专利名称：水解多不饱和脂肪酸甘油三酯的方法
技术领域：
本发明涉及富含多不饱和脂肪酸的油的完全酶催化水解。
n-6和n-3系列脂肪酸具有营养价值，尤其是在前列腺素生物合成中作为前体的该类脂肪酸。在各种营养品和化妆品中使用具有可以得到的富集有这些脂肪酸的部分是有利的。这些脂肪酸在自然界中主要以甘油三酯的形式被发现。
工业上通过在高温和高压下水解甘油三酯得到游离脂肪酸。游离的脂肪酸也可以用化学的方法通过将甘油三酯与强碱皂化，然后用强碱与皂中和释放脂肪酸，最后用非极性溶剂，例如己烷从介质中提取脂肪酸得到。
应用这些方法在多不饱和脂肪酸的情况下会引起降解。
酶催化方法代表着前述方法的一种替代方法，因为其能够使得反应在温和条件下使用非常少的能量和更小的压力系统下进行。
水解通常在两相介质中进行，同时保持有效地搅拌以确保水相和有机相之间最大可能地接触。
我们发现一种简单的油状的甘油三酯完全水解的酶催化方法，该方法能够以预想不到的方式使水解得到改善，同时得到的转化成脂肪酸的转化率大于在两相介质中通过酶催化方法得到的转化率，与化学方法比较，该水解在该条件下几乎不会引起降解，并且能够使得到的多不饱和脂肪酸具有改善的质量和稳定性。
本发明涉及从富集多脂肪酸的油中制备多不饱和脂肪酸的酶催化方法，其特征在于在作为乳化剂的卵磷脂存在下在乳化的介质中通过来自Candida cylindracea的非立体专一的脂酶水解该油。
本发明的方法尤其可用于水解富含n-3和n-6系列脂肪酸，尤其是γ-亚麻酸的油，尤其是来自黑红醋栗、琉璃苣和晚樱种子的油。
当具体使用该方法时，富含多不饱和脂肪酸的油状甘油三酯在乳化介质中的完全酶催化水解在20℃至45℃，优选在室温下，在大气压下和pH6至8下进行。这些控制条件从质量和经济上看都是有利的。
酶催化反应在有机相和含有酶和缓冲水溶液的水相之间的交界面上，在pH6-8，接近中性条件下进行。水包油型乳液通过在水相和乳化剂存在下剧烈搅拌生成。这样得到的油的乳液是以细小的液滴形式，例如平均直径为约450nm的液滴形式分散在水相中并被乳化剂，卵磷酯稳定化。
用于本发明的卵磷酯优选地可以是选自下列的磷脂—含有大于60％(重量)的丙酮不溶物(下文AIM)的卵磷脂，—不含油的卵磷脂，含有大于90％的AIM，—溶于醇的卵磷脂部分，含有大于60％(重量)的AIM，富含磷脂酰胆碱(PC)，—醇溶的无油的卵磷脂，含大于90％(重量)的AIM，—含大于50％(重量)的PC的卵磷脂部分和一经胰或微生物源的磷脂酶A2(Phospholipidase)改良的卵磷脂或它们的前述部分，其中10％至90％(重量)的PC被转化成溶原-PC(LPC)。
乳化液可以预先制备以便随后使用，例如将乳化液放入消毒容器中。
乳化液的组成被规定以便得到持续的稳定性。如果油的比例增加至超过某些限制，例如超过约20％(重量)，乳化液就不再是均相的，并且得到的水解程度被降低。卵磷脂含量小于约1％(重量)也导致水解程度降低。优选地，卵磷脂含量是总组成的0.1％至5％(重量)，有利的是0.3％至0.8％(重量)，优选0.5％(重量)。优选地，卵磷脂的含量是固定的以便使得基于乳化液的油含量的纯PC的相应含量是1.5％至4％(重量)，优选约2.5％(重量)。
非立体专一的脂酶来自Candida gylindracea。理想的反应条件取决于被水解的基质的性质和各种脂酶的内在性质。
反应在20℃至45℃之间，优选在最低温度，例如约20℃下进行以便水解尽可能完全，这样能够处理多不饱和脂肪酸，因为其对氧化降解特别敏感，而氧化降解随着升温而增加。
