中碳链脂肪酸甘油三酯的研究进展

李兴艳，刘 爽，尚永彪，2，3，*

（1.西南大学食品科学学院，重庆400716；2.农业部农产品贮藏保鲜质量安全评估实验室（重庆），重庆400716；3.重庆市特色食品工程技术研究中心，重庆400716）

脂肪是人体必不可少的营养素，可提供大量的热量和赋予食品独特的风味，但近年来大量研究发现，高脂肪膳食与肥胖症、高血压、高血脂、脑血栓等疾病及某些癌症（乳腺癌、肠癌）发病率的上升存在着密切的关系[1]。为了降低上述疾病及某些癌症的发病率又不影响食品的风味、口感和质构，功能性油脂的研究与开发已成为保健食品领域研究的热点。中碳链脂肪酸甘油三酯（medium-chain triglyceride，简称MCT）作为一种低能量，既具有保健作用又不影响食品风味的膳食脂肪引起了人们的广泛关注[2]。作为一种独特的油脂，MCT于20世纪50年代首次被引入治疗脂质吸收障碍，自此以后，许多学者就MCT及其脂肪酸的代谢和临床应用方面进行了大量的研究[3]。MCT的定义因研究人员进行研究时所侧重的内容不同而稍有差异，通常认为MCT是由6～12个碳原子的饱和脂肪酸包括己酸（C6∶0）、庚酸（C7∶0）、辛酸（C8∶0）、壬酸（C9∶0）、癸酸（C10∶0）和月桂酸（C12∶0）等组成的甘油三酯，其中构成MCT的脂肪酸称为中碳链脂肪酸（medium-chain fatty acids，简称MCFA），这些中碳链脂肪酸可以不通过催化剂而与甘油酯化形成MCT[4-5]。因MCT的理化性质和在人体内的代谢途径与普通植物油脂不同，而使其具有特殊的营养价值、药用价值和生理功能。现代医学研究表明，与长链脂肪酸甘油三酯（LCT）相比，摄入MCT能够减少血清胆固醇和肝胆固醇量，治疗由于摄入高脂肪胆固醇的饮食所导致的动脉硬化和血栓症，也可用于治疗胃肠炎、肥胖症和糖尿病[6]。MCT也可作为一种迅速补充能量的功能性能源物质，广泛应用于运动性食品中[7]。本文就MCT的理化性质、制备、代谢特征以及生理功能等方面进行简要的概述，以期为MCT在食品、医药和日用化工等领域的应用提供一定的参考。

1 中碳链脂肪酸甘油三酯的理化性质

中碳链脂肪酸甘油三酯在室温下为无色、无刺激性气味的油状液体，不溶于水，极易溶于乙醇等有机溶剂，且粘度是普通植物油的一半。构成MCT的脂肪酸是短链脂肪酸，故其具有相对分子质量小、熔/沸点低、密度较小等特点[8-9]。MCT中不饱和脂肪酸的含量极低，其碘值不超过0.5，与普通油脂和氢化油脂相比，具有非常好的氧化稳定性（见表1），在贮存过程中也无需加入抗氧化剂[10-11]。在高温和低温下MCT都特别稳定，经过长时间煎炸后，普通植物油因发生聚合反应而变的粘稠，透明度降低；而只有MCT的粘度略有增加，与未使用过的精炼植物油相差不大，即使在0℃时，MCT仍然是粘度不高、澄清透明的液体。MCT的表面张力小，在皮肤中延伸性大，并且对各种化合物都有很好的互溶性，可以作为维生素、激素、杀菌剂、抗生素等医药品和保健食品的溶剂；由于MCT的碳链短，能在水相与油相之间形成稳定的乳化体系，可以作为乳化剂应用于食品中；普通植物油在高温和氧气的双重作用下非常容易发生聚合反应，使油脂的粘度大大增加，从而使其脱模效果受到影响，但是在相同条件下，MCT的粘度低，具有很好的脱模效果，因此可以作为脱模剂使用[12]。由此可见，MCT的延伸性、溶解性和乳化稳定性等性能都优于普通油脂。MCT具体的理化性质如表2所示[8]。

表1 MCT与其它油脂的氧化稳定性（100℃，Raneimat法）Table 1 The oxidation stability of MCT and other oils（100℃，Raneimat）

