ไดกลีเซอไรด์

ไดกลีเซอไรด์ (อักษรโรมัน: di-glyceride, diglyceride, diacyl-glycerol ตัวย่อ: DAG) เป็นกลีเซอไรด์ที่ประกอบด้วยโซ่กรดไขมันคู่ ที่มีพันธะโคเวเลนต์กับโมเลกุลกลีเซอรอล (glycerol) ผ่านเอสเทอร์ (พันธะเอสเทอร์) ในโมเลกุล 1-palmitoyl-2-oleoyl-glycerol ที่แสดงในรูป จะเห็นโซ่กรดไขมันคู่ที่มาจากกรดไขมันปาล์ม (palmitic acid) และกรดไขมันมะกอก (oleic acid) ไดกลีเซอไรด์อาจจะมีกรดไขมันแบบอื่น ๆ ที่ตำแหน่ง C-1 และ C-2 หรือที่ตำแหน่ง C-1 และ C-3 กลีเซอรอลที่มีโซ่กรดไขมันที่ตำแหน่ง 1,2 จะมีลักษณะเป็นไคแรล (chiral คือไม่เหมือนกับภาพที่สะท้อนในกระจก) ส่วนกลีเซอรอลที่มีโซ่ที่ตำแหน่ง 1,3 จะมีลักษณะเป็นไคแรลถ้าเป็นโซ่กรดไขมันที่ไม่เหมือนกัน

โครงสร้างเคมีของไดกลีเซอไรด์ 1-palmitoyl-2-oleoyl-glycerol

โครงสร้างทางเคมีของ 1,3-diacylglycerols โดย R¹ และ R² คือสายโซ่ข้างของกรดไขมัน

ไดกรีเซอไรด์สามารถทำหน้าที่เป็นสารลดแรงตึงผิวและมักใช้เป็นอิมัลซิไฟเออร์ในอาหารแปรรูป น้ำมันที่อุดมด้วย DAG (โดยเฉพาะ 1,3-DAG) ได้รับการตรวจสอบอย่างกว้างขวางว่าสามารถเป็นสารทดแทนไขมัน เนื่องจากความสามารถในการยับยั้งการสะสมของไขมันในร่างกาย มียอดจำหน่ายรวมต่อปีประมาณ 200 ล้านเหรียญสหรัฐในญี่ปุ่นตั้งแต่เปิดตัวผลิตภัณฑ์ในช่วงปลายคริสต์ทศวรรษ 1990 จนถึงปี ค.ศ. 2009

การผลิต

ไดกรีเซอไรด์ เป็นส่วนประกอบย่อยของน้ำมันจากเมล็ดพืชหลายชนิด โดยมีปริมาณอยู่ที่ ≈ 1–6% หรือในกรณีของน้ำมันเมล็ดฝ้ายมีมากถึง 10% การผลิตในภาคอุตสาหกรรมส่วนใหญ่ทำได้โดยปฏิกิริยากลีเซอรอไลซิสระหว่างไตรกลีเซอไรด์และกลีเซอรอล วัตถุดิบในกระบวนการนี้อาจเป็นไขมันและน้ำมันทั้งจากพืชและสัตว์

สารเติมแต่งอาหาร

ไดกลีเซอไรด์ร่วมกับโมโนกลีเซอไรด์ (รวมกันเป็นสารเติมแต่งอาหาร E471) เป็นสารเติมแต่งอาหารทั่วไปที่ใช้เป็นอิมัลซิฟายเออร์ ป้ายโภชนาการที่แสดงค่าไขมันรวมไขมันอิ่มตัว และไขมันทรานส์ในอาหาร จะไม่รวมโมโนกลีเซอไรด์และไดกลีเซอไรด์ เพราะว่าไขมันโดยมากที่มีในอาหารเป็นประเภทไตรกลีเซอไรด์

