基于酶促酸解棕榈酸甘油三酯合成结构脂质的方法
【专利摘要】基于酶促酸解棕榈酸甘油三酯合成结构脂质的方法，将油脂原料与溶剂在氮气中皂化回流，水解完全后，旋蒸回收溶剂，调节水解混合物pH值，水洗后萃取游离脂肪酸，无水硫酸镁除水后过滤，取滤液旋蒸即得游离脂肪酸；将至少一种游离脂肪酸与棕榈酸甘油三酯进行混合，在sn-1，3位特异性脂肪酶的作用下制备得到结构脂质。本发明采用sn-1，3位特异性脂肪酶催化棕榈酸甘油三酯和脂肪酸定向合成结构脂质。将易于消化吸收的中短碳链饱和脂肪酸与棕榈酸甘油三酯酶促酸解制备MLM型结构脂质。同时，将人体必需长链不饱和脂肪酸与棕榈酸甘油三酯酶促酸解制备LPL型结构脂质。可根据不同人群对营养需求的不同对不同类型的结构脂质进行配置。
【专利说明】基于酶促酸解棕榈酸甘油三酯合成结构脂质的方法
【技术领域】
[0001] 本发明属于油脂生物加工【技术领域】，具体涉及一种基于酶促酸解棕榈酸甘油三酯 合成结构脂质的方法。
【背景技术】
[0002] 众所周知，结构脂质（structured lipids, SLs)是将天然脂质经过改性，定向加 入短碳链脂肪酸、中碳链脂肪酸、和长碳链不饱和脂肪酸，因其特殊的脂肪酸组成以及脂肪 酸在甘油三酯中特定的位置，使其具有特殊的生理功能和营养价值。近年来，高油脂与冠 心病、肥胖症、以及某些癌症之间有着密切的联系。油脂在各种食品中起着独特而又重要 的作用：提供能量、提供人体必需脂肪酸和促进脂溶性维生素以及钙质的吸收等重要作用 (Journal of Agricultural and Food Chemistry，2012,60(9) :2377-2384)。油脂作为膳食 中主要组分，在提供能量和营养的同时，也会带来诸如肥胖、心脑血管疾病、高血压、高血脂 等高危疾病，其中绝大多数是由不合理油脂摄入导致。因此，合理搭配膳食油脂甘油三酯中 脂肪酸的组成和分布，是有效预防疾病的源头，而结构脂质作为一种新型的油脂改性产品， 具有比天然油脂更加优异的理化特性，对人体具有特殊的生理功能和营养价值而倍受人们 的关注。
[0003] 脂肪酸按照碳链的长短和不饱和度分为中短碳链饱和脂肪酸和长链不饱和脂肪 酸中短碳链饱和脂肪酸为脂肪酸链长为6-12个碳的饱和脂肪酸。随着人类生活水平的提 高，中短链脂肪酸甘油酯受到人们的重视，在食物营养及医药品、体育运动及保健品等方面 具有极大的潜力。长链不饱和脂肪酸又称高级脂肪酸。主要包括单不饱和脂肪酸，如：棕榈 油酸（C16 : 1)和油酸（C18 : 1)等，以及多不饱和脂肪（Polyunsaturated fatty acids, PUFA)，如：亚油酸（C18 : 2，ω-6)、α-亚麻酸（C18 : 3，ω-3)、γ-亚麻酸（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。研究报道，酶法制备短碳 链甘油三酯（MCTs)，因其氧化稳定性好、黏度低、易消化和良好的溶解性能等被广泛应用 (International Journal of Food Science and Technology,2013,49(2) :453-459)〇 当 额外摄入此类甘油三酯时，可能会引起代谢性酸中毒、胃肠不舒适，并且缺少人体必须的脂 肪酸（British Journal ofNutrition，1998, 79 (2) :117-128) ; (Process Biochemistry， 2007,42(3) :415-422)报道利用酶法合成sn-1，3为中碳链脂肪酸，sn-2位为长链不饱和脂 肪酸的MLM型结构脂质，结果显示，该类型结构脂质在人体内经胰脂肪酶水解形成中碳链 脂肪酸和sn-2位中长链的单甘酯，但是，长链不饱和脂肪酸大多酯化在sn-2位，在人体内 水解形成诸如sn-2位为DHA的单甘脂，由于其碳链过长限制其吸收，从而造成该结构脂质 在人体内的吸收利用度下降。因此，将长链不饱和脂肪酸人为结合到甘油骨架的sn-l，3制 备成易于吸收、储存的结构脂质可拓展其在营养强化方面的应用。
[0004] 据文献报道，富含α -亚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 -亚麻酸的；富含短碳链的油脂具有易于消化吸收，降低热量摄入达到减肥功能， 同时短碳链脂肪酸在母乳脂肪替代品中含量较多，是其他营养物质无法替代的必须脂肪酸 (International Journal of Food Science and Technology, 2013,49 (2) :453-459);与中 短碳链饱和脂肪酸相比，富含长碳链不饱和脂肪酸的油脂如：EPA、DPA和DHA亦受到了国内 外脂类科学家、营养学家和医学家的普遍重视和关注。研究报道富含此类脂肪酸的油脂具 有抗心血管病和抗风湿性关节炎以及DHA具有促进幼儿的智力、视力和生殖系统发育等功 會泛（European Journal of Lipid Science and Technology,2013,9(115) :965-976)〇
[0005] 目前人工合成结构脂质的方法主要通过将几种植物油脂的直接混合或混合后经 酶法或化学催化法酯交换反应制备。如US 4876107，US 5658768将棕榈油硬脂与富含油酸 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应后，将该产物与液体植物油、 椰子油混合后在脂肪酶催化下酯交换反应，降低油脂中的三饱和甘油酯的含量，制备成符 合婴幼儿食用的结构脂质。另外一种是将植物油直接调和或调和后用脂肪酶或者化学催化 剂催化随机酯交换制备结构脂质，如专利US 5601860, EP 0376628;以及Unilever公司专 利TO 1994/268551中报道，将一定比例的棕榈油与棕榈仁油在1，3位选择性脂肪酶催化下 进行酯交换，酯交换产物与高油酸葵花籽油、葵花籽油以及椰子油按一定比例进行调配，得 到饱和脂肪酸占30%的甘三酯混合物，其中sn-2位上的饱和脂肪酸占总的饱和脂肪酸的 40%以上的母乳脂肪替代品。专利EP 0496456中将sn-2位高棕榈酸含量的甘三酯与卡诺 拉油脂肪酸混合，经脂肪酶催化反应，得到的液体部分精炼后即为母乳脂肪替代物。专利CN 102229866A的发明专利公开了一种以猪油为原料经与油酸在1，3位专一性脂肪酶作用下 制备1，3_二油酸-2-棕榈酸甘油三酯的生产方法。专利CN 101940241A报道一种湄公河三 角洲鲶鱼油脂在脂肪酶催化下与混合脂肪酸或混合脂肪酸低级醇酯进行酶法酯交换反应， 制备母乳脂肪替代物。