2 中碳链脂肪酸甘油三酯的制备

目前，合成MCT的方法主要有三种，即水解酯化法、酰氯醇解法和酶法。

2.1 水解酯化法

通常情况下该法是将富含MCFA的油脂（椰子油、棕榈仁油或山苍子油）进行水解，通过蒸馏制得辛酸、癸酸等中碳链脂肪酸，然后根据需要调整MCFA的比例与甘油进行酯化反应，最后再经过脱酸、脱色、精炼处理得到高纯度的MCT产品[8]。于春涛等[13]将分子蒸馏技术应用于MCT的纯化，在一级分子蒸馏进料量为1.6L/h，温度105～110℃，压力10Pa和二级分子蒸馏进料量为1.2L/h，温度200～210℃，压力1Pa的条件下，通过二级串联分子蒸馏可以得到纯度为97%的MCT。工业上水解油脂常采用的方法有常压酸性水解法、高压连续水解法和中压水解法[14]。虽然利用此法制得的MCT纯度高，但存在副产物难分离、耗时长和能耗大等缺点。

2.2 酰氯醇解法

先将富含MCFA的油脂（椰子油或棕榈仁油）进行水解、精馏，得到MCFA，然后将MCFA与PX3、PX5或SOCl2等反应制得酰氯，再将所得的酰氯与甘油进行醇解反应最终得到MCT。周汉芬等[15]以樟树籽仁油为原料，研究了合成中碳链甘油三酯过程中醇解的工艺条件。结果表明，在醇/油摩尔比为8∶1，反应时间为30min，反应温度为75℃，催化剂CH3ONa用量为油重的0.5%的条件下，醇解度可达98.0%。醇化后的油脂在真空度为-0.1MPa，料釜体积比为1/2～2/3的条件下进行两次分馏，第一次分馏时，釜温控制在122～134℃，取其馏分进行第二次分馏时，釜温应控制在122～132℃，在此条件下分馏得到的中碳链甘油甲酯纯度可达97.8%以上。虽然利用此法制备MCT所用时间短，耗能低，但存在工艺路线长，副反应多，污染较重等缺点。

2.3 酶法

酶法合成MCT是近几年来的研究热点，即利用特殊的脂肪酶将油脂进行水解，然后加入甘油和特定的脂肪酸甘油酯，在特异固定化酶的作用下生成所需的中碳链油脂。反应系统中的水分含量、pH、反应时间、温度、酶的添加量、反应中所用溶剂的种类、三酸甘油酯或脂肪酸衍生物的混合比、添加物的种类以及反应时的搅拌强度等都是反应中影响MCT合成的主要因素。杨凯舟等[16]采用响应面设计对脂肪酶Novozym 435在无溶剂体系中催化甘油和中长碳链脂肪酸（辛酸、癸酸和油酸混合物）酯化反应合成中长碳链甘三酯进行了研究。研究结果表明，在反应温度为90℃，加酶量为6.5%，底物摩尔比为3.5∶1，反应时间为12.97h的条件下，平均甘三酯得率为78.5%；产品中甘三酯含量为85.6%；甘三酯中脂肪酸组成为辛酸25.4%，癸酸10.7%，长碳链脂肪酸63.9%。曾哲灵等[17]采用胰脂肪酶作为催化剂，研究了樟树籽仁油与甘油反应合成中碳链单甘油酯的情况。结果表明，以樟树籽仁油（10mL）与甘油为原料，在反应温度47℃，加酶量220mg，醇油摩尔比4.3∶1，反应初始加水量35μL，反应时间30h的条件下，能够得到含量为53.42% ±0.05%的中碳链单甘油酯。Kwon等[18]采用一些脂肪酶在有机溶剂的环境中对甘油和中链脂肪酸的酯化反应进行了研究。结果表明Rhizomucor miehei脂肪酶在以己烷作为溶剂的条件下，酯化效果最好，24h内酯化率达到81%。利用此法制备MCT具有催化高效性、专一性、反应条件温和性等特点，但也存在酯化率低、纯化工艺难度大、耗时长等缺点。

