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棕榈油是传统婴儿配方奶粉中的配料,它为婴儿的成长提供能量。但是婴儿长期食用含棕榈油配方的奶粉会导致脂肪酸、钙摄入不足等问题。此外,棕榈油也会导致肠道中与炎症相关的微生物的增长而不利于肠道健康。而食品添加剂1,3-二油酸-2-棕榈酸甘油三酯(OPO)与棕榈油相比能显著增加婴儿对脂肪酸和钙吸收而受到婴儿配方奶粉生产企业和消费者的喜爱。近年来研究表明,肠道微生物菌群对预防和改善宿主的代谢性疾病以及肠道相关疾病具有重要的影响。膳食成分和肠道微生物菌群之间的关系已经成为近年来的研究热点。因此,本论文首先在此产品的研究现状的基础上期待找到一种适合OPO产业化的工艺;其次借助第二代高通量测序技术探索研究OPO、OPO中添加多不饱和脂肪酸和OPO中添加中碳链甘油三酯与大鼠肠道微生物菌群结构整体的关系,进一步揭示OPO与机体肠道健康的关系。具体研究内容包括以下四个部分:1.选择来源于棕榈油及其分提的产物和来源于棕榈仁油的油酸为原料,食品工业用脂肪酶NS40086作催化剂合成OPO。并采用四因素,三水平的Box-Behnken设计结合响应面分析方法优化反应参数。从产业化可行性的角度考虑得出单根填充床连续反应器的最佳的反应条件为:碘价26.0 g/100 g,底物摩尔比5.5mol/mol,反应温度为59.5℃,保留时间3.5 h。在该条件下,sn-2位棕榈酸占总棕榈酸含量和CN52的预测值分别为56.8%和42.0%,实际值分别为56.5%和42.2%。最后在最优的酶法OPO合成工艺条件下,采用了实验室级别4根串联填充床连续反应器对产业化生产OPO工艺进行了模拟。两次模拟试验平均获得9 kg符合国标要求的OPO产品(sn-2位棕榈酸占总棕榈酸含量为56.3%,CN52含量为41.2%)。每克脂肪酶NS40086能生成出150 g符合国标要求的OPO产品。2.实验室合成的OPO(High sn-2 PA,sn-2位棕榈酸占总棕榈酸比例为56.3%)与另外两种不同比例—12.1%(Low sn-2 PA)和40.4%(Medium sn-2 PA)的sn-2位棕榈酸占总棕榈酸的油脂作为饲料脂肪成份喂养大鼠4周后,对粪便中的脂肪酸、钙含量、短链脂肪酸含量、微生物菌群分别采取气相色谱检测、ICPMS检测、离子色谱检测和第二代高通量测序技术分析。结果表明,与Medium sn-2 PA油脂和Low sn-2 PA油脂相比,大鼠饲料中的High sn-2 PA油脂显著减少了粪便中的总的含皂脂肪酸和钙含量。大鼠饲料中的sn-2 PA油脂在门分类水平上无法改变肠道微生物菌群组成,而在属分类水平上肠道微生物菌群组成仅有细微的差别。但是High sn-2 PA油脂显著增加了粪便中总的短链脂肪含量,表明含高比例的sn-2位棕榈酸占总棕榈酸的油脂可能有利于肠道健康。3.OPO中添加10%的长链多不饱和脂肪酸DHA(二十二碳五烯酸)或ARA(二十碳四烯酸)油脂喂作为饲料脂肪成份养大鼠6周后,对粪便中的短链脂肪酸含量和微生物菌群分别采取离子色谱检测和第二代高通量测序技术分析。结果表明OPO中添加DHA或ARA后显著促进了有益微生物(Lactobacillus,乳杆菌属)的丰度并降低了潜在致病菌(Desulfovibrio,脱硫弧菌属)的丰度。OPO中添加DHA或ARA后显著增加了粪便中短链脂肪酸含量,表明它们有利于肠道健康。此外,OPO中添加10%的DHA或ARA油脂后能显著改变大鼠脂肪组织、肝脏、大脑中的脂肪酸组成,并降低了肝脏中TAG含量以及上调了肝脏中转录因子PPARα(peroxisomeproliferator-activatedreceptorsα,过氧化物酶体增殖物激活受体α)表达水平,下调了转录因子Fas(Fatty acid synthase,脂肪酸合成酶)和Srebp-1c(Sterol regulatory element-binding protein 1,固醇调节元件结合蛋白1)的表达水平,有利于改善肝脏脂质代谢。这个机制可能是OPO中添加DHA或ARA后的油脂增加了肠道中短链脂肪酸的含量,其中乙酸和丁酸含量的的增加间接上调了肝脏中转录因子PPARα的表达水平,进一步增加了肝脏中脂肪酸的氧化。另外丙酸间接降低了肝脏中转录因子FAS的表达水平,进一步抑制了肝脏中TAG的积累。4.OPO中添加10%的中碳链甘油三酯(MCT,Medium chain triglyceride)作为饲料脂肪成份喂养大鼠6周后,观察它对大鼠的粪便微生物组成、脂多糖结合蛋白(LBP,lipopolysaccharide binding protein)浓度和IL-1β浓度的影响。结果表明,OPO中添加10%MCT后降低了大鼠粪便微生物的α多样性,增加了有益微生物的丰度并降低了潜在致病菌的丰度;其次,OPO中添加10%MCT后降低了大鼠血清中IL-1β和LBP浓度,有助于抑制肠道炎症。总之,本文一方面对酶法酸解合成OPO的产业化奠定了基础;另一方面利用了高通量测序技术分别探讨了OPO、OPO中添加多不饱和脂肪酸油脂或MCT与大鼠肠道微生物菌群整体的关系,发现了它们能增加肠道内有益微生物的丰度并降低潜在致病微生物的丰度。这个结果为进一步深刻认识OPO对婴儿健康的影响提供理论基础。