pH值在6至8之间不影响水解反应程度。优选使用盐的中性缓冲溶液，例如，pH6.88的磷酸盐的缓冲溶液，以便确保反应条件得到稳定的和可重复的结果。在上述理想的条件下在2至20小时内可以达到完全水解。
在前述的操作条件下，水解程度取决于所用酶的浓度，但该浓度超出一定限制，该参数就不再起作用，因为酶催化反应在油和含水介质之间的交界面上发生，酶的需要量超过了由可以得到的交界面的表面积决定的最大值。优选使用10至100mg/g油的浓度。
一旦反应完成，脂酶优选可以被循环重新使用。为了这样做，将乳化液以高速度离心破坏，然后用溶剂提取回收类脂相，用水洗涤，硫酸钠干燥并蒸发溶剂。脂肪酸优选在避光、在惰性气氛下和在零下温度(摄氏度)优选在约-25℃下保存。在水相中的脂酶溶液和水解中生成的甘油通过浓缩，例如超滤作用回收。然后可以将脂酶再循环。
得到的脂肪酸混合物可以用作富集特殊不饱和脂肪酸的方法或制备其中脂肪酸以及其位置在甘油分子中是特定的甘油三酯结构的方法中的原料。得到的产物可以依次用于营养品，化妆品和药物组合物中。
下面的实施例说明本发明。其中，除非另有说明，百分比和份数按重量计。
实施例1-7将20％的黑红醋栗的种子油和1.2％的豆油卵磷脂(Asol 100(R)，Lucas Meyer)溶于78.8％的pH6.88的0.025M磷酸盐缓冲剂水溶液中制备水包油乳液，并将其5次通过微流化器(110T，MicrofluidicsCorporation，Newton)导致平均油液滴直径为约450nm。
脂酶在磷酸盐缓冲剂中被溶液化，然后将其以4000g离心20分钟以除去不溶残余物。用上清液作实验。将10ml前面的乳化液(含2g黑红醋栗的种子油)置于盖住的25ml锥形烧瓶中，放入恒温浴中以保持在所选择的温度，并且以250rpm电磁搅拌，加入相当于0.2g脂酶的酶溶液。
反应后，将介质以4000g离心以破坏乳化液，类脂相用乙醚提取回收。用水洗涤，硫酸钠干燥，然后通过蒸发除去溶剂。得到的脂肪酸在氮气下在-25℃贮于避光处。
在水相中的溶液中的脂酶以及生成的甘油通过超滤作用(YM10module，cut-off threshold 10000，Amicon，Denver，USA)回收，由此得到脂酶的浓缩溶液，该脂酶可以重新使用。
相应于反应时释放出的游离脂肪酸的百分数的水解率通过使用Metrohm692滴定计进行酸碱滴定确定。将所分析的样品溶于25ml乙醇和乙醚等体积混合物中用浓度为0.1N的KOH醇溶液滴定。
水解条件列于下面表I中表I实施例 Candida cylindracea温度时间 ％脂酶 ℃ h 水解1 Type B，Biocatalysts Ltd 37 4 99.9Cardiff，England2 Type VII，Sigma Chemical 20 20 91.6Co.St Louis，USA3 Lot189，Biogenzia Lemania 37 20 96SA，Lausanne，Switzerland4 Type OF，Meito Sangyo Co. 20 8 99.2Ltd.Tokyo，Japan5 Type OF，Meito Sangyo Co. 30 8 96.3Ltd.Tokyo，Japan6 Type MY，Meito Sangyo Co. 37 20 91.1Ltd.Tokyo，Japan7 Type F5，Enzymatix，37 20 97.6Cambridge，England作为比较，在两相系统中使用实施例1至4中的酶，温度条件和时间进行水解，结果如下实施例脂酶在两相系统中水解的百分率1 794 81.1实施例8-13通过改变酶的浓度、油和卵磷脂的比例和与再循环脂酶连续循环的次数，同时使用与实施例4中相同的其他条件，得到列于表II中所示的水解率表II实施例 乳化液组成酶浓度 20小时水 ％水解(％) mg/g油解循环次数8油，30- - 78卵磷脂，1.2缓冲剂，68.89 油，20 - - 89卵磷脂，1缓冲剂，7910 - 20- 88.611 - 50- 92.712 - - 2 9613 - - 3 94.6-与实施例4相同的条件。