3 中碳链脂肪酸甘油三酯的代谢特征

由图1可知，MCT在体内的代谢途径不同于LCT。LCT在小肠内先被水解，然后重新酯化生成甘油三酯，再与蛋白质、磷脂相互结合，进而形成乳糜微粒。所形成的乳糜微粒再通过肠壁被吸收，进入淋巴系统及之后的血液循环系统中，最终分散到各个细胞。而MCT不形成乳糜微粒，也不通过淋巴系统，而是被脂肪酶水解后，在小肠粘膜上皮细胞以甘油和MCFA的形式被吸收，直接通过小肠毛细血管进入门静脉，然后快速转移至肝脏[2，19]。MCT主要以游离脂肪酸的形式吸收，很少以甘油一酯或甘油二酯的形式吸收，但在胆盐或胰脂酶缺乏的情况下，MCT可以不经过消化直接被小肠上皮细胞吸收，在上皮细胞内被脂肪酶完全水解成甘油及MCFA，而不积聚甘油一酯[20]。此外，LCT最终将转变为脂肪组织储存于体内，供以后能量的需要。而MCFA到达肝脏后，不需要肉毒碱作为载体，就能迅速通过线粒体的双层膜进入线粒体，被氧化分解，提供能量，不会变成脂肪组织储存于体内[21]。一般情况下，MCT从肠内水解吸收到血液只需要30min，2.5h可达到最高峰；LCT则需要5h才可达到最高峰[22]。从膳食中摄入的MCT在体内的代谢去路有三条：a.氧化分解：膳食中摄入的MCT大约有50% 被氧化，MCFA主要以β-氧化、Ω-氧化、Ω-2氧化及Ω-1羟化的形式被氧化分解，最终以多种形式如3，6，7-羟基辛酸的形式从尿中排出；b.以脂肪的形式在体内储存；c.转变成长链脂肪酸。LCT和MCT彻底氧化所提供的净能量是不同的，其中LCT提供的能量为9kcal/g，MCT提供的能量为（6.80±0.15）kcal/g，虽然MCT提供的能量比LCT低，但它是葡萄糖供给能量的两倍多[23]。MCT的分解代谢途径与LCT不同，在肝脏中能够如同葡萄糖一样快速氧化和快速供能，它不会抑制免疫系统，也不影响胆固醇代谢，可增强人体对钙、镁和氨基酸的吸收。然而MCT不能提供人体所必需的热量，此外，其在肝脏迅速氧化会使体内的酮体浓度骤然升高，对糖尿病患者不利，严重时会引起中毒[24]。

表2 MCT的理化性质Table 2 The physical and chemical properties of MCT

图1 LCT与MCT的代谢途径Fig.1 The metabolic pathway of LCT and MCT

4 中碳链脂肪酸甘油三酯对三大营养素代谢的影响

4.1 中碳链脂肪酸甘油三酯对糖代谢的影响

MCT可以通过改善胰岛素的分泌来调节血液中葡萄糖的含量。Chen等[25]研究了肠胃道癌患者手术后短期注射MCT/LCT脂肪乳剂或LCT脂肪乳剂对患者营养状况的影响，与LCT组患者相比，发现MCT/LCT组患者血液中胰岛素水平较高，且营养状况也比较好。Han等[26]研究者让患有2型糖尿病的中度肥胖患者每天通过膳食摄入18g MCT，持续90d后，发现这些患者的体重减轻、腰围减小并且胰岛素的敏感性也得到改善。有研究指出MCT也能增加非糖尿病人胰岛素的敏感性和葡萄糖的耐受性。Terada等[27]研究发现中/长链甘油三酯可改善高脂膳食喂养的小鼠体内胰岛素的抗性。Han等[28]研究发现，用MCTs喂养小鼠2个月后，小鼠体内胰岛素的敏感性和葡萄糖的耐受性均得到改善。Eckel等[29]利用钳夹技术研究发现，糖尿病人和非糖尿病人膳食摄入MCT后，体内胰岛素介导的葡萄糖代谢都有所增加。耿姗姗[30]研究了中链甘油三酯饮食对大鼠肥胖、胰岛素抵抗的影响，得出MCT饮食增加脂肪组织中脂连素mRNA和蛋白的表达。脂肪组织中过氧化物体增殖物激活受体γ（PPARγ）的表达和脂连素一致，与胰岛素敏感性相关。MCT饮食可通过增加PPARγ表达，促进脂连素基因和蛋白表达，并诱导小脂肪细胞分化，减少脂肪细胞体积，从而改善机体的胰岛素敏感性。

