一、研究背景
甘油二酯（Diacylglycerol, DAG）是一种可以预防肥胖和降低血糖水平的功能性结构脂质，其独特的理化和营养性质使其被认为是传统油脂的健康替代品。DAG存在两种天然异构体：sn-1,3 DAG和sn-1,2(2,3) DAG，两种异构体间可以发生酰基迁移，并且它们的结晶行为和物理性质差异显著。DAG可以显著改变甘油三酯（Triacylglycerol, TAG）的结晶机制和结晶速率，延缓DAG/TAG的后硬化，并且可以调节TAG由β’晶型向β晶型的迁移速率。DAG与TAG二元体系的相容性同样被证明较TAG更佳，然而两种DAG异构体对TAG理化性质的影响机制尚不明确。本研究旨在通过控制DAG的酰基迁移程度和浓度，通过探索高纯度sn-1,3 月桂基甘油二酯（sn-1,3 LDAG）、sn-1,3 棕榈基甘油二酯（sn-1,3 PDAG）及其酰基迁移平衡产物（ME-DAG）与棕榈仁油（Palm Kernel Oil, PKO）混合后二元体系的理化性质，以探究DAG异构体对DAG/TAG二元体系的相容性、结晶机制、晶型多态性的转化以及硬度变化的影响，本研究建立了DAG异构体对影响传统脂质影响的潜在机制，有益于通过控制DAG异构体的酰基迁移制备理化性质更佳的DAG/TAG油脂体系。
二、研究方法
本研究旨在通过控制不同酰基迁移程度DAG在质量比为20%、50%和80%时，与PKO组成二元体系的结晶行为和物理性能稳定性，阐明不同DAG异构体对TAG结晶行为和物理化学性质的影响。研究方法包括：（1）通过脉冲核磁共振光谱仪（p-NMR）分析DAG/PKO二元体系的相容性、固体脂肪含量（SFC）及结晶速率；（2）利用XRD分析二元体系在贮藏前后的多晶型含量变化；（3）利用偏光显微镜（PLM）和质地分析仪研究二元体系在贮藏前后晶体形态、尺寸及硬度的差异。
三、研究结果
SFC曲线分析表明，随着DAG浓度的增加，SFC曲线斜率逐渐降低。20% DAG的添加有助于维持PKO的SFC属性。当DAG浓度为50%和80%时，sn-1,3 DAG较ME-DAG更显著的降低了二元体系SFC曲线的斜率。二元体系相容性结果显示，sn-1,3 DAG/PKO体系较ME-DAG /PKO体系表现出更良好的共晶效应。
结晶速率分析可知，随着DAG 浓度的提升，二元体系的结晶和成核速率逐步提升。sn-1,3 DAG/PKO体系的结晶速度比ME-DAG /PKO体系更快，·并且50%的sn-1,3 DAG有助于二元体系的连续结晶。
显微结构分析显示，DAG/PKO二元体系中普遍存在马耳他十字晶体簇和无序针状晶体。sn-1,3 LDAG:PKO =20:80 (wt/wt)和ME-LDAG:PKO =20:80 (wt/wt)体系之间的差异很小，因为两种体系在储存过程中都主要表现为细小的针状晶体。较小的晶体的存在增加了晶体间的作用力，加强了晶体网络，提高了油的硬度和涂抹性。细晶的形成减小了固体间隙的尺寸，导致产品结构更加紧凑，从而增强了网络内的联锁效应，限制了固体颗粒的流动性，并增加了脆性和硬度。在PDAG:PKO = 50:50 (wt/wt) 体系中出现马耳他十字晶体，但逐渐被无序的针状晶体所取代。在DAG:PKO =80:20 (wt/wt) 体系中，体系主要以混合的马耳他十字晶体簇和针状晶体存在，并且晶体尺寸均随着贮藏时间而增大。ME-DAG/PKO·体系在细针状晶体和马耳他十字晶体簇之间表现出更明显的分离，这种分离阻碍了系统均一稳定的三维网络结构的形成。
XRD分析显示，在PDAG:PKO = 20:80 (wt/wt)体系中，ME-DAG的添加使3.83 Å 处PKO的β’晶型峰值下降。在DAG:PKO = 50:50 (wt/wt)体系中，sn-1,3 DAG的添加显著抑制了4.06 Å 处PKO的β晶型峰的提升。在DAG:PKO = 80:20 (wt/wt)体系中，sn-1,3 DAG的添加显著抑制了4.06 Å (PKO的β晶型峰)，3.82 Å (DAG的β晶型峰)以及3.76 Å (DAG的β晶型峰)处峰值的提升。这表明sn-1,3 DAG较ME-DAG更有效的抑制了DAG/PKO二元体系的晶型转化（α→β′→β）。
