一種脂肪酶催化合成魚油乙酯的方法
2023-06-06 05:30:31
專利名稱：一種脂肪酶催化合成魚油乙酯的方法
技術領域：
本發明涉及一種魚油乙酯的合成方法，具體涉及魚油乙酯的脂肪酶催化合成方法。
背景技術：
深海魚油中富含二十碳五烯酸(EPA)與二十二碳六烯酸(DHA)等Ω-3系列不飽 和脂肪酸(PUFA)，在人體生物學中的重要功能已得到世人的共識。EPA具有預防冠心病、降 血壓、消除疲勞、預防動脈硬化和腦血栓、抗癌等功效，而DHA能有效地促進嬰兒的智力發 育，改善大腦機能，提高記憶力。總之，EPA和DHA在預防心血管疾病和嬰兒益智方面具有 很好的保健作用。天然魚油中EPA和DHA含量相對較低(20% 30 ，其醫療和保健效果並不理 想。為了提高EPA和DHA的保健和醫療效果，眾多研究者將天然魚油中的EPA和DHA轉酯化 生成相應的乙酯，然後再通過各種物理或者化學方法提高EPA和DHA含量，以此來增強EPA 和DHA的保健功效。粗魚油指直接由魚粉生產時的榨汁經油水分離工序獲得的魚油，其中原料的理化 指標為EPA+DHA含量彡25%，含油量彡98%，酸價0. 20-20. 00mgK0H/g。現公開的對魚油乙酯合成工藝的方法有2000年9月27日的CN1056827C中國發 明專利申請公開了一種「魚油多烯脂肪酸乙酯生產新工藝」，該公開文件介紹了該工藝以粗 魚油為原料，經預處理後，對原料油進行交酯化處理，得酯化油後，對其進行尿包和精餾處 理。2002年5月8日的CN1084380C中國發明專利申請公開說明中公開了一種「從粗魚油 生產高含多烯酸乙酯精魚油的方法」，該公開文件說明了在酸性催化劑存在下，將粗魚油直 接與無水乙醇進行酯交換反應，一步得粗魚油乙酯，該乙酯用尿包法處理，再經脫色，即得 含有EPA乙酯和DHA乙酯的精製魚油。上述我國對於製備高含量多烯酸乙酯的研究主要是採用化學催化劑進行酯交換 反應，其具有原料用量大，生產成本高，對環境汙染嚴重等缺點，因此需要研究一種綠色的 無汙染的魚油乙酯的合成方法。
發明內容
本發明的目的是提供一種魚油乙酯的合成方法。本發明提供的魚油乙酯的合成方法包括以下步驟粗魚油和乙醇在脂肪酶的催化 作用下進行酯交換反應即得所述魚油乙酯。上述製備方法中，所述魚油乙酯為二十碳五烯酸乙酯(EPA-E)和二十二碳六烯酸 乙酯(DHA-E)。上述製備方法中，所述脂肪酶可為亞羅解脂酵母脂肪酶；所述亞羅解脂酵母脂肪 酶可以通過商業途徑獲得，如可以購自北京凱泰新世紀生物技術有限公司，產品目錄號為 LS-10、LS-17 或 LS-20。
上述製備方法中，所述乙醇可為95%乙醇或無水乙醇。上述製備方法中，所述反應還可添加水，水的添加量可為所述粗魚油的質量的 0% 10%，但不為0，如5%或10%。上述方法還包括將得到的魚油乙酯進行結晶的步驟；該結晶的溫度 為-30 °C -10°C，如-30°C、0°C、5°C 或 10 °C ；時間為 20_60min，如 20min、30min、40min 或 60mino上述製備方法中，所述粗魚油與乙醇的質量份數比為2-6 1;具體可為2 1、 4 1 或6 1。上述製備方法中，所述脂肪酶的酶活為100000U/g-200000U/g，如100000U/g、 170000U/g或200000U/g ；所述脂肪酶的添加量為所述粗魚油的質量的0. -5%，具體可 % 0. 1% -3%u% -5%,0. 1%、1%、3%或 5%o上述製備方法中，所述反應在攪拌下進行，該攪拌的速度為30rpm-330rpm，如 30rpm、100rpm、230rpm、或 330rpmo上述製備方法中，所述反應的溫度為25 V -65°C，如25°C _40°C、25 °C、40°C或 65°C ；所述反應的時間為10-40小時，如10小時、30小時、35小時或40小時。本發明提供了一種魚油乙酯的脂肪酶催化合成方法，實現了綠色合成魚油乙酯， 原材料(粗魚油、乙醇)與傳統方法相比，消耗量大幅減少；產品質量提高，EPA乙酯及DHA 乙酯總含量可高達86 % -92 % ；由於酶法催化效率高，使用量少，反應條件溫和，且反應不需 要使用大量溶劑，所以生產成本大大降低；基本上消除了對環境的汙染。
