一种富含OPO和OPL的油脂组合物的制备方法与流程

本发明涉及一种富含opo和opl的油脂组合物的制备方法及应用，属于油脂合成技术领域。

背景技术：

母乳是婴幼儿最佳的天然食物，其中脂肪作为重要的供能物质，虽然只占母乳的3-5％左右，却为婴幼儿提供了超过50％的能量。母乳脂肪中98％以上是甘油三酯，其主要的结构类型为sn-usu型，u代表不饱和脂肪酸，s代表饱和脂肪酸。母乳中的棕榈酸含量为20-30％，其中约有70％左右的棕榈酸在sn-2位，sn-1，3位主要是不饱和脂肪酸，典型的甘油三酯有sn-opo及sn-opl，其中o代表油酸，l代表亚油酸。

脂肪酸在甘油三酯上的位置会影响其消化吸收。牛乳及普通植物油的棕榈酸大多分布在甘油三酯的sn-1，3位，sn-1，3位的棕榈酸在体内经过胰脂酶水解后会得到游离的棕榈酸，容易与体内的钙镁离子形成高熔点的皂而排出体外，造成婴幼儿矿物质和能量的流失，而母乳脂肪中约70％的棕榈酸位于甘油三酯的sn-2位，能以sn-2单甘酯的形式被吸收，避免了棕榈酸和钙质的流失。

目前已有大量文献报道制备1，3-二油酸-2-棕榈酸(opo)的方法，然而母乳中除opo之外，opl的含量也很高，有些地区的母乳中opl的含量甚至超过了opo的含量。opl含亚油酸，亚油酸是一种人体必需脂肪酸，具有降低胆固醇，防止动脉粥样硬化的作用。婴儿缺乏亚油酸，皮肤对水的通透性就会增加，导致水代谢紊乱，引起皮肤病、生长迟缓等。亚油酸的衍生物-二十碳四烯酸(aa)还是人体大脑和视神经发育的重要物质，对提高婴儿智力和增强视敏度有重要作用。因此，富含opo及opl的产品比单纯的opo产品功能性更多样。

opl的甘油骨架上连接了三个不同的脂肪酸，由于酶对不同的脂肪酸具有选择性差异，因此opl跟opo的合成相比更具有难度。在控制底物比例时，opo的制备仅需考虑甘油三酯与油酸酰基供体的比例，而合成opl除了需要调控甘油三酯与脂肪酸酰基供体之间的比例外，还需要调控油酸酰基供体与亚油酸酰基供体之间的比例，比合成单一的opo复杂。因此，提供一种能够同时得到opo及opl的制备方法，对推进婴幼儿配方奶粉母乳化进程具有重要的意义。

技术实现要素：

本发明的目的在于提供一种富含opo和opl的油脂组合物的制备方法。

为解决上述技术问题，本发明提供了如下技术方案：

一种富含opo和opl的油脂组合物的制备方法，其特征在于以甘油三酯与脂肪酸酰基供体为原料，在溶剂体系或无溶剂体系中，加入脂肪酶在50～90℃下进行反应，所得产物经纯化后得到富含opo与opl的油脂混合物；其中，所述脂肪酸酰基供体为油酸酰基供体和亚油酸酰基供体的混合物，油酸酰基供体和亚油酸酰基供体的摩尔比为(1～5)∶1。

反应结束后，反应产物纯化去除脂肪酶和游离脂肪酸或脂肪酸酯。

优选所述的油酸酰基供体和亚油酸酰基供体的摩尔比为(1～3)∶1，进一步优选油酸酰基供体和亚油酸酰基供体的摩尔比为(2～3)∶1，最优选油酸酰基供体和亚油酸酰基供体的摩尔比为2∶1。所述油酸酰基供体可以为油酸或/和其酯类，亚油酸酰基供体为亚油酸或/和其酯类。

上述甘油三酯和脂肪酸酰基供体的摩尔比为1∶(3～14)，优选所述甘油三酯和脂肪酸酰基供体的摩尔比为1∶(5～12)，进一步优选所述甘油三酯和脂肪酸酰基供体的摩尔比为1∶(6～10)。

上述反应时间为1～6h，优选为3h～6h，最优选4h～6h。

上述反应温度优选为60～90℃。

进一步的，在溶剂体系中，所用溶剂为含有6～8个碳原子数的烷烃，优选为正己烷、异己烷。

进一步的，所述甘油三酯中三棕榈酸甘油三酯的含量为55％～95％，棕榈酸的含量为65％～98％。

进一步的，所述脂肪酶为sn-1，3位特异性脂肪酶，优选为米黑根毛霉菌(rhizomucormiehei)为来源的脂肪酶(如固定化脂肪酶lipozymermim或固定化脂肪酶ns40086)或以疏棉状嗜热丝孢菌(thermomyceslanuginosus)为来源的脂肪酶(如固定化脂肪酶lipozymetlim)。脂肪酶的添加量为甘油三酯与脂肪酸酰基供体总重的8-12％，优选8-10％。

