基于酶促酸解棕櫚酸甘油三酯合成結(jié)構(gòu)脂質(zhì)的方法
【專利摘要】基于酶促酸解棕櫚酸甘油三酯合成結(jié)構(gòu)脂質(zhì)的方法，將油脂原料與溶劑在氮氣中皂化回流，水解完全后，旋蒸回收溶劑，調(diào)節(jié)水解混合物pH值，水洗后萃取游離脂肪酸，無水硫酸鎂除水后過濾，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制備得到結(jié)構(gòu)脂質(zhì)。本發(fā)明采用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(jié)構(gòu)脂質(zhì)。將易于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制備MLM型結(jié)構(gòu)脂質(zhì)。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制備LPL型結(jié)構(gòu)脂質(zhì)?？筛鶕?jù)不同人群對營養(yǎng)需求的不同對不同類型的結(jié)構(gòu)脂質(zhì)進行配置。
【專利說明】基于酶促酸解棕櫚酸甘油三酯合成結(jié)構(gòu)脂質(zhì)的方法

【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001] 本發(fā)明屬于油脂生物加工【技術(shù)領(lǐng)域】，具體涉及一種基于酶促酸解棕櫚酸甘油三酯 合成結(jié)構(gòu)脂質(zhì)的方法。

【背景技術(shù)】
[0002] 眾所周知，結(jié)構(gòu)脂質(zhì)（structured lipids, SLs)是將天然脂質(zhì)經(jīng)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(yǎng)價值。近年來，高油脂與冠 心病、肥胖癥、以及某些癌癥之間有著密切的聯(lián)系。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(zhì)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(yǎng)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(shù)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(jié)構(gòu)脂質(zhì)作為一種新型的油脂改性產(chǎn)品， 具有比天然油脂更加優(yōu)異的理化特性，對人體具有特殊的生理功能和營養(yǎng)價值而倍受人們 的關(guān)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(yǎng)及醫(yī)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。研究報道，酶法制備短碳 鏈甘油三酯（MCTs)，因其氧化穩(wěn)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，并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)報道利用酶法合成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(jié)構(gòu)脂質(zhì)，結(jié)果顯示，該類型結(jié)構(gòu)脂質(zhì)在人體內(nèi)經(jīng)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(nèi) 水解形成諸如sn-2位為DHA的單甘脂，由于其碳鏈過長限制其吸收，從而造成該結(jié)構(gòu)脂質(zhì) 在人體內(nèi)的吸收利用度下降。因此，將長鏈不飽和脂肪酸人為結(jié)合到甘油骨架的sn-l，3制 備成易于吸收、儲存的結(jié)構(gòu)脂質(zhì)可拓展其在營養(yǎng)強化方面的應用。
[0004] 據(jù)文獻報道，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于消化吸收，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(yǎng)物質(zhì)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(nèi) 外脂類科學家、營養(yǎng)學家和醫(yī)學家的普遍重視和關(guān)注。研究報道富含此類脂肪酸的油脂具 有抗心血管病和抗風濕性關(guān)節(jié)炎以及DHA具有促進幼兒的智力、視力和生殖系統(tǒng)發(fā)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(jié)構(gòu)脂質(zhì)的方法主要通過將幾種植物油脂的直接混合或混合后經(jīng) 酶法或化學催化法酯交換反應制備。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后，將該產(chǎn)物與液體植物油、 椰子油混合后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，制備成符 合嬰幼兒食用的結(jié)構(gòu)脂質(zhì)。另外一種是將植物油直接調(diào)和或調(diào)和后用脂肪酶或者化學催化 劑催化隨機酯交換制備結(jié)構(gòu)脂質(zhì)，如專利US 5601860, EP 0376628;以及Unilever公司專 利TO 1994/268551中報道，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(chǎn)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(diào)配，得 到飽和脂肪酸占30%的甘三酯混合物，其中sn-2位上的飽和脂肪酸占總的飽和脂肪酸的 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(jīng)脂肪酶催化反應，得到的液體部分精煉后即為母乳脂肪替代物。專利CN 102229866A的發(fā)明專利公開了一種以豬油為原料經(jīng)與油酸在1，3位專一性脂肪酶作用下 制備1，3_二油酸-2-棕櫚酸甘油三酯的生產(chǎn)方法。專利CN 101940241A報道一種湄公河三 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， 制備母乳脂肪替代物。
[0006] 綜上，由于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，同時制備工藝繁瑣，制備工 藝的效果并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，催化酸解法制備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(jié)構(gòu)脂質(zhì)，將不同原料來源的油脂制備成結(jié)構(gòu) 脂質(zhì)，通過梯度溫度分離，實現(xiàn)原料的最大化利用。同時按照不同人群的需求進行適當?shù)恼{(diào) 配，實現(xiàn)資源的合理利用。
[0007] 棕櫚硬脂是在棕櫚油冷凍結(jié)晶后分提出來的固體部分，是棕櫚液油的副產(chǎn)品。其 脂肪酸的含量和分布獨特，根據(jù)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(jīng)sn-Ι，3位特異性脂肪酶改性后其sn-2位仍然富含棕櫚酸，因此，棕櫚酸甘油三 酯被廣泛的應用于結(jié)構(gòu)脂質(zhì)的合成中。
[0008] 綜上，本發(fā)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 制備新型結(jié)構(gòu)脂質(zhì)的方法。所采用的基于酶促棕櫚酸甘油三酯酸解合成的結(jié)構(gòu)脂質(zhì)具有營 養(yǎng)價值高、安全可靠和無需額外添加營養(yǎng)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(jié)構(gòu)脂質(zhì)按照不同比例進行混合，以滿足不同人群對營養(yǎng)需求的差異，為今 后規(guī)?；苽洳煌舅醽碓吹慕Y(jié)構(gòu)脂質(zhì)提供理論基礎和技術(shù)支撐，對于國外壟斷產(chǎn)品的 國產(chǎn)化、提高油脂的資源利用度、延伸我國油脂行業(yè)的產(chǎn)業(yè)鏈具有積極的現(xiàn)實指導意義。