硬度测试表明，ME-DAG/PKO体系硬度增加普遍较sn-1,3 DAG/PKO更快。当DAG浓度为20%时，DAG并没有在一个月的贮藏时间内延缓二元体系的后硬化现象。然而当DAG浓度达到50%和80%时，sn-1,3 DAG延缓了贮藏1个月的后硬化现象。尤其在DAG浓度为50%时，形成马耳他十字晶体的sn-1,3 DAG/PKO体系较未形成马耳他十字晶体的ME-DAG/PKO体系减缓后硬化趋势更为明显，这印证了马耳他十字晶体的存在会抑制紧密的三维网状结构的形成，并且验证了sn-1,3-DAG为DAG延缓油脂体系后硬化的主要原因。
四、研究结论
本研究揭示了sn-1,3 DAG/PKO体系比ME-DAG/ PKO体系具有更快的结晶速率和更明显的共晶效应。此外，sn-1,3 DAG有效抑制了DAG/PKO二元体系的多态转化（α→β′→β）。较高的DAG浓度提高了结晶和成核速率，50% 和80% 的sn-1,3 DAG显著延缓了后硬化现象，并减缓了固体脂肪含量曲线的斜率。显微结构分析显示，在DAG/PKO二元体系中存在马耳他交叉晶体和无序针状晶体，这印证了马耳他十字晶体簇与硬度的相关性。这些发现证明了DAG酰基迁移在二元体系相容性，结晶动力学，多态性和质地中的关键作用，并为通过调整DAG酰基迁移的程度及其浓度开发优异理化特性的功能性塑性脂肪提供了见解。
本研究工作得到国家重点研发计划项目（2023YFD2100401）、国家自然科学基金（32272341）、广州市科技计划（2024A04J3254和2024B03J1274)以及广东省重点领域研发计划（2022B0202010003）的支持。
原文文献：
Mao Yilin, Zheng Yilan, Xie Rui, Tan Chin-Ping, Wang Yong, & Zhang Zhen (2025). Effects of acyl migration of sn-1, 3 diacylglycerol on the crystallization behaviors and physical property stabilities of binary fat systems. Food Chemistry, 143566.
作者简介
毛逸霖，暨南大学生命科学技术学院食品科学与工程专业2021级硕士研究生，目前于美国德克萨斯大学奥斯汀分校营养科学专业攻读博士学位。硕士期间获得暨南大学一等奖学金。2024年3月于韩国高丽大学食品与生物技术系交流学习。目前在Food Chemistry、Food Research International、Nutrients和Journal of Functional Foods等期刊发表文章8篇，其中以第一作者/共同第一作者发表7篇；参与撰写著作1部；Food Chemistry、LWT及Food and Bioprocess Technology期刊审稿人。研究成果于2023年美国油脂化学家协会年会和第四届美国油脂化学家协会中国分会年会汇报。
张震，博士/副教授，暨南大学食品科学与工程系副主任，入选“暨南英才计划”暨南杰青（第一层次），《中国油脂》， 《Journal of Future Foods》和《Grain & Oil Science and Technology》青年编委，长期从事油脂改性加工与应用基础及其产业化研究。在 Bioresource Technology、Critical Reviews in Food Science and Nutrition、Journal of Agricultural and Food Chemistry、Food Chemistry 和 Industrial Crops and Products 等期刊以第一/通讯作者发表论文50余篇；申请发明专利30余件，授权10余件；主持国家自然科学基金项目2项，省部级科研项目6项，承担校企横向课题8项；起草(排名第二)团体标准2项；主编或参编出版包括《甘油二酯油与人体健康》、《食品脂类学》 等在内的编著3部。
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来源丨油料生物炼制与营养安全研究中心
文字丨毛逸霖
排版丨郑逸蓝
初审丨符钧甯
复审丨仇超颖
终审丨汪勇