进一步的，所述除去脂肪酶的方法为离心沉降法。

进一步的，所述去除脂肪酶和游离脂肪酸或脂肪酸酯的方法为分子蒸馏、溶剂萃取法或酸碱中和法中的一种。

当去除脂肪酶和游离脂肪酸或脂肪酸酯的方法为分子蒸馏时，其蒸发温度为140～200℃，转速为120～140r/min，绝对压力为2～5pa。

所述去除脂肪酶和游离脂肪酸或脂肪酸酯的方法为溶剂萃取法时，所用溶剂为极性溶剂，优选为乙醇。

所述去除脂肪酶和游离脂肪酸或脂肪酸酯的方法为酸碱中和法时，所用的碱为氢氧化钠或氢氧化钾。

进一步的，所述反应在分批式搅拌罐反应釜中进行。

上述富含opo与opl的油脂混合物中opo和opl的总含量大于35％。

本发明的有益效果：

(1)本发明提供了一种通过酶法酯交换反应合成与母乳脂肪结构相似的甘油三酯的方法，合成的产品富含opo和opl，且油脂混合物中opo和opl的总含量大于35％，与现有的仅含opo的产品相比，功能性更多样，跟母乳中的组成更相似。

(2)本发明制备方法利用酶的专一性、高效性以及控制反应条件来抑制酰基迁移副反应，整个过程易于控制，反应条件温和，同时通过对酶的回收利用可大大降低成本。

(3)由于酶对不同的脂肪酸具有不同的底物选择性，在本发明中，油酸(酯)与亚油酸(酯)的摩尔比为(1-5)∶1的反应条件下得到的opo和opl的比例(0.39-2.38)与母乳中的opo和opl比例(0.5-2.0)更接近。

(4)后期采用分子蒸馏法和酸碱中和法脱除游离脂肪酸，分离效果好，并且省去了大量有机溶剂的使用；溶剂萃取法去除溶剂所需时间极短，10min左右即可在实验室规模上完成分离纯化，效率高，此外，溶剂萃取法可在常温下进行，避免了高能量的消耗以及多不饱和脂肪酸的氧化。

因此，本发明的制备方法绿色、高效、便于大规模工业化推广。

附图说明

图1为实施例1中甘油三酯和油酸及亚油酸酶法反应产物rp-hplc液相图。

图2为实施例5中甘油三酯和油酸及亚油酸酶法反应产物rp-hplc液相图。

具体实施方式

为使本发明的上述目的、特征和优点能够更加明显易懂，下面结合具体实施例对本发明的具体实施方式做详细的说明。

hplc分析：高效液相色谱仪(agilent1260)，安捷伦科技有限公司；蒸发光散射检测器(alltech3300)，美国grace公司；分离柱为lichrospherc18(250mm×4.6mm×5μm)，汉邦科技有限公司。液相色谱条件：柱温设置为30℃，进样量10ul。流动相a(乙腈)，流动性b(异丙醇)，流速0.8ml/min，梯度洗脱程序为(min/a％)0/60，40/60，45/55，85/55，90/60。elsd检测器条件为气体流量1.8l/min，漂移管温度55℃，增益1。采用面积归一化法定量。

gc分析：气相色谱仪(agilent7820a)配备氢火焰离子化检测器(fid)，安捷伦科技有限公司；所用分析柱为毛细管柱(60m×0.25mm×0.25μm，tracetr-fame，thermofisherscientific)。气相色谱条件：升温程序：初始柱温为100℃，保持1min，以5℃/min的速度升至220℃，保持15min。检测器与进样口的温度均为250℃；进样量：1μl；分流比100∶1；氢气流速：30ml/min；空气流速：400ml/min；氮气流速：25ml/min.

以下实施例采用的固定化脂肪酶lipozymermim、固定化脂肪酶ns40086均购自于购自诺维信(中国)生物技术有限公司。

实施例1

间歇式酶反应在分批式搅拌罐反应釜中进行，所用甘油三酯的棕榈酸含量为95％。在无溶剂体系下，甘油三酯和脂肪酸(油酸+亚油酸)的摩尔比为1∶6，油酸与亚油酸体的摩尔比为2∶1，加入8％固定化酶ns40086，常压60℃下搅拌反应6h。反应结束后，反应产物通过离心沉降去除固定化酶。样品采用koh-水醇溶液除去游离脂肪酸。