实施例14将用酶方法得到的脂肪酸的质量和稳定性与在下列条件下通过黑红醋栗的种子油化学皂化得到的脂肪酸的相应性质进行比较判断将100g黑红醋栗的种子油与213g由47.7％水、14.3％氢氧化钠、37.8％乙醇和0.15％乙二胺四乙酸二钠盐组成的碱性溶液混合，混合物在80-85℃回流120分钟。在加入40g水，然后再加入80ml发烟盐酸之后，将反应混合物剧烈搅拌60分钟。生成的脂肪酸用己烷提取，有机相用水洗，硫酸钠干燥并经蒸发除去溶剂。
通过气相色谱分析以它们甲酯形式的两种水解产物表明它们的组成完全一致，这能够证明大豆卵磷脂不被水解。
通过脂肪酸在异辛烷溶液中的UV色谱分析表明酶水解得到的脂肪酸的最大吸收值低于用化学方法得到的脂肪酸的相应值。而且，通过计算两种脂肪酸在某些波长上的摩尔消光系数值发现，用化学方法得到的脂肪酸的该值高于用酶方法得到的脂肪酸的相应值。
最后，脂肪酸过氧化指数的确定能够比较两种水解方法和得到的脂肪酸的质量。通过将铁离子转化成硫氰酸铁用红颜色在510nm波长在Hewlett Packard 845A分光光度计上测量得到的值，能够确定用meq of O2/kg表示的过氧化指数。其结果如下皂化方法得到的脂肪酸 7.9酶方法得到的脂肪酸1.4上述分析结果证实，生物催化的水解反应得到的脂肪酸混合物比化学水解得到的脂肪酸具有更好的质量。
权利要求
1.从富含多不饱和脂肪酸的油中制备多不饱和脂肪酸的酶催化方法，其特征在于该油用来自Candida cylindracea的非立体专一的脂酶在作为乳化剂的卵磷脂存在下在乳化的介质中水解。
2.根据权利要求1的方法，其特征在于乳化液是水包油型，含有高达30％(重量)的油和0.1％至5％，优选0.3％至0.8％(重量)的卵磷脂。
3.根据权利要求1的方法，其特征在于反应在室温下进行。
4.根据权利要求1的方法，其特征在于水相含有保持pH值约为中性的缓冲剂盐。
5.根据权利要求1的方法，其特征在于酶的使用量相当于10至100mg/g油。
6.根据权利要求1的方法，其特征在于反应需要2至20小时。
7.根据权利要求1的方法，其特征在于，一旦反应完全，将乳化液高速离心将其破坏，然后将类脂相用溶剂提取回收，用水洗涤，干燥并蒸发溶剂，得到的脂肪酸在惰性气氛下在零下温度避光保存以备用。
8.根据权利要求1的方法，其特征在于将在水相中的脂酶溶液与水解中生成的甘油通过超滤作用浓缩回收，并循环到新的水解中重新使用。
9.根据权利要求1的方法，其特征在于使用的油是富含n-3和n-6系列的脂肪酸，尤其是富含γ-亚麻酸的油，优选选自黑红醋栗子、琉璃苣和晚樱种子的油。
10.根据权利要求1至9的方法处理得到的脂肪酸混合物。
全文摘要
为了制造具有理想质量的多不饱和脂肪酸混合物，将富含多不饱和脂肪酸的油用来自Candidacylindracea的非立体专一的脂酶在作为乳化剂的卵磷脂存在下在水包油的被乳化的介质中水解，水解优选在室温下在pH值接近中性的含水缓冲介质中进行。
文档编号C12R1/72GK1131697SQ9512174
公开日1996年9月25日 申请日期1995年11月27日 优先权日1994年11月28日
发明者H·-J·维勒 申请人:雀巢制品公司