[0006] 综上，由于原料地理分布差异及其各个脂肪酸在油脂甘油三酯上分布和含量的巨 大差别，以及受到宗教信仰、文化差异和饮食喜好等因素限制，同时制备工艺繁琐，制备工 艺的效果并没有达到人们的期望，造成资源的浪费。因此，以中短碳链饱和脂肪酸或长链不 饱和脂肪酸与棕榈酸甘油三酯为底物，以脂肪酶为催化剂，催化酸解法制备sn-1，3位富含 短链饱和脂肪酸或长链不饱和脂肪酸的新型结构脂质，将不同原料来源的油脂制备成结构 脂质，通过梯度温度分离，实现原料的最大化利用。同时按照不同人群的需求进行适当的调 配，实现资源的合理利用。
[0007] 棕榈硬脂是在棕榈油冷冻结晶后分提出来的固体部分，是棕榈液油的副产品。其 脂肪酸的含量和分布独特，根据确定的滑动溶点和碘值指标分为低硬度、中硬度和高硬度， 其中棕榈硬脂中棕榈酸甘油三酯（Tripalmitin，PPP)的含量可达到88%以上因其良好的 塑造性及经sn-Ι，3位特异性脂肪酶改性后其sn-2位仍然富含棕榈酸，因此，棕榈酸甘油三 酯被广泛的应用于结构脂质的合成中。
[0008] 综上，本发明提供一种将上述脂肪酸与富含棕榈酸甘油三酯的棕榈硬脂通过酶法 制备新型结构脂质的方法。所采用的基于酶促棕榈酸甘油三酯酸解合成的结构脂质具有营 养价值高、安全可靠和无需额外添加营养强化剂等特点，而且工艺操作简便，可明显提高棕 榈酸甘油三酯sn-1，3位中短碳链、长链不饱和脂肪酸的含量分布。更重要的是，可将合成 的不同碳链的结构脂质按照不同比例进行混合，以满足不同人群对营养需求的差异，为今 后规模化制备不同脂肪酸来源的结构脂质提供理论基础和技术支撑，对于国外垄断产品的 国产化、提高油脂的资源利用度、延伸我国油脂行业的产业链具有积极的现实指导意义。
【发明内容】
[0009] 解决的技术问题：本发明的目的是提供一种基于酶促酸解棕榈酸甘油三酯合成结 构脂质的方法，用于将不同来源的脂肪酸原料制备成高附加值的结构脂质。
[0010] 技术方案：基于酶促酸解棕榈酸甘油三酯合成结构脂质的方法，步骤为：将油脂 原料与溶剂按〇. 25g/mL的比例在氮气中皂化回流，水解温度范围为40?90°C，水解时间范 围为2?20h,水解完全后,旋蒸回收溶剂，调节水解混合物pH值范围为1?7,水洗后萃取 游离脂肪酸，无水硫酸镁除水后过滤，取滤液旋蒸即得游离脂肪酸；将至少一种游离脂肪酸 与棕榈酸甘油三酯按照3 : 1?12 : 1的质量比进行混合，在sn-l，3位特异性脂肪酶的 作用下制备得到结构脂质。
[0011] 所述油脂原料为微藻油、蚕蛹油、紫苏籽油、亚麻籽油、棕榈油、月见草油、椰子油、 棕榈仁油、橄榄油或沙丁鱼油。
[0012] 所述 sn_l，3 位特异性脂肪酶为 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 或猪膜脂肪酶。
[0013] 所述棕榈酸甘三酯脂肪酸组成中C16 : 0含量>80%，sn-2位棕榈酸含量>95%; 藻油中不饱和脂肪酸含量> 70%，肉豆蘧酸、DHA和DPA含量> 60% ;沙丁鱼油中不饱和脂 肪酸含量> 70%，EPA含量> 10% ;亚麻籽油、紫苏籽油和蚕蛹油中不饱和脂肪酸含量> 80%，油酸、亚油酸和α-亚麻酸含量>80%;月见草中不饱和脂肪酸含量>80%，亚 麻酸含量> 5% ;椰子油中中短碳链脂肪酸含量> 70% ;棕榈仁油中短碳链脂肪酸含量> 60% ;橄榄油中单不饱和脂肪酸含量>69%。