所得产品经hplc和gc分析，分析结果见表1。

实施例2

间歇式酶反应在分批式搅拌罐反应釜中进行，所用甘油三酯的棕榈酸含量为95％。在溶剂体系下，正己烷与底物的体积质量比为3∶1，甘油三酯和脂肪酸(油酸+亚油酸)的摩尔比为1∶12，油酸与亚油酸的摩尔比为2∶1，加入8％固定化酶ns40086，常压60℃下搅拌反应4h。反应结束后，反应产物通过离心沉降去除固定化酶。样品采用分子蒸馏法除去游离脂肪酸，所用分子蒸馏条件为：蒸发温度190℃；热交换器温度65℃；转速110r/min；绝对压力3pa。

所得产品经hplc和gc分析，分析结果见表1。

实施例3

间歇式酶反应在分批式搅拌罐反应釜中进行，所用甘油三酯的三棕榈酸甘油酯的含量为95％。在无溶剂体系下，甘油三酯和脂肪酸(油酸+亚油酸)的摩尔比为1∶8，油酸与亚油酸的摩尔比为2∶1，加入8％固定化酶ns40086，常压60℃下搅拌反应6h。反应结束后，反应产物通过离心沉降去除固定化酶，样品采用koh-水醇溶液除去游离脂肪酸。

所得产品经hplc和gc分析，分析结果见表1。

实施例4

间歇式酶反应在分批式搅拌罐反应釜中进行，所用甘油三酯的三棕榈酸甘油酯的含量为95％。在无溶剂体系下，甘油三酯和脂肪酸(油酸+亚油酸)的摩尔比为1∶10，油酸与亚油酸的摩尔比为2∶1，加入8％固定化酶lipozymermim，常压60℃下搅拌反应6h。反应结束后，反应产物通过离心沉降去除固定化酶，样品采用koh-水醇溶液除去游离脂肪酸。

所得产品经hplc和gc分析，分析结果见表1。

实施例5

间歇式酶反应在分批式搅拌罐反应釜中进行，所用甘油三酯的三棕榈酸甘油酯的含量为95％。在无溶剂体系下，甘油三酯和脂肪酸(油酸+亚油酸)的摩尔比为1∶12，油酸与亚油酸的摩尔比为1∶1，加入8％固定化酶ns40086，常压60℃下搅拌反应4h。反应结束后，反应产物通过离心沉降去除固定化酶，样品采用koh-水醇溶液除去游离脂肪酸。

所得产品经hplc和gc分析，分析结果见表1。

实施例6

间歇式酶反应在分批式搅拌罐反应釜中进行，所用甘油三酯的三棕榈酸甘油酯的含量为95％。在无溶剂体系下，甘油三酯和脂肪酸(油酸+亚油酸)的摩尔比为1∶5，油酸与亚油酸的摩尔比为2∶1，加入8％固定化酶ns40086，常压60℃下搅拌反应6h。反应结束后，反应产物通过离心沉降去除固定化酶，样品采用koh-水醇溶液除去游离脂肪酸。

所得产品经hplc和gc分析，分析结果见表1。

实施例7

间歇式酶反应在分批式搅拌罐反应釜中进行，所用甘油三酯的三棕榈酸甘油酯的含量为95％。在无溶剂体系下，甘油三酯和脂肪酸(油酸+亚油酸)的摩尔比为1∶12，油酸与亚油酸的摩尔比为3∶1，加入8％固定化酶ns40086，常压60℃下搅拌反应4h。反应结束后，反应产物通过离心沉降去除固定化酶，样品采用koh-水醇溶液除去游离脂肪酸。

所得产品经hplc和gc分析，分析结果见表1。

实施例8

间歇式酶反应在分批式搅拌罐反应釜中进行，所用甘油三酯的三棕榈酸甘油酯的含量为95％。在无溶剂体系下，甘油三酯和脂肪酸(油酸+亚油酸)的摩尔比为1∶4，油酸与亚油酸的摩尔比为2∶1，加入8％固定化酶ns40086，常压70℃下搅拌反应3h。反应结束后，反应产物通过离心沉降去除固定化酶，样品采用koh-水醇溶液除去游离脂肪酸。

所得产品经hplc和gc分析，分析结果见表1。

实施例9

间歇式酶反应在分批式搅拌罐反应釜中进行，所用甘油三酯的三棕榈酸甘油酯的含量为95％。在溶剂体系下，异己烷与底物的体积质量比为5∶1，甘油三酯和脂肪酸(油酸+亚油酸)的摩尔比为1∶14，油酸与亚油酸的摩尔比为2∶1，加入8％固定化酶lipozymermim，常压50℃下搅拌反应4h。反应结束后，反应产物通过离心沉降去除固定化酶，样品采用koh-水醇溶液除去游离脂肪酸。

