一种酶法合成中国母乳甘油三酯替代品的制备方法及用途与流程

[0001]
本发明涉及酶法合成母乳替代品技术领域，具体是一种酶法合成中国母乳甘油三酯替代品的制备方法及用途。


背景技术：

[0002]
婴幼儿阶段营养需求较为特殊，是一生中生长发育至关重要的时期，在这一关键时期各类营养素摄入的数量和质量将对以后的成长造成重大的影响，关键营养素的缺乏与不足，会造成无法挽回的后果。因此，为广大婴儿提供健康合理的婴幼儿配方奶粉对具有重要的现实意义。
[0003]
许多研究表明，母乳对婴儿的肠胃功能，生长，神经系统发育和免疫系统发育和降低传染病的风险均有好处。母乳脂肪替代品(hmfs)是从天然脂肪和油脂中改性以模仿母乳脂肪的脂质，用作婴儿配方奶粉原料或以用于特殊医疗目的添加入食品中。hmfs 发展的一项突破是开发长链多不饱和脂肪酸(lcpufa)，添加到婴儿配方奶粉中的 lcpufa主要是二十二碳六烯酸(dha)、花生四烯酸(aa)和二十碳五烯酸(epa)，这些脂肪酸对婴儿的视觉和认知发育至关重要。不同国家地区母乳的甘油三酯结构和含量不尽相同但有一定规律，中国母乳的甘油三酯结构含量最高的甘油三酯结构为opl其次为opo，芬兰、西班牙、丹麦、意大利和澳大利亚母乳含量最高的甘油三酯结构为opo 其次为opl。因此参考中国母乳数据制备本土化的母乳替代品，个性化设计适合中国婴儿生长发育的婴儿配方奶粉具有重要的意义。
[0004]
母乳脂替代品主要原料是富含棕榈酸的植物油或动物脂肪，对其结构进行改性并结合新型分离技术进行纯化，使其中的甘油三酯在组成和构型方面接近母乳甘油三酯。在 2008年，中华人民共和国卫生部的第13号公告批准了模拟母乳的结构油脂可以以营养添加剂的形式加入到婴幼儿的配方奶粉中。由于营养学的发展和生活水平的提高，人们逐渐认识到传统婴儿配方奶粉添加植物油和牛乳的简单配方满足不了婴儿的营养需求，因此，制备1,3-不饱和脂肪酸-2-饱和脂肪酸结构的甘油三酯作为婴儿配方奶粉的脂质添加物成为学者关注的热点问题。
[0005]
棕榈作为一种热带木本植物，为世界人民提供目前消费量、生产量和国际贸易量最大的植物油品种棕榈油，和菜籽油、大豆油并称“世界三大植物油”，食用历史超过五千年。棕榈硬脂作为棕榈油的分提产物，根据其熔点或者碘值的不同，分为不同的种类。目前，棕榈硬脂主要应用于人造奶油、起酥油等产品的生产。棕榈硬脂富含棕榈酸是制备hmfs的廉价易得的原料，探索棕榈硬脂为原料合成hmfs的新途径不仅可以提高棕榈硬脂附加值且降低生产成本。