[0014] 所述棕榈酸甘三酯与游离脂肪酸混合比为3 : 1?12 : 1;脂肪酶的添加量占反 应底物的lwt. %?20wt. % ;反应温度为40?90°C ;反应时间为0. 1?60h ;底物浓度为 0.lg/mL ?10g/mL〇
[0015] 所述溶剂为乙醇、正丁醇、正己烷、环己烷、石油醚、乙酸乙酯或乙酸丁酯。
[0016] 所述棕榈酸甘油三酯的制备方法为：以棕榈油为原料，采用低温重结晶法，提取出 的粗油脂，经过脱胶、脱色、脱酸、重结晶过程，进行精制获得富含棕榈酸甘三酯。
[0017]
【权利要求】
1. 基于酶促酸解棕榈酸甘油三酯合成结构脂质的方法，其特征在于步骤为：将油脂原 料与溶剂按〇. 25g/mL的比例在氮气中皂化回流，水解温度范围为40?90°C，水解时间范围 为2?20h,水解完全后,旋蒸回收溶剂，调节水解混合物pH值范围为1?7,水洗后萃取游 离脂肪酸，无水硫酸镁除水后过滤，取滤液旋蒸即得游离脂肪酸；将至少一种游离脂肪酸与 棕榈酸甘油三酯按照3 : 1?12 : 1的质量比进行混合，在sn-l，3位特异性脂肪酶的作 用下制备得到结构脂质。
2. 根据权利要求1所述基于酶促酸解棕榈酸甘油三酯合成结构脂质的方法，其特征在 于所述油脂原料为微藻油、蚕蛹油、紫苏籽油、亚麻籽油、棕榈油、月见草油、椰子油、棕榈仁 油、橄榄油或沙丁鱼油。
3. 根据权利要求1所述基于酶促酸解棕榈酸甘油三酯合成结构脂质的方法，其特征在 于所述 sn_l，3 位特异性脂肪酶为 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 或猪膜脂肪酶。
4. 根据权利要求2所述基于酶促酸解棕榈酸甘油三酯合成结构脂质的方法，其特征在 于所述棕榈酸甘三酯脂肪酸组成中C16 : 0含量> 80%，sn-2位棕榈酸含量> 95% ;藻油 中不饱和脂肪酸含量> 70%，肉豆蘧酸、DHA和DPA含量> 60%;沙丁鱼油中不饱和脂肪酸 含量> 70%，EPA含量> 10% ;亚麻籽油、紫苏籽油和蚕蛹油中不饱和脂肪酸含量> 80%， 油酸、亚油酸和α-亚麻酸含量>80%;月见草中不饱和脂肪酸含量>80%，γ-亚麻酸含 量> 5% ;椰子油中中短碳链脂肪酸含量> 70% ;棕榈仁油中短碳链脂肪酸含量> 60% ;橄 榄油中单不饱和脂肪酸含量> 69%。
5. 根据权利要求1所述基于酶促酸解棕榈酸甘油三酯合成结构脂质的方法，其特征在 于所述棕榈酸甘三酯与游离脂肪酸混合比为3 : 1?12 : 1;脂肪酶的添加量占反应底物 的lwt. %?20wt. % ;反应温度为40?90°C ;反应时间为0. 1?60h ;底物浓度为0. lg/ mL ?10g/mL〇
6. 根据权利要求1所述基于酶促酸解棕榈酸甘油三酯合成结构脂质的方法，其特征在 于所述溶剂为乙醇、正丁醇、正己烷、环己烷、石油醚、乙酸乙酯或乙酸丁酯。
7. 根据权利要求1所述基于酶促酸解棕榈酸甘油三酯合成结构脂质的方法，其特征在 于所述棕榈酸甘油三酯的制备方法为：以棕榈油为原料，采用低温重结晶法，提取出的粗油 月旨，经过脱胶、脱色、脱酸、重结晶过程，进行精制获得富含棕榈酸甘三酯。
【文档编号】A23D9/013GK104186705SQ201410407944
【公开日】2014年12月10日 申请日期:2014年8月18日 优先权日:2014年8月18日
【发明者】王俊, 王旭东, 庞娜, 王超, 吴福安 申请人:江苏科技大学