所得产品经hplc和gc分析，分析结果见表1。

实施例10

间歇式酶反应在分批式搅拌罐反应釜中进行，所用甘油三酯的三棕榈酸甘油酯的含量为70％。在无溶剂体系下，甘油三酯和脂肪酸(油酸+亚油酸)的摩尔比为1∶12，油酸与亚油酸的摩尔比为2∶1，加入12％固定化酶ns40086，常压60℃下搅拌反应6h。反应结束后，反应产物通过离心沉降去除固定化酶，样品采用溶剂萃取法除去游离脂肪酸：反应产物加入10倍于产物的乙醇，在65℃加热10min后，在室温下分层，收集含有甘油三酯的下层。

所得产品经hplc和gc分析，分析结果见表1。

实施例11

间歇式酶反应在分批式搅拌罐反应釜中进行，所用甘油三酯的三棕榈酸甘油酯的含量为95％。在无溶剂体系下，甘油三酯和脂肪酸(油酸+亚油酸)的摩尔比为1∶12，油酸与亚油酸的摩尔比为2∶1，加入5％固定化酶lipozymermim，常压60℃下搅拌反应6h。反应结束后，反应产物通过离心沉降去除固定化酶，样品采用koh-水醇溶液除去游离脂肪酸。

所得产品经hplc和gc分析，分析结果见表1。

实施例12

间歇式酶反应在分批式搅拌罐反应釜中进行，所用甘油三酯的三棕榈酸甘油酯的含量为95％。在无溶剂体系下，甘油三酯和脂肪酸(油酸+亚油酸)的摩尔比为1∶12，油酸与亚油酸的摩尔比为2∶1，加入10％固定化酶ns40086，常压90℃下搅拌反应6h。反应结束后，反应产物通过离心沉降去除固定化酶，样品采用koh-水醇溶液除去游离脂肪酸。

所得产品经hplc和gc分析，分析结果见表1。

实施例13

间歇式酶反应在分批式搅拌罐反应釜中进行，所用甘油三酯的三棕榈酸甘油酯的含量为84.5％。在溶剂体系下，正己烷与底物的体积质量比为5∶1，甘油三酯和脂肪酸(油酸+亚油酸)的摩尔比为1∶12，油酸与亚油酸的摩尔比为2∶1，加入8％固定化酶ns40086，常压60℃下搅拌反应6h。反应结束后，反应产物通过离心沉降去除固定化酶，样品采用koh-水醇溶液除去游离脂肪酸。

所得产品经hplc和gc分析，分析结果见表1。

对比例1：甘油三酯和脂肪酸(油酸+亚油酸)比例

间歇式酶反应在分批式搅拌罐反应釜中进行，所用甘油三酯的三棕榈酸甘油酯的含量为95％。在无溶剂体系下，甘油三酯和脂肪酸(油酸+亚油酸)的摩尔比为1∶2，油酸与亚油酸的摩尔比为2∶1，加入8％固定化酶ns40086，常压60℃下搅拌反应6h。反应结束后，反应产物通过离心沉降去除固定化酶，样品采用koh-水醇溶液除去游离脂肪酸。

所得产品经hplc和gc分析，结果见表1。

对比例2：油酸和亚油酸比例

间歇式酶反应在分批式搅拌罐反应釜中进行，所用甘油三酯的三棕榈酸甘油酯的含量为95％。在无溶剂体系下，甘油三酯和脂肪酸(油酸+亚油酸)的摩尔比为1∶12，油酸与亚油酸的摩尔比为1∶2，加入8％固定化酶ns40086，常压60℃下搅拌反应6h。反应结束后，反应产物通过离心沉降去除固定化酶，样品采用koh-水醇溶液除去游离脂肪酸。

所得产品经hplc和gc分析，分析结果见表1。

^a：sn-2位棕榈酸占油脂混合物中sn-2位总脂肪酸的百分比；^b：sn-2位棕榈酸占油脂混合物中总棕榈酸的百分比。

由此可见，本发明提供了一种富含1，3-二油酸-2-棕榈酸甘油三酯(opo)及1-油酸-2-棕榈酸-3-亚油酸甘油三酯(opl)的制备方法，整个反应过程工艺简单，对环境十分友好，所得产品的1，3-二油酸-2-棕榈酸甘油三酯(opo)及1-油酸-2-棕榈酸-3-亚油酸甘油三酯(opl)的总含量高，大于50％，比opo产品功能性更多样，可广泛应用于婴幼儿配方奶粉中。

表2为文献报道过的母乳中opo和opl的含量，其中opo/opl的比值在0.56-2.05之间，而本发明得到的油脂混合物中opo/opl的比值为0.39-2.38，接近母乳中的比值。

表2文献报道的母乳中甘油三酯的成分

参考文献

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虽然本发明已以较佳实施例公开如上，但其并非用以限定本发明，任何熟悉此技术的人，在不脱离本发明的精神和范围内，都可做各种的改动与修饰，因此本发明的保护范围应该以权利要求书所界定的为准。