4.2 中碳链脂肪酸甘油三酯对脂代谢的影响

MCT对脂代谢的影响比较复杂，许多研究发现MCT减少脂肪沉积的原因可能是脂肪在肝内的快速转运和氧化、增加能量消耗（EE）等，但这也可能不是完整的解释。王凤新等[31]研究了中链甘油三酯对小鼠脂质代谢的影响，结果表明，膳食中添加中链甘油三酯微胶囊后，能降低体内总胆固醇（TC）和低密度脂蛋白胆固醇（LDL-C）的含量，中链甘油三酯微胶囊的高脂膳食具有预防肥胖、减少体质量增长和体脂累积、减轻肝脏脂肪沉积的作用。Socha等[32]研究了LCTs或MCTs/LCTs肠外脂肪乳剂对患有胆汁阻塞婴儿血清胆红素和脂质代谢的影响，结果发现，MCT/LCT或LCT乳剂在患有慢性胆汁阻塞的婴儿中具有很好的代谢耐受性，但是对花生四烯酸和二十二碳六烯酸的高密度脂蛋白磷脂含量具有不同的影响。也有研究者用MLCT喂养大鼠6周后发现这些大鼠的体脂肪积累量减少了，并且它们餐后肝脏脂肪酸的β-氧化也有所增加[33]。Shinohara等[34]指出用MLCT 喂养大鼠可以抑制脂肪组织中脂类合成和促进脂类分解。孙静等[35]研究了中链甘油三酯（MCT）干预对2型糖尿病（T2DM）患者体重、血脂和血浆游离脂肪酸的影响，在控制总能量和脂肪摄入量的基础上，用MCT取代100%或50%的膳食油脂，患者的体质指数（BMI）和血脂谱得到改善，而血浆游离脂肪酸无明显变化。

4.3 中碳链脂肪酸甘油三酯对蛋白质代谢的影响

一般认为，中链甘油三酯对一些特殊群体蛋白质代谢有一定的改善作用。Maiz等[36]研究发现，用含有红花油和中链甘三酯的结构脂肪乳剂喂养烧伤小鼠可降低亮氨酸氧化和提高蛋白质利用，并且可以改善内脏蛋白质的状态。有实验表明，相同喂养条件下MCT比LCT更能增加鸡的蛋白质保留和蛋白质利用率，同时有很强的增体重作用[37]。徐强等[38]研究了意识障碍无法进食的脑血管意外患者早期肠内喂养中链甘油三酯（MCT）/长链甘油三酯（LCT）与单独喂养LCT对蛋白质代谢的不同影响，发现MCT/LCT的肠内营养制剂能通过有效地减轻因意识障碍无法进食的脑血管意外患者机体蛋白分解，提高血清蛋白水平，从而改善患者营养状况。颜洪等[39]研究了中链/长链甘油三酯早期肠内营养对烧伤患者蛋白质代谢的影响，结果发现含MCT/LCT的肠内营养制剂能通过有效地减轻烧伤后机体蛋白分解、提高血清蛋白水平，而改善烧伤患者营养状况。康焰等[40]比较了两种不同配方的肠外营养（PN）支持对危重病人营养不良的改善作用，结果发现，PN支持能明显改善危重病人的蛋白质代谢、增加蛋白质储备和改善氮平衡，而且MCT/LCT脂肪乳剂比LCT脂肪乳剂能更好地改善氮平衡。

5 中碳链脂肪酸甘油三酯的安全性

经大量的毒理性实验和临床研究表明，MCT是一种无毒、安全性极高的功能性油脂，对动物的发育、血液、尿检查及各脏器均无不良影响。1994年美国食品药品管理局把MCT列入“一般公认安全”（Generally Regarded As Safe，GRAS）物质名单[8]。但是，在一般情况下人体每餐摄入MCT的限量为25～30g，若摄入量过大（如每日食用超过100g时）则可能会出现肠胃不适的症状，包括反胃、呕吐、胀肚，甚至腹泻等[41]，这主要是由于MCT快速消化，在小肠管腔造成较高的浸透压所引起的。若人体在正常范围内摄入MCT，则不会有发生酮酸中毒或者酮血症的危险。

6 结论

MCT的研究始于20世纪50年代，与普通植物油脂相比，其独特的理化性质和代谢特点不仅使其具备众多生理功能和营养价值，而且在食品、医药及日用化工等领域也具有十分广阔的应用前景。许多营养专家认为，MCT及其相关产品将是21世纪具有代表性的新型功能性油脂保健产品。

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