ไดกลีเซอไรด์ที่มีขายอาจจะทำมาจากไขมันสัตว์เช่นจาก วัว ควาย หมู หรือปศุสัตว์ประเภทอื่น ๆ ขึ้นอยู่กับเขตประเทศ หรืออาจจะมาจากไขมันพืชเช่น ถั่วเหลือง หรือพืชวงศ์ผักกาดสกุล Brassica ซึ่งผ่านการแปรสภาพ (hydrogenation) ขึ้นอยู่กับความต้องการและวัตถุดิบที่มี นอกจากนั้นแล้วยังสามารถสังเคราะห์โดยวิธีอื่น ๆ อีกด้วย มักใช้เป็นผลิตภัณฑ์ในการผลิตขนมอบ (เช่น เค้ก) ในเครื่องดื่ม ไอศกรีม เนยถั่วลิสง หมากฝรั่ง เนยเทียม และขนมหวาน

ปัญหากับผู้ที่รับประทานเจ

แม้ว่าสารเติมแต่งอาหาร E471 โดยหลักจะทำมาจากไขมันพืช แต่บางครั้งก็มีการใช้ไขมันสัตว์โดยที่ไม่สามารถบอกได้จริง ๆ ว่าไม่มี แต่ให้สังเกตว่า กรดไขมันที่มาจากแหล่งทั้งสองมีโครงสร้างทางเคมีที่เหมือนกัน

ผู้รับประทานเจที่ต้องการหลีกเลี่ยงไขมันสัตว์ โดยทั่วไปจะหลีกเลี่ยงสารเติมแต่งอาหารประเภทนี้ นอกจากจะมั่นใจว่าทำมาจากไขมันพืชแน่นอน นอกจากนั้นแล้วเพราะอาจจะมีไขมันหมู ชาวมุสลิมและชาวยิวจะหลีกเลี่ยงผลิตภัณฑ์ที่มี E471 นอกจากจะรู้ว่าทำมาจากไขมันพืช

กลไกทางชีวภาพ

การกระตุ้นโปรตีนไคเนส ซี

 

การแตกของ PIP2 เป็น IP3 และ DAG เป็นการเริ่มต้นการปลดปล่อยแคลเซียมภายในเซลล์และการกระตุ้น PKC หมายเหตุ: PLC ไม่ใช่สารมัธยันตร์ (ภาพอาจทำให้สับสน) โดยแท้จริงแล้วเป็นตัวเร่งการแยก IP3/DAG

ในการส่งสัญญาณทางชีวเคมี ไดอะซิลกลีเซอรอลทำหน้าที่เป็นโมเลกุลไขมันส่งสัญญาณที่สอง และเป็นผลิตภัณฑ์ที่ได้จากกระบวนการไฮโดรไลซิสของฟอสโฟลิพิด ฟอสฟาติดิลิโนซิทอล 4,5 บิสฟอสเฟต (phospholipid phosphatidylinositol 4,5-bisphosphate; PIP₂) โดยเอนไซม์ฟอสโฟลิเปส ซี (PLC) (เอนไซม์ที่อยู่บริเวณเยื่อหุ้มเซลล์) ปฏิกิริยาเดียวกันก่อให้เกิดอิโนซิทอลตริสฟอสเฟต (inositol trisphosphate; IP₃) แม้ว่าอิโนซิทอลตริสฟอสเฟตจะแพร่กระจายเข้าสู่ไซโตซอล แต่ไดอะซิลกลีเซอรอลยังคงอยู่ภายในเยื่อหุ้มเซลล์เนื่องจากคุณสมบัติไม่ชอบน้ำ IP₃ ช่วยกระตุ้นการปลดปล่อยแคลเซียมไอออนจากร่างแหเอนโดพลาซึมแบบเรียบ ที่ซึ่ง DAG เป็นตัวกระตุ้นทางสรีรวิทยาของโปรตีนไคเนส ซี (PKC) ผลผลิตของ DAG ในเมมเบรนช่วยให้สามารถเคลื่อนย้าย PKC จากไซโทซอลไปยังเยื่อหุ้มเซลล์

การกระตุ้นการทำงานของ Munc13

ไดอะซิลกลีเซอรอลแสดงให้เห็นว่ามีการกระทำบางอย่างที่กระตุ้นให้เกิดการปลดปล่อยเวสิเคิลผ่านการมีปฏิสัมพันธ์กับโปรตีนไพรเมอร์ก่อนไซแนปส์ตระกูล Munc13 การเกาะกันทางโมเลกุลของ DAG เข้ากับโดเมน C1 ของ Munc13 ช่วยเพิ่มความสามารถในการหลอมรวมที่สมบูรณ์ของถุงไซแนปส์ ส่งผลให้เกิดการปลดปล่อยที่มีศักยภาพ

