馏切割, 得到辛酸、癸酸。然后根据需要, 调整二者比例与甘油酯化, 再精制得到产品。其产品的主要指标为:
无色无味的透明液体: 酸值小于015, 含酯量大于99% 以上, 符合国家卫生指标。
在我国曾有采用石蜡氧化分解的C7~ 9酸为原料, 用苯作带水剂, 酯化58 h 以上, 然后脱酸、脱味、脱色, 制得黄色的甘油中碳酸酯。由于苯是有毒介质, 产品色泽深, 有刺激性味, 所以应用受到限制。国内需求仍靠进口。
3.MCT 的物理化学性质
MCT 仅由饱和脂肪酸构成, 凝固点低, 尤其是氧化稳定性良好(表1) 于100℃下用Rancim at 试验法测定, 氧化稳定性约为大豆油的16 倍, 用AOM法测定,MCT 在300 h 以上时过氧化值几乎没有变化, 而大豆油的过氧化值16 h 即达100 m eqök g, 上述情况表明MCT 是难与空气中的氧气进行反应的脂质。
在颜色和气味方面, 与大豆油比较, 完全是无臭、无色的透明液体。此外, 与各种溶剂、油脂类、叔丁基甲氧荃酚, 二丁基甲苯等抗氧化剂、维生素A、E 等维生素类的相溶性很好, 粘度是一般植物油的一半, 延展性、润滑性也比其他植物油好。
由于它碳链短, 在食品添加剂中可作为乳化剂使用, 在水相与油相之间也有较好的互溶性和溶解性。所以它的乳化稳定性、溶解性都优于普通油脂。
4.中链脂肪酸(MCFA) 的来源[3 ]
M iller 等发现有几种Cuphed 是上好的中链脂肪酸(MCFA ) 的来源。从那时起, 欧洲和美国就开始对Cuphed 这个种属的栽培及其脂肪酸的变化进行研究。
Cuphea V isco sissim a J acq 正被开发用以作为辛酸、癸酸、月桂酸和肉豆蔻酸的工业来源。1986 年和1987 年美国农业部(U SDA ) 的开拓性研究以利用种子资源研究这个种属的遗传变异。
据报道, 美国研究了来自七个洲的C. V isco sis2sim e 的42 个种群的脂肪酸及油的百分比变化。这个种群所含的脂肪酸主要是辛酸(18.4% ) 和癸酸(69.9% ) , 其每种脂肪酸百分含量变化范围很窄, 例如, 辛酸16.4%~ 20.4% , 癸酸66.6%~ 71.3%; 月桂酸含量为3.4%。油含量为27.3%~ 33.4%。尽管种群地域分布广, 但它们脂肪酸含量变化很小,可作为中链脂肪酸工业来源的种子资源。
椰子油和棕榈仁油的脂肪酸组成是以月桂酸和肉豆蔻酸为主。但这种脂肪酸油脂的数量还不到世界油脂总量的1ö1 0。西欧用于制造表面活性剂和其他用途的脂肪醇2ö3 是C12~ 14醇。这些醇的原料脂肪酸也是相应的C12~ 14脂肪酸。从战略观点考虑, 如果能将动植物油脂(牛油、大豆油、菜籽油等) 长链脂肪酸组成转变成月桂酸油脂产品的技术, 对提供新原料和减少工业国家的农业过剩将有重大意义。
为了从C18不饱和油脂得到中碳链的脂肪酸甲酯, 国外已首先开发了油酸甲酯和亚油酸甲酯与n—已烯共岐化反应, 选用Mo—Re 二元金属催化剂。油酸甲酯转化成C11~ 13不饱和脂肪酸甲酯的转化率为81% , 占全部酯馏分的68% (重) , 生成C11~ 13混合烯烃时, 亚油酸甲酯的转化率可达90%。副产品C11~ 13混合烯烃利用问题, 能作为烷基苯或烷基酚的烷基化剂有待于进一步深入研究。期望在不久能在工业化条件下大规模实现这种原料结构的转换, 是解决中碳链脂肪酸(酯) 来源的根本途径。
5.MCT 在医学、营养中的应用[4 ]
