U N I V E R S I TÀ P O L I T E C N I C A D E L L E M A R C H E
FACOLTÀ DI AGRARIA
dottorato di ricerca in alimenti e salute
-VII-ciclo nuove serie
coordinatore:chiar.mo prof. natale g. frega
T R I A C Y L G LY C E R O L S T R U C T U R E I N M I L K
FAT O F S E V E R A L S P E C I E S O F M A M M A L S
dottoranda:
dott.ssa imen haddad
Trienno Academico 2005-2008
ABSTRACT
Triacylglycerols are present in all vegetable and animal fats, and are the main
source of fatty acids in lipids. From a nutritional point of view, the triacylglycerol structure has a marked influence in the way dietary TAGs are metabolized
and is of great importance when considering the nutritional effects of a dietary
fat: there is a good evidence that, in addition to short term effects in the intestine
on absorption of fatty acids, also triacylglycerol structure has long term effects
resulting from differences in the profile of absorbed fatty acids. A profound
knowledge of the intramolecular distribution of fatty acids on the glycerol
backbone can be of interest in order to understand the biological functions as
well as to predict the nutritional value and the technological properties of fat.
In this thesis particular attention has been attributed to milk, considered to
be a highly valuable human food. In particular, nutrients supply with human
milk supports normal infant growth and development and is still considered
the single best food for newborns and infants. But nursing using milk based
formulas is recommended when it is difficult to bring up an infant on mothers
milk. Nutrient levels in formulas are generally modelled on the composition of
human milk and one goal of the improvement of infant formulas is to make
them even more similar to human milk. However, this goal is far from being
attained.
Recently, research interest and capital investment has been increasing in the
use of milk from mare and camel for human nutrition. Composition characteristics, especially protein fractions, suggest that this products are more similar
to human than cow’s milk and more, the consideration that they could be
utilized in cow’s milk allergic children diets, supports their potential utilization
in paediatric dietetics.
Actual knowledge on human, mare and camel milk fat, one of the major nutrients and the main source of energy, are fragmentary and limited to total
fatty acid composition, cholesterol and liposoluble vitamins contents. However,
literature data on TAGs structure of human and mare’s milk are very poor
while those for camel are completely absent.
Thus this thesis aims to:
1. Study the chemical composition and the nutritional properties of mare
and camel milk with respect to human milk.
2. Focus on the lipid fraction of the studied milk species and to pointed out
the importance of the triacylglycerols structure in the digestion, absorption and metabolism of a dietary lipid.
3. Set up adequate methods for intramolecular triacylglycerols analysis using
LC-ESI/MS/MS, since these lipids still present a considerable challenge
to the analytical biochemist.
4. Provide further data about the positional distribution of fatty acids in
milk triacylglycerols from human, mare and camel.
ii
Triacylglycerol
structure in
milk fat of
several species
of mammals
RIASSUNTO
I triacilgliceroli rappresentano la classe di composti nettamente preponderante
negli oli e grassi alimentari, sia di origine animale che vegetale. In relazione
all’aspetto nutrizionale la loro struttura, intesa come tipi di acidi grassi e
posizione di esterificazione, è determinante nelle cinetiche di azione degli
enzimi lipolitici e di assorbimento dei prodotti della lipolisi. Una profonda
conoscenza della distribuzione intramolecolare degli acidi grassi nello scheletro
del glicerolo è fondamentale per una più completa valutazione delle funzioni
biologiche e del valore nutritivo di un grasso alimentare.
Il presente lavoro si propone di indagare sulla struttura trigliceridica del latte di
alcune specie di mammiferi, umano, equino e di cammello, le cui caratteristiche
nutrizionali di base li rendono di particolare interesse per un possibile impiego
in campo dietetico e in prodotti per l’infanzia sia come bevanda, tal quale o
come parte di formulati "umanizzati", sia, dopo trasformazione, come prodotto
caseario fresco. La principale di queste caratteristiche è legata alla ridotta
allergenicità della frazione proteica, in conseguenza della quale è stato da più
parti suggerito l’impiego di questi latti come alternativa al latte materno in
bambini affetti da allergia alle proteine del latte vaccino. I dati riportati in
letteratura sulla composizione della quota lipidica del latte di giumenta e di
cammella sono piuttosto scarsi e limitati alla composizione acidica totale ed al
contenuto in specifici analiti (colesterolo, tocoferoli e altre vitamine liposolubili),
mentre non è nota la distribuzione dei singoli acidi grassi nelle tre posizioni
del glicerolo. La completa delucidazione della struttura trigliceridica richiede la
combinazione di procedure diverse e complesse in conseguenza del numero di
singoli acidi grassi presenti che moltiplicano le possibile combinazioni presenti.
L’approccio seguito è di tipo bidimensionale:
1. analisi intraposizionale: determinazione del tipo di acidi grassi che occupano ciascuna posizione nelle strutture trigliceridiche, attraverso procedure di idrolisi parziale enzimatica (lipasi pancreatica) e chimica (reattivi organometallici) e successiva analisi GC dei prodotti dell’idrolisi;
la sequenza operativa adottata sarà diretta ad ottenere una risoluzione
strutturale completamente stereospecifica, in grado quindi di discriminare
anche tra le due posizioni primarie;
2. analisi intramolecolare: studio delle singole specie trigliceridiche, attraverso LC-MS/MS preceduta da HPLC semipreparativa al fine di semplificare il più possibile il contenuto delle frazioni oggetto di indagine
MS/MS in funzione del numero di atomi di carbonio totale e dell’insaturazione complessiva.
iii