基於酶促酸解棕櫚酸甘油三酯合成結構脂質的方法
2023-07-14 19:46:46
基於酶促酸解棕櫚酸甘油三酯合成結構脂質的方法
【專利摘要】基於酶促酸解棕櫚酸甘油三酯合成結構脂質的方法，將油脂原料與溶劑在氮氣中皂化回流，水解完全後，旋蒸回收溶劑，調節水解混合物pH值，水洗後萃取游離脂肪酸，無水硫酸鎂除水後過濾，取濾液旋蒸即得游離脂肪酸；將至少一種游離脂肪酸與棕櫚酸甘油三酯進行混合，在sn-1，3位特異性脂肪酶的作用下製備得到結構脂質。本發明採用sn-1，3位特異性脂肪酶催化棕櫚酸甘油三酯和脂肪酸定向合成結構脂質。將易於消化吸收的中短碳鏈飽和脂肪酸與棕櫚酸甘油三酯酶促酸解製備MLM型結構脂質。同時，將人體必需長鏈不飽和脂肪酸與棕櫚酸甘油三酯酶促酸解製備LPL型結構脂質。可根據不同人群對營養需求的不同對不同類型的結構脂質進行配置。
【專利說明】基於酶促酸解棕櫚酸甘油三酯合成結構脂質的方法
【技術領域】
[0001] 本發明屬於油脂生物加工【技術領域】，具體涉及一種基於酶促酸解棕櫚酸甘油三酯 合成結構脂質的方法。
【背景技術】
[0002] 眾所周知，結構脂質（structured lipids, SLs)是將天然脂質經過改性，定向加 入短碳鏈脂肪酸、中碳鏈脂肪酸、和長碳鏈不飽和脂肪酸，因其特殊的脂肪酸組成以及脂肪 酸在甘油三酯中特定的位置，使其具有特殊的生理功能和營養價值。近年來，高油脂與冠 心病、肥胖症、以及某些癌症之間有著密切的聯繫。油脂在各種食品中起著獨特而又重要 的作用：提供能量、提供人體必需脂肪酸和促進脂溶性維生素以及鈣質的吸收等重要作用 (Journal of Agricultural and Food Chemistry，2012,60(9) :2377-2384)。油脂作為膳食 中主要組分，在提供能量和營養的同時，也會帶來諸如肥胖、心腦血管疾病、高血壓、高血脂 等高危疾病，其中絕大多數是由不合理油脂攝入導致。因此，合理搭配膳食油脂甘油三酯中 脂肪酸的組成和分布，是有效預防疾病的源頭，而結構脂質作為一種新型的油脂改性產品， 具有比天然油脂更加優異的理化特性，對人體具有特殊的生理功能和營養價值而倍受人們 的關注。
[0003] 脂肪酸按照碳鏈的長短和不飽和度分為中短碳鏈飽和脂肪酸和長鏈不飽和脂肪 酸中短碳鏈飽和脂肪酸為脂肪酸鏈長為6-12個碳的飽和脂肪酸。隨著人類生活水平的提 高，中短鏈脂肪酸甘油酯受到人們的重視，在食物營養及醫藥品、體育運動及保健品等方面 具有極大的潛力。長鏈不飽和脂肪酸又稱高級脂肪酸。主要包括單不飽和脂肪酸，如：棕櫚 油酸（C16 : 1)和油酸（C18 : 1)等，以及多不飽和脂肪（Polyunsaturated fatty acids, PUFA)，如：亞油酸（C18 : 2，ω-6)、α-亞麻酸（C18 : 3，ω-3)、γ-亞麻酸（C18 : 3， ω-6)、花生四烯酸（C20 : 4，ARA，ω-6)、二十碳五烯酸（C20 : 5，ΕΡΑ)、二十二碳五烯酸 (C22 : 5, DPA)和二十二碳六烯酸（C22 : 6, DHA)等脂肪酸。