【發(fā)明內(nèi)容】

[0009] 解決的技術(shù)問題：本發(fā)明的目的是提供一種基于酶促酸解棕櫚酸甘油三酯合成結(jié) 構(gòu)脂質(zhì)的方法，用于將不同來源的脂肪酸原料制備成高附加值的結(jié)構(gòu)脂質(zhì)。
[0010] 技術(shù)方案：基于酶促酸解棕櫚酸甘油三酯合成結(jié)構(gòu)脂質(zhì)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，水解溫度范圍為40?90°C，水解時間范 圍為2?20h,水解完全后,旋蒸回收溶劑，調(diào)節(jié)水解混合物pH值范圍為1?7,水洗后萃取 游離脂肪酸，無水硫酸鎂除水后過濾，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(zhì)量比進行混合，在sn-l，3位特異性脂肪酶的 作用下制備得到結(jié)構(gòu)脂質(zhì)。
[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;脂肪酶的添加量占反 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(huán)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制備方法為：以棕櫚油為原料，采用低溫重結(jié)晶法，提取出 的粗油脂，經(jīng)過脫膠、脫色、脫酸、重結(jié)晶過程，進行精制獲得富含棕櫚酸甘三酯。
[0017]

【權(quán)利要求】
1. 基于酶促酸解棕櫚酸甘油三酯合成結(jié)構(gòu)脂質(zhì)的方法，其特征在于步驟為：將油脂原 料與溶劑按〇. 25g/mL的比例在氮氣中皂化回流，水解溫度范圍為40?90°C，水解時間范圍 為2?20h,水解完全后,旋蒸回收溶劑，調(diào)節(jié)水解混合物pH值范圍為1?7,水洗后萃取游 離脂肪酸，無水硫酸鎂除水后過濾，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(zhì)量比進行混合，在sn-l，3位特異性脂肪酶的作 用下制備得到結(jié)構(gòu)脂質(zhì)。
2. 根據(jù)權(quán)利要求1所述基于酶促酸解棕櫚酸甘油三酯合成結(jié)構(gòu)脂質(zhì)的方法，其特征在 于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(jù)權(quán)利要求1所述基于酶促酸解棕櫚酸甘油三酯合成結(jié)構(gòu)脂質(zhì)的方法，其特征在 于所述 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(jù)權(quán)利要求2所述基于酶促酸解棕櫚酸甘油三酯合成結(jié)構(gòu)脂質(zhì)的方法，其特征在 于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(jù)權(quán)利要求1所述基于酶促酸解棕櫚酸甘油三酯合成結(jié)構(gòu)脂質(zhì)的方法，其特征在 于所述棕櫚酸甘三酯與游離脂肪酸混合比為3 : 1?12 : 1;脂肪酶的添加量占反應底物 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(jù)權(quán)利要求1所述基于酶促酸解棕櫚酸甘油三酯合成結(jié)構(gòu)脂質(zhì)的方法，其特征在 于所述溶劑為乙醇、正丁醇、正己烷、環(huán)己烷、石油醚、乙酸乙酯或乙酸丁酯。
7. 根據(jù)權(quán)利要求1所述基于酶促酸解棕櫚酸甘油三酯合成結(jié)構(gòu)脂質(zhì)的方法，其特征在 于所述棕櫚酸甘油三酯的制備方法為：以棕櫚油為原料，采用低溫重結(jié)晶法，提取出的粗油 月旨，經(jīng)過脫膠、脫色、脫酸、重結(jié)晶過程，進行精制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(yōu)先權(quán)日:2014年8月18日
【發(fā)明者】王俊, 王旭東, 龐娜, 王超, 吳福安 申請人:江蘇科技大學