ไดอะซิลกลีเซอรอลสามารถถูกเลียนแบบได้โดยสารประกอบโฟร์โบลเอสเทอร์ (phorbol esters) ที่ส่งเสริมให้เกิดเนื้องอก

อื่น ๆ

นอกเหนือจากการกระตุ้น PKC แล้ว ไดกรีเซอรอลยังมีกลไกภายในเซลล์อื่น ๆ อีกมากมาย:

• แหล่งสำหรับพรอสตาแกลนดิน
• สารตั้งต้นของ endocannabinoid 2-arachidonoylglycerol
• ตัวกระตุ้นของตระกูลย่อยของช่องสัญญาณไอออนบวกที่กำหนดความเป็นไปได้ชั่วครู่ของตัวรับ transient receptor potential canonical (TRPC), TRPC3/6/7

เมแทบอลิซึม

 

กลีเซอรอล-3-ฟอสเฟต

การสังเคราะห์ไดอะซิลกลีเซอรอลเริ่มต้นด้วย กลีเซอรอล-3-ฟอสเฟต ซึ่งส่วนใหญ่ได้มาจากไดไฮดรอกซีอะซิโตนฟอสเฟต ซึ่งเป็นผลิตภัณฑ์ของกระบวนการไกลโคไลซิส (โดยปกติจะอยู่ในไซโทพลาซึมของตับ หรือเซลล์เนื้อเยื่อไขมัน) เริ่มแรก กลีเซอรอล-3-ฟอสเฟต ถูกเพิ่มหมู่อะซิลด้วยอะซิลโคเอนไซม์เอ (acyl-CoA) เพื่อสร้างกรดไลโซฟอสฟาติดิก ซึ่งจะถูกเพิ่มหมู่อะซิลกับอะซิลโคเอนไซม์เออีกโมเลกุลหนึ่ง เพื่อให้ได้กรดฟอสฟาติดิก จากนั้นกรดฟอสฟาติดิกจะผ่านปฏิกิริยาดีฟอสฟอรีเลชัน ได้เป็นไดอะซิลกลีเซอรอล

ไขมันในอาหารส่วนใหญ่ประกอบด้วยไตรกลีเซอไรด์ เนื่องจากไตรกลีเซอไรด์ไม่สามารถดูดซึมโดยระบบย่อยอาหารได้ไตรกลีเซอไรด์จึงต้องถูกย่อยด้วยเอนไซม์เป็นโมโนอะซิลกลีเซอรอล, ไดอะซิลกลีเซอรอล หรือกรดไขมันอิสระ (ดูเพิ่ม แหล่งที่มาของกรดไขมัน, การย่อยอาหาร, การดูดซึม, การขนส่งในเลือดและการจัดเก็บ สำหรับรายละเอียดเพิ่มเติม) ไดอะซิลกลีเซอรอลเป็นสารตั้งต้นของไตรอะซิลกลีเซอรอล (ไตรกลีเซอไรด์) ซึ่งเกิดจากการเติมกรดไขมันตัวที่สามลงในไดอะซิลกลีเซอรอล ภายใต้การเร่งปฏิกิริยาของไดกรีเซอไรด์อะซิลทรานสเฟอเรส (DGAT)

เนื่องจากไดอะซิลกลีเซอรอลถูกสังเคราะห์ผ่านกรดฟอสฟาติดิกจึงมักจะมีกรดไขมันอิ่มตัวที่ตำแหน่ง C-1 บนส่วนหลัก (moiety) ของโมเลกุลกลีเซอรอลและกรดไขมันไม่อิ่มตัวที่ตำแหน่ง C-2

ไดอะซิลกลีเซอรอลสามารถถูกปฏิกริยาฟอสโฟรีเลตชัน กลายเป็นกรดฟอสฟาติดิกได้โดยเอนไซม์ไดอะซิลกลีเซอรอลไคเนส