研究報導，酶法製備短碳 鏈甘油三酯（MCTs)，因其氧化穩定性好、黏度低、易消化和良好的溶解性能等被廣泛應用 (International Journal of Food Science and Technology,2013,49(2) :453-459)〇 當 額外攝入此類甘油三酯時，可能會引起代謝性酸中毒、胃腸不舒適，並且缺少人體必須的脂 肪酸（British Journal ofNutrition，1998, 79 (2) :117-128) ; (Process Biochemistry， 2007,42(3) :415-422)報導利用酶法合成sn-1，3為中碳鏈脂肪酸，sn-2位為長鏈不飽和脂 肪酸的MLM型結構脂質，結果顯示，該類型結構脂質在人體內經胰脂肪酶水解形成中碳鏈 脂肪酸和sn-2位中長鏈的單甘酯，但是，長鏈不飽和脂肪酸大多酯化在sn-2位，在人體內 水解形成諸如sn-2位為DHA的單甘脂，由於其碳鏈過長限制其吸收，從而造成該結構脂質 在人體內的吸收利用度下降。因此，將長鏈不飽和脂肪酸人為結合到甘油骨架的sn-l，3制 備成易於吸收、儲存的結構脂質可拓展其在營養強化方面的應用。
[0004] 據文獻報導，富含α -亞麻酸的油脂具有改善血脂，降低高密度脂肪酸等生理功 fe： (Prostaglandins,Leukotrienes and Essential Fatty Acids,2006,75(3) ： 161-168)； 富含γ -亞麻酸的；富含短碳鏈的油脂具有易於消化吸收，降低熱量攝入達到減肥功能， 同時短碳鏈脂肪酸在母乳脂肪替代品中含量較多，是其他營養物質無法替代的必須脂肪酸 (International Journal of Food Science and Technology, 2013,49 (2) :453-459);與中 短碳鏈飽和脂肪酸相比，富含長碳鏈不飽和脂肪酸的油脂如：EPA、DPA和DHA亦受到了國內 外脂類科學家、營養學家和醫學家的普遍重視和關注。研究報導富含此類脂肪酸的油脂具 有抗心血管病和抗風溼性關節炎以及DHA具有促進幼兒的智力、視力和生殖系統發育等功 會泛（European Journal of Lipid Science and Technology,2013,9(115) :965-976)〇
[0005] 目前人工合成結構脂質的方法主要通過將幾種植物油脂的直接混合或混合後經 酶法或化學催化法酯交換反應製備。如US 4876107，US 5658768將棕櫚油硬脂與富含油酸 的底物或高油酸葵花籽油脂肪酸，在固定化脂肪酶催化下反應後，將該產物與液體植物油、 椰子油混合後在脂肪酶催化下酯交換反應，降低油脂中的三飽和甘油酯的含量，製備成符 合嬰幼兒食用的結構脂質。另外一種是將植物油直接調和或調和後用脂肪酶或者化學催化 劑催化隨機酯交換製備結構脂質，如專利US 5601860, EP 0376628;以及Unilever公司專 利TO 1994/268551中報導，將一定比例的棕櫚油與棕櫚仁油在1，3位選擇性脂肪酶催化下 進行酯交換，酯交換產物與高油酸葵花籽油、葵花籽油以及椰子油按一定比例進行調配，得 到飽和脂肪酸佔30%的甘三酯混合物，其中sn-2位上的飽和脂肪酸佔總的飽和脂肪酸的 40%以上的母乳脂肪替代品。專利EP 0496456中將sn-2位高棕櫚酸含量的甘三酯與卡諾 拉油脂肪酸混合，經脂肪酶催化反應，得到的液體部分精煉後即為母乳脂肪替代物。專利CN 102229866A的發明專利公開了一種以豬油為原料經與油酸在1，3位專一性脂肪酶作用下 製備1，3_二油酸-2-棕櫚酸甘油三酯的生產方法。專利CN 101940241A報導一種湄公河三 角洲鯰魚油脂在脂肪酶催化下與混合脂肪酸或混合脂肪酸低級醇酯進行酶法酯交換反應， 製備母乳脂肪替代物。