具體實施例方式下述實施例中所使用的實驗方法如無特殊說明，均為常規方法。下述實施例中所用的材料、試劑等，如無特殊說明，均可從商業途徑得到。本發明下述實施例中的粗魚油購買於中化河北進出口公司，EPA+DHA含量 彡 25%。本發明下述實施例的EPA乙酯(EPA-E)和DHA乙酯(DHA-E)採用質譜法進行表徵 採用Waters Micromass ZMD2000質譜儀進行測定。本發明的EPA乙酯和DHA乙酯的總含量採用HPLC法進行測定採用Waters 2690 液相色譜儀，色譜分析條件為色譜柱Symmetry C8柱；柱溫35°C ；流動相甲醇水 (80 20，V/V)；流速為 0. 3mL/min ；進樣體積為 5 μ 1。本發明下述實施例的EPA乙酯和DHA乙酯標準品購買於美國sigma公司，純度均 彡99%。EPA乙酯和DHA乙酯標準品在上述液相條件下，EPA的保留時間為8. 93min, DHA 的保留時間為10. 34min。實施例1、魚油乙酯的合成(1)魚油乙酯的合成準確稱取粗魚油(含有質量百分數為18. 23%的EPA和7. 89%的DHA) 500g、無 水乙醇250g(粗魚油與無水乙醇的質量份數比為2 1)和亞羅解脂酵母脂肪酶(酶活為 100000U/g，北京凱泰新世紀生物技術有限公司，LS-10)0. 5g(亞羅解脂酵母脂肪酶的添加 量為粗魚油的質量的0. 1%)置於反應容器中，在25°C，IOOrpm條件下進行酯交換反應。反應40h後得到含有魚油乙酯的混合液。利用HPLC檢測EPA乙酯及DHA乙酯的含量，EPA乙 酯的含量為17. 51%, DHA乙酯的含量為7. 15%。(2)魚油乙酯的分離純化將上述含有EPA乙酯和DHA乙酯的魚油乙酯混合液250g置於低溫條件下，溫度 控制在-30°C，靜置20min後，離心，去除晶體物質，採用質譜法對液體樣品進行快速分析， 檢測出EPA的分子離子峰[M-H]+ m/z 301. 1，DHA的分子離子峰[M_H]+ m/ζ 327. 1 ；然後 利用HPLC檢測EPA乙酯及DHA乙酯的含量，經反覆三次冷凍結晶分離後製得高含量的EPA 乙酯、DHA乙酯混合產品，EPA乙酯及DHA乙酯的總含量為86. 2%，其中，EPA乙酯的含量為 61. 21%, DHA乙酯的含量為24. 99%。實施例2、魚油乙酯的合成(1)魚油乙酯的合成準確稱取粗魚油(含有質量百分數為19. 38%的EPA和6. 29%的DHA) 100kg、95% 乙醇17kg(粗魚油與95%乙醇的質量份數比為6 1)和亞羅解脂酵母脂肪酶(酶活為 200000U/g,北京凱泰新世紀生物技術有限公司，LS-20) 3kg (亞羅解脂酵母脂肪酶的添加量 為粗魚油的質量的3%)置於反應容器中，在40°C，30rpm條件下進行酯交換反應。反應IOh 後得到含有魚油乙酯的混合液。利用HPLC檢測EPA乙酯及DHA乙酯的含量，EPA乙酯的含 量為18. 76%, DHA乙酯的含量為5.52%。(2)魚油乙酯的分離純化將上述得到的含有EPA乙酯和DHA乙酯的魚油乙酯混合液50kg置於低溫條件下， 溫度控制在10°c，靜置60min後，離心，去除晶體物質，採用質譜法對液體樣品進行快速分 析，檢測出EPA的分子離子峰[M-H]+m/z 301. 5, DHA的分子離子峰[M_H]+m/z 327. 3 ；然後 利用HPLC檢測EPA乙酯及DHA乙酯的含量，經反覆四次冷凍結晶分離後製得高含量的EPA 乙酯、DHA乙酯混合產品，EPA乙酯及DHA乙酯的總含量為88. 9%，其中，EPA乙酯的含量為 68. 69%, DHA乙酯的含量為20. 21%。實施例3、魚油乙酯的合成(1)魚油乙酯的合成準確稱取粗魚油(含有質量百分數為5. 43%的EPA和21. 69%的DHA) 500kg，無 水乙醇83Kg(粗魚油與無水乙醇的質量份數比為6 1)和亞羅解脂酵母脂肪酶(酶活為 170000U/g，北京凱泰新世紀生物技術有限公司，LS-17)5kg(亞羅解脂酵母脂肪酶的添加 量為粗魚油的質量的)置於反應容器中，再加入粗魚油質量10%的水50Kg，65°C下， 230rpm條件下進行酯交換反應。