ความต้านทานต่ออินซูลิน

การกระตุ้น PKC-θ โดยไดอะซิลกลีเซอรอล อาจทำให้เกิดภาวะดื้อต่ออินซูลินในกล้ามเนื้อโดยการลดกิจกรรม PI3K ที่เกี่ยวข้องกับ IRS1 ในทำนองเดียวกันการกระตุ้น PKCε โดยไดอะซิลกลีเซอรอล อาจทำให้เกิดภาวะดื้อต่ออินซูลินในตับ

ดูเพิ่ม

• ลิพิด
• โมโนกลีเซอไรด์
• ไตรกลีเซอไรด์
• สารเติมแต่งอาหาร E471

อ้างอิง

1. IUPAC (1997). "glycerides". Compendium of Chemical Terminology. (the "Gold Book"). Online corrected version: (2006–) (2nd ed.). doi:10.1351/goldbook.G02647.
2. Phuah, Eng-Tong; Tang, Teck-Kim; Lee, Yee-Ying; Choong, Thomas Shean-Yaw; Tan, Chin-Ping; Lai, Oi-Ming (2015). "Review on the Current State of Diacylglycerol Production Using Enzymatic Approach" (PDF). Food and Bioprocess Technology. 8 (6): 1169–1186. doi:10.1007/s11947-015-1505-0. ISSN 1935-5130. S2CID 84353775.
3. Lo, Seong-Koon; Tan, Chin-Ping; Long, Kamariah; Yusoff, Mohd. Suria Affandi; Lai, Oi-Ming (2008). "Diacylglycerol Oil—Properties, Processes and Products: A Review" (PDF). Food and Bioprocess Technology. 1 (3): 223–233. doi:10.1007/s11947-007-0049-3. ISSN 1935-5130. S2CID 86604260.
4. Flickinger, Brent D.; Matsuo, Noboru (February 2003). "Nutritional characteristics of DAG oil". Lipids. 38 (2): 129–132. doi:10.1007/s11745-003-1042-8. PMID 12733744. S2CID 4061326.
5. Sonntag, Norman O. V. (1982). "Glycerolysis of fats and methyl esters — Status, review and critique". Journal of the American Oil Chemists' Society. 59 (10): 795A–802A. doi:10.1007/BF02634442. ISSN 0003-021X. S2CID 84808531.
6. EFSA Panel on Food Additives and Nutrient Sources added to Food (ANS) (10 November 2017). "Re‐evaluation of mono‐ and di‐glycerides of fatty acids (E 471) as food additives". EFSA Journal. 15 (11). doi:10.2903/j.efsa.2017.5045.
7. EFSA Panel on Contaminants in the Food Chain (CONTAM) (9 November 2016). "Erucic acid in feed and food". EFSA Journal. 14 (11). doi:10.2903/j.efsa.2016.4593.
8. Zdzislaw Z. E. Sikorski; Anna Kolakowska (30 July 2002). Chemical and Functional Properties of Food Lipids. CRC Press. pp. 218-. ISBN 978-1-4200-3199-7.
9. Blumberg, Peter M. (1988). "Protein Kinase C as the Receptor for the Phorbol Ester Tumor Promoters: Sixth Rhoads Memorial Award Lecture". Cancer Research. 48 (1): 1–8. PMID 3275491.
10. Berg J, Tymoczko JL, Stryer L (2006). Biochemistry. Section 26.1Phosphatidate Is a Common Intermediate in the Synthesis of Phospholipids and Triacylglycerols (6th ed.). San Francisco: W. H. Freeman. ISBN 0-7167-8724-5.
11. Erion DM, Shulman GI (2010). "Diacylglycerol-mediated insulin resistance". Nature Medicine. 16 (4): 400–402. doi:10.1038/nm0410-400. PMC 3730126. PMID 20376053.
12. Petersen MC, Madiraju AK, Gassaway BM, Marcel M, Nasiri AR, Butrico G, Marcucci MJ, Zhang D, Abulizi A, Zhang XM, Philbrick W, Hubbard SR, Jurczak MJ, Samuel VT, Rinehart J, Shulman GI (2016). "Insulin receptor Thr1160 phosphorylation mediates lipid-induced hepatic insulin resistance". Journal of Clinical Investigation. 126 (11): 4361–4371. doi:10.1172/JCI86013. PMC 5096902. PMID 27760050.