[0006] 綜上，由於原料地理分布差異及其各個脂肪酸在油脂甘油三酯上分布和含量的巨 大差別，以及受到宗教信仰、文化差異和飲食喜好等因素限制，同時製備工藝繁瑣，製備工 藝的效果並沒有達到人們的期望，造成資源的浪費。因此，以中短碳鏈飽和脂肪酸或長鏈不 飽和脂肪酸與棕櫚酸甘油三酯為底物，以脂肪酶為催化劑，催化酸解法製備sn-1，3位富含 短鏈飽和脂肪酸或長鏈不飽和脂肪酸的新型結構脂質，將不同原料來源的油脂製備成結構 脂質，通過梯度溫度分離，實現原料的最大化利用。同時按照不同人群的需求進行適當的調 配，實現資源的合理利用。
[0007] 棕櫚硬脂是在棕櫚油冷凍結晶後分提出來的固體部分，是棕櫚液油的副產品。其 脂肪酸的含量和分布獨特，根據確定的滑動溶點和碘值指標分為低硬度、中硬度和高硬度， 其中棕櫚硬脂中棕櫚酸甘油三酯（Tripalmitin，PPP)的含量可達到88%以上因其良好的 塑造性及經sn-Ι，3位特異性脂肪酶改性後其sn-2位仍然富含棕櫚酸，因此，棕櫚酸甘油三 酯被廣泛的應用於結構脂質的合成中。
[0008] 綜上，本發明提供一種將上述脂肪酸與富含棕櫚酸甘油三酯的棕櫚硬脂通過酶法 製備新型結構脂質的方法。所採用的基於酶促棕櫚酸甘油三酯酸解合成的結構脂質具有營 養價值高、安全可靠和無需額外添加營養強化劑等特點，而且工藝操作簡便，可明顯提高棕 櫚酸甘油三酯sn-1，3位中短碳鏈、長鏈不飽和脂肪酸的含量分布。更重要的是，可將合成 的不同碳鏈的結構脂質按照不同比例進行混合，以滿足不同人群對營養需求的差異，為今 後規模化製備不同脂肪酸來源的結構脂質提供理論基礎和技術支撐，對於國外壟斷產品的 國產化、提高油脂的資源利用度、延伸我國油脂行業的產業鏈具有積極的現實指導意義。
【發明內容】
[0009] 解決的技術問題：本發明的目的是提供一種基於酶促酸解棕櫚酸甘油三酯合成結 構脂質的方法，用於將不同來源的脂肪酸原料製備成高附加值的結構脂質。
[0010] 技術方案：基於酶促酸解棕櫚酸甘油三酯合成結構脂質的方法，步驟為：將油脂 原料與溶劑按〇. 25g/mL的比例在氮氣中皂化回流，水解溫度範圍為40?90°C，水解時間範 圍為2?20h,水解完全後,旋蒸回收溶劑，調節水解混合物pH值範圍為1?7,水洗後萃取 游離脂肪酸，無水硫酸鎂除水後過濾，取濾液旋蒸即得游離脂肪酸；將至少一種游離脂肪酸 與棕櫚酸甘油三酯按照3 : 1?12 : 1的質量比進行混合，在sn-l，3位特異性脂肪酶的 作用下製備得到結構脂質。
[0011] 所述油脂原料為微藻油、蠶蛹油、紫蘇籽油、亞麻籽油、棕櫚油、月見草油、椰子油、 棕櫚仁油、橄欖油或沙丁魚油。
[0012] 所述 sn_l，3 位特異性脂肪酶為 Lipozyme RM IM、Lipozyme IM60、Lipozyme IM20、 Lipase SP435、Lipase SP382、Candida rugosa lipase、Lipase MC7、Lipozyme TL IM、 Novozym 435、Candida antarctica lipase B、R275A lipase 或豬膜脂肪酶。
[0013] 所述棕櫚酸甘三酯脂肪酸組成中C16 : 0含量>80%，sn-2位棕櫚酸含量>95%; 藻油中不飽和脂肪酸含量> 70%，肉豆蘧酸、DHA和DPA含量> 60% ;沙丁魚油中不飽和脂 肪酸含量> 70%，EPA含量> 10% ;亞麻籽油、紫蘇籽油和蠶蛹油中不飽和脂肪酸含量> 80%，油酸、亞油酸和α-亞麻酸含量>80%;月見草中不飽和脂肪酸含量>80%，亞 麻酸含量> 5% ;椰子油中中短碳鏈脂肪酸含量> 70% ;棕櫚仁油中短碳鏈脂肪酸含量> 60% ;橄欖油中單不飽和脂肪酸含量>69%。
[0014] 所述棕櫚酸甘三酯與游離脂肪酸混合比為3 : 1?12 : 1;脂肪酶的添加量佔反 應底物的lwt. %?20wt. % ;反應溫度為40?90°C ;反應時間為0. 1?60h ;底物濃度為 0.lg/mL ?10g/mL〇