MCT 已成为对各种吸收不良症的确定疗法。它可以解除吸收不良症患者遭受乳糜尿、脂肪痢、高脂蛋白血症和其他相关病症的痛苦。除对吸收不良症的直接医疗应用和成就外,MCT 由于它的独特物理化学性质以及区别于LCT 的吸收、运输和新陈代谢方面已拓展了它的应用范围。MCT 使肠切除、冠状病态b ipass等病人能容易迅速获得热量补充,MCT 可以用于早产婴儿哺乳、幼儿癫痫和囊肿纤维化病症, 其结果都是令人满意的。另外, 把MCT 确定为有助于许多临床应用的独特的不寻常类脂物。
最近,MCT 应用进展特点表现在如下几个方面:
5.1MCT 可以认为是控制肥胖症的有效类脂物。
5.2MCT 不仅是降低血清胆甾醇的因素, 而且是抑制或限制组织中胆甾醇沉淀物的因素。
5.3MCT 是提供动物与人的快速高能量营养。
5.4MCT 是哺乳新生婴儿营养成分。
5.5MCT 可以治疗幼儿的癫痫病症。
关于婴儿哺乳及大量报道和产品介绍都表明对MCT 作为理想的饮食类脂物具有很大兴趣。MCT可以认为具LCT 所不具备的特性。辛酸与癸酸的衍生物可以变成很好的医疗与营养食品的独特产品。
几年前MCT 被看作是静脉注射液的类脂物,但它的缺点是吸收太快带来麻烦。
有人建议类脂物的用途, 在MCT 和亚油酸酯的基础上改变变化的比率。当降低甘油三酸酯的分子平衡吸收率时, 可以保证供给食品需要的必要脂肪酸。MCT 与亚油酸酯的变化比率为适合预料应用改进的适当选择创造了条件。这种由MCT 和亚油酸酯组成的特别类脂物结构不仅能改进IV , 脂肪乳化, 而且也是肠营养过度和同类应用方面的理想用品。表2 是标准成分, 举例说明对医生和临床研究的选择, 除亚油酸外, 也可用脂肪酸代替物。
作为MCT 改进的另一个衍生物, 基本上是中等链长脂肪酸单甘油酯的产品。这种单甘油酯可以增溶油和水组份。MCT 单甘油酯对安瓿(装一次用量的针剂) 工作是很理想的, 并可以作为油和水溶液组分的增溶剂与吸收剂。静止微生物与抑菌的产品,提高了制备安瓿的机会。安瓿在较低温度下能容易迅速地灭菌。这种单甘油酯对于芳香剂、甾族化合物、染料和香料也是理想的溶剂。因此, 它们在化妆品和洗涤用品工业以及医学领域得到应用。其他单酯如丙二醇和聚甘油衍生物也有相似的特性。
6.甘油辛癸酸酯在化妆品中的应用[5 ]
甘油辛癸酸酯在化妆品中的应用是最广泛的领域。它可以取代白油和羊毛脂。也可代替角鲨烷使用。与角鲨烷相比, 能被皮肤吸收, 并能迅速氧化和代谢, 贮存的趋向很小。它具有乳化稳定作用和抗氧性, 对化妆品的均匀细腻起到了很好的作用。提高了化妆品的质量和贮存期。用于护肤产品中, 能被皮肤吸收, 使皮肤润滑、有光泽, 起到健肤作用, 在防晒剂中, 无油腻感, 用后无不适宜感。在护发用品中, 能使头发光亮、柔滑。在美容品中如口红、唇膏、须膏中,可消除原用羊毛脂的气味, 使基质组织细腻、色素分散均匀、表面光泽提高, 改善了涂抹性, 延长贮存期。正是这些特殊的优良性能, 使它在化妆品中受到重视。
7.结语
近年来, 辛酸与癸酸单甘油二酸酯在溶解人胆甾醇胆石方面得到了应用。M ayo 疹所与威斯康辛大学医学院的研究结果, 已显示出这种产品有效地溶解胆石的安全高效率的特点。开发这种具有独特医疗应用的营养产品的可能性还有许多工作要作。这种单酯用途扩大应用范围, 将无疑地不仅在医疗应用方面, 而且也在其他同类范围得到应用。
医生、营养学家和临床营养学者把MCT及其改进看作是解决肥胖症、A rthero sclero sis 和健康方面问题的良好机会。因此,MCT 及其改进是具有独特性能的类脂物, 它们在医疗、营养、保健领域以及在食品、化妆品和盥洗溶剂等领域有着广泛的应用前景。
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