技术实现要素：

[0006]
现有的研究中并没有对中国母乳脂肪结构进行充分和系统的研究，也没有在此基础上，针对中国母乳结构，开发出与中国母乳脂肪结构相似甚至相同的中国母乳替代品，在
现有的中国婴幼儿配方食品中，也无法获取符合中国母乳脂肪结构的婴幼儿膳食食品。
[0007]
针对上述的不足，本发明的目的在于提供一种酶法合成中国母乳甘油三酯替代品的制备方法，使得按本发明方法制得的中国母乳甘油三酯替代品能够作为婴幼儿配方食品的原料，制备出符合中国母乳脂肪结构的婴幼儿膳食食品。
[0008]
为实现上述目的，本发明所用技术方案为：
[0009]
一种酶法合成中国母乳甘油三酯替代品，以植物油为原料，模拟中国母乳甘油三酯结构，具体的，植物油原料包括棕榈硬脂，红花籽油，茶油，紫苏籽油，月桂酸，肉豆蔻酸。
[0010]
优选的，所述棕榈硬脂为52
°
棕榈硬脂。
[0011]
所述的52
°
棕榈硬脂为催化后的52
°
棕榈硬脂，其sn-2位棕榈酸含量高，总棕榈酸含量大致相同的sn-2棕榈酸甘油三酯。
[0012]
所述的52
°
棕榈硬脂催化方法为：52
°
棕榈油经非定向脂肪酶催化，经分子重排得到sn-2棕榈酸甘油三酯。
[0013]
所述非定向脂肪酶添加量为5-7wt％，反应温度为65-85℃，反应时间为10-14h。
[0014]
一种酶法合成中国母乳甘油三酯替代品的制备方法，制备方法包括以下步骤：
[0015]
s1.棕榈硬脂经非定向脂肪酶催化制得高sn-2棕榈酸甘油三酯含量的棕榈硬脂；
[0016]
s2.按照配方量选取红花籽油，茶油，紫苏籽油，月桂酸，肉豆蔻酸，与s1中所得高sn-2棕榈酸甘油三酯含量的棕榈硬脂进行混合制得混合油脂，添加脂肪酶，优选sn-1,3 位定向脂肪酶酶解催化；
[0017]
s3.检测和评估：经检验酶法合成的中国母乳甘油三酯替代品在总脂肪酸组成、sn-2 脂肪酸组成和甘油三酯构型方面与中国母乳相似。
[0018]
步骤s2中所述酶解催化过程具体为：向混合油脂中添加sn-1,3位定向脂肪酶6～10wt％，反应温度为55～70℃，反应时间8～12h，所述sn-2高棕榈酸甘油三酯与所用植物油摩尔比为1：5～1：7。
[0019]
步骤s2中所述配方量选取红花籽油，茶油，紫苏籽油，月桂酸，肉豆蔻酸，具体配方为：1份sn-2棕榈酸甘油三酯，0～2.7份茶油：2.3～5.0份红花籽油：0.2份紫苏籽油： 0.4份月桂酸：0.4份肉豆蔻酸。
[0020]
一种酶法合成中国母乳甘油三酯替代品，用作中国母乳甘油三酯的替代品，与配方量的蛋白质原料、碳水化合物原料、维生素、矿物质，经喷雾干燥制得婴幼儿膳食食品。
[0021]
一种酶法合成中国母乳甘油三酯替代品，用作婴幼儿膳食食品的原料，与配方量的蛋白质原料、碳水化合物原料、维生素、矿物质，经喷雾干燥制得婴幼儿膳食食品，具有降低婴幼儿便秘、肠梗阻、肠胃炎、腹痛的用途。
[0022]
本发明的有益效果：
[0023]
1)成本低、附加值高，采用的植物油原料均是本领域常规的油脂原料，其中棕榈硬脂是国际贸易的大宗油脂原料，来源丰富，价格便宜，葵花籽油，高油酸葵花籽油，紫苏籽油，月桂酸，肉豆蔻酸也是本领域常规的油脂原料，本申请通过催化改性、配比调整制得的母乳脂肪替代品，具有良好的营养性和功能性，与中国母乳脂肪结构非常相似，甚至可以完全替代中国母乳脂肪而添加到婴幼儿在内的诸多婴幼儿膳食食品中，提高了油脂的附加值，相比于同类产品，富含亚油酸的结构酯含量更高，且游离脂肪酸比例较低，在相同时间里提高产量并节省酶用量，更符合中国母乳脂的要求；
[0024]
2)选取的棕榈硬脂、葵花籽油，高油酸葵花籽油，紫苏籽油，月桂酸，肉豆蔻酸富含多种营养元素，营养价值高；相比于选取动物油脂，尤其是猪油，避免了猪油原料的宗教忌讳带来的推广障碍，还具有容易加工，储藏稳定，使用范围广的特点；
[0025]
3)本发明制备的中国母乳替代品，完全符合国家法规标准和国外标准，改善了棕榈酸在内的脂肪酸组成和结构；脂肪酸组成及其分布更佳全面接近中国母乳脂肪组成，尤其是亚油酸和sn-2脂肪酸；
[0026]