[0015] 所述溶劑為乙醇、正丁醇、正己烷、環己烷、石油醚、乙酸乙酯或乙酸丁酯。
[0016] 所述棕櫚酸甘油三酯的製備方法為：以棕櫚油為原料，採用低溫重結晶法，提取出 的粗油脂，經過脫膠、脫色、脫酸、重結晶過程，進行精製獲得富含棕櫚酸甘三酯。
[0017]
【權利要求】
1. 基於酶促酸解棕櫚酸甘油三酯合成結構脂質的方法，其特徵在於步驟為：將油脂原 料與溶劑按〇. 25g/mL的比例在氮氣中皂化回流，水解溫度範圍為40?90°C，水解時間範圍 為2?20h,水解完全後,旋蒸回收溶劑，調節水解混合物pH值範圍為1?7,水洗後萃取遊 離脂肪酸，無水硫酸鎂除水後過濾，取濾液旋蒸即得游離脂肪酸；將至少一種游離脂肪酸與 棕櫚酸甘油三酯按照3 : 1?12 : 1的質量比進行混合，在sn-l，3位特異性脂肪酶的作 用下製備得到結構脂質。
2. 根據權利要求1所述基於酶促酸解棕櫚酸甘油三酯合成結構脂質的方法，其特徵在 於所述油脂原料為微藻油、蠶蛹油、紫蘇籽油、亞麻籽油、棕櫚油、月見草油、椰子油、棕櫚仁 油、橄欖油或沙丁魚油。
3. 根據權利要求1所述基於酶促酸解棕櫚酸甘油三酯合成結構脂質的方法，其特徵在 於所述 sn_l，3 位特異性脂肪酶為 Lipozyme RM IM、Lipozyme IM60、Lipozyme IM20、Lipase SP435、Lipase SP382、Candida rugosa lipase、Lipase MC7、Lipozyme TL IM> Novozym 435、Candida antarctica lipase B、R275A lipase 或豬膜脂肪酶。
4. 根據權利要求2所述基於酶促酸解棕櫚酸甘油三酯合成結構脂質的方法，其特徵在 於所述棕櫚酸甘三酯脂肪酸組成中C16 : 0含量> 80%，sn-2位棕櫚酸含量> 95% ;藻油 中不飽和脂肪酸含量> 70%，肉豆蘧酸、DHA和DPA含量> 60%;沙丁魚油中不飽和脂肪酸 含量> 70%，EPA含量> 10% ;亞麻籽油、紫蘇籽油和蠶蛹油中不飽和脂肪酸含量> 80%， 油酸、亞油酸和α-亞麻酸含量>80%;月見草中不飽和脂肪酸含量>80%，γ-亞麻酸含 量> 5% ;椰子油中中短碳鏈脂肪酸含量> 70% ;棕櫚仁油中短碳鏈脂肪酸含量> 60% ;橄 欖油中單不飽和脂肪酸含量> 69%。
5. 根據權利要求1所述基於酶促酸解棕櫚酸甘油三酯合成結構脂質的方法，其特徵在 於所述棕櫚酸甘三酯與游離脂肪酸混合比為3 : 1?12 : 1;脂肪酶的添加量佔反應底物 的lwt. %?20wt. % ;反應溫度為40?90°C ;反應時間為0. 1?60h ;底物濃度為0. lg/ mL ?10g/mL〇
6. 根據權利要求1所述基於酶促酸解棕櫚酸甘油三酯合成結構脂質的方法，其特徵在 於所述溶劑為乙醇、正丁醇、正己烷、環己烷、石油醚、乙酸乙酯或乙酸丁酯。
7. 根據權利要求1所述基於酶促酸解棕櫚酸甘油三酯合成結構脂質的方法，其特徵在 於所述棕櫚酸甘油三酯的製備方法為：以棕櫚油為原料，採用低溫重結晶法，提取出的粗油 月旨，經過脫膠、脫色、脫酸、重結晶過程，進行精製獲得富含棕櫚酸甘三酯。
【文檔編號】A23D9/013GK104186705SQ201410407944
【公開日】2014年12月10日 申請日期:2014年8月18日 優先權日:2014年8月18日
【發明者】王俊, 王旭東, 龐娜, 王超, 吳福安 申請人:江蘇科技大學