反應30h後得到含有魚油乙酯的混合液。利用HPLC檢測 EPA乙酯及DHA乙酯的含量，EPA乙酯的含量為4. 88%, DHA乙酯的含量為19. 53%。(2)魚油乙酯的分離純化將上述得到的含有EPA乙酯和DHA乙酯的魚油乙酯混合液300kg置於低溫條件 下，溫度控制在0°C，靜置30min後，離心，去除晶體物質，採用質譜對液體樣品進行快速分 析，檢測出EPA的分子離子峰[M-H]+ m/z 301. 0，DHA的分子離子峰[M_H]+m/z 327. 5 ；然後 利用HPLC檢測EPA乙酯及DHA乙酯的含量，經反覆兩次冷凍結晶分離後製得高含量的EPA 乙酯、DHA乙酯混合產品，EPA乙酯及DHA乙酯的總含量為86. 5%，其中，EPA乙酯的含量為 17. 29%, DHA乙酯的含量為69. 21%。
實施例4、魚油乙酯的合成(1)魚油乙酯的合成準確稱取粗魚油(含有質量百分數為6. 38%的EPA和22. 89%的DHA) 1000kg、 95%乙醇250kg(粗魚油與95%乙醇的質量份數比為4 1)和亞羅解脂酵母脂肪酶(酶活 為200000U/g，北京凱泰新世紀生物技術有限公司，LS-20)50Kg (亞羅解脂酵母脂肪酶的添 加量為粗魚油的質量的5% )置於反應容器中，再加入粗魚油質量5%的水50Kg，在65°C， 330rpm條件下進行酯交換反應。反應35h後得到含有魚油乙酯的混合液。利用HPLC檢測 EPA乙酯及DHA乙酯的含量，EPA乙酯的含量為6. 01%, DHA乙酯的含量為20. 92%。(2)魚油乙酯的分離純化將上述得到的含有EPA乙酯和DHA乙酯的魚油乙酯混合液25g置於低溫條件下， 溫度控制在5°C，靜置40min後，離心，去除晶體物質，採用質譜對液體樣品進行快速分析， 檢測出EPA的分子離子峰[M-H]+ m/z 301. 4，DHA的分子離子峰[M_H]+ m/z 327. 6 ；然後 利用HPLC檢測EPA乙酯及DHA乙酯的含量，經反覆六次冷凍結晶分離後製得高含量的EPA 乙酯、DHA乙酯混合產品22g，EPA乙酯及DHA乙酯的總含量為87. 9%，其中，EPA乙酯的含 量為19. 16%, DHA乙酯的含量為68. 74%。
權利要求
一種魚油乙酯的合成方法，包括以下步驟粗魚油和乙醇在脂肪酶的催化作用下進行酯交換反應即得所述魚油乙酯。
2.根據權利要求1所述的方法，其特徵在於所述魚油乙酯為二十碳五烯酸乙酯和 二十二碳六烯酸乙酯。
3.根據權利要求1或2所述的方法，其特徵在於所述脂肪酶為亞羅解脂酵母脂肪酶。
4.根據權利要求1-3中任一所述的方法，其特徵在於所述乙醇為95%乙醇或無水乙
5.根據權利要求1-4中任一所述的方法，其特徵在於所述反應中添加水，所述水的添 加量為所述粗魚油的質量的0% 10%，但不為0。
6.根據權利要求1-5中任一所述的方法，其特徵在於所述方法還包括將得到的魚油 乙酯進行結晶的步驟。
7.根據權利要求1-6中任一所述的方法，其特徵在於所述粗魚油與乙醇的質量份數 比為2-6 1 ；所述脂肪酶的酶活為100000U/g-200000U/g ；所述脂肪酶的添加量為所述粗 魚油的質量的0. -5%。
8.根據權利要求1-7中任一所述的方法，其特徵在於所述反應在攪拌下進行，該攪拌 的速度為 30rpm-330rpm。
9.根據權利要求1-8中任一所述的方法，其特徵在於所述反應的溫度為25°C-650C0
10.根據權利要求1-9中任一所述的方法，其特徵在於所述反應的時間為10小時-40 小時。
全文摘要
本發明公開了一種魚油乙酯的合成方法。該方法包括以下步驟粗魚油和乙醇在脂肪酶的催化作用下進行酯交換反應即得所述魚油乙酯。該方法還包括將得到的魚油乙酯進行冷凍結晶的步驟。本發明一種脂肪酶催化合成魚油乙酯的方法，不同於傳統的化學法合成魚油乙酯，大大降低了原材料用量和生產成本，提高了產品的品質，基本上消除了對環境的汙染。
文檔編號C12P7/64GK101979622SQ201010281538
公開日2011年2月23日 申請日期2010年9月13日 優先權日2010年9月13日
發明者周浩, 張增偉, 張文波, 朱琳, 閔瑞, 顧燕松 申請人:北京凱泰新世紀生物技術有限公司