4)本发明制备的中国母乳脂肪替代品富含亚油酸，脂肪酸组成更佳贴合中国母乳脂肪结构，所以利用本发明制备的中国母乳脂肪替代品制成的婴幼儿膳食食品，易于在婴幼儿体内吸收并高效利用，因而可以明显降低脂肪结构不合理导致的婴幼儿膳食食品带来的便秘、肠梗阻、肠胃炎、腹痛等疾病的发病可能性，非常有利于供给婴幼儿的茁壮成长和健康发育。
具体实施方式
[0027]
下面结合具体实施例对本发明作进一步的说明。
[0028]
经过长期的科学研究和大量的实验探索，针对目前没有涉及地域和饮食习惯对母乳脂肪结构带来的差异，本发明通过合理地的植物油原料选取、植物油原料的催化改性，实现了全面模拟中国母乳中天然的脂肪结构，尤其是在sn-2脂肪酸的含量与中国母乳脂肪的非常相似，据此提供一种全面模拟和替代中国母乳的脂肪替代品。
[0029]
本发明涉及的原料主要有52
°
棕榈硬脂(palm stearin)，红花籽油(safflower seed oil)，茶油(tea oil)，紫苏籽油(perilla oil)，月桂酸(lauric acid)，肉豆蔻酸(myristic acid)。各植物油的脂肪酸组成和分布如下表1-3所示：
[0030]
表1-ps0、ps1脂肪酸组成和分布
[0031][0032]
注：ps0：52
°
棕榈硬脂；ps1：非定向脂肪酶催化所得sn-2棕榈酸甘油三酯；∑sfa：总饱和脂肪酸；∑mufa：总单不饱和脂肪酸；∑pufa：总多不饱和脂肪酸；nd：未检出。
[0033]
表2-红花籽油、茶油、紫苏籽油脂肪酸组成(百分含量，％)
[0034][0035]
注：∑sfa：总饱和脂肪酸；∑mufa：总单不饱和脂肪酸；∑pufa：总多不饱和脂肪酸；nd：未检出。ssoffa：红花籽油游离脂肪酸；coffa：茶油游离脂肪酸；fpoffa：紫苏籽油游离脂肪酸。
[0036]
表3-母乳中参与评价的脂肪酸种类及其含量(百分含量，％)
[0037][0038]
本发明一种酶法合成中国母乳甘油三酯替代品，以植物油为原料，模拟中国母乳甘油三酯结构，具体的，植物油原料包括棕榈硬脂，红花籽油，茶油，紫苏籽油，月桂酸，肉豆蔻酸。
[0039]
优选的，所述棕榈硬脂为52
°
棕榈硬脂。
[0040]
所述的52
°
棕榈硬脂为催化后的52
°
棕榈硬脂，其sn-2位棕榈酸含量高，总棕榈酸含量大致相同的sn-2棕榈酸甘油三酯。
[0041]
所述的52
°
棕榈硬脂催化方法为：52
°
棕榈油经非定向脂肪酶催化，经分子重排得到sn-2棕榈酸甘油三酯。
[0042]
所述非定向脂肪酶添加量为5-7wt％，反应温度为65-85℃，反应时间为10-14h。
[0043]
本发明一种酶法合成中国母乳甘油三酯替代品的制备方法，制备方法包括以下步骤：
[0044]
s1.棕榈硬脂经非定向脂肪酶催化制得高sn-2棕榈酸甘油三酯含量的棕榈硬脂；
[0045]
s2.按照配方量选取红花籽油，茶油，紫苏籽油，月桂酸，肉豆蔻酸，与s1中所得高sn-2棕榈酸甘油三酯含量的棕榈硬脂进行混合制得混合油脂，添加脂肪酶，优选sn-1,3 位定向脂肪酶酶解催化；
[0046]
s3.检测和评估：经检验酶法合成的中国母乳甘油三酯替代品在总脂肪酸组成、
sn-2 脂肪酸组成和甘油三酯构型方面与中国母乳相似。
[0047]
步骤s2中所述酶解催化过程具体为：向混合油脂中添加sn-1,3位定向脂肪酶 6～10wt％，反应温度为55～70℃，反应时间8～12h，所述sn-2高棕榈酸甘油三酯与所用植物油摩尔比为1：5～1：7。
[0048]
步骤s2中所述配方量选取红花籽油，茶油，紫苏籽油，月桂酸，肉豆蔻酸，具体配方为：1份sn-2棕榈酸甘油三酯，0～2.7份茶油：2.3～5.0份红花籽油：0.2份紫苏籽油：0.4份月桂酸：0.4份肉豆蔻酸。
[0049]
步骤s3中所述检测和评估的具体过程为：
[0050]
相似性评价公式采用主成分与马氏距离进行计算：主成分分析的目的就是将数据降维，以消除众多信息共存中相互重叠的信息部分。主成分分析得到多个变量的主成分和得分，得分为压缩后的变量数据，使用得分数据代替原始营养指标的数据计算马氏距离，不仅能反映全部数据信息，而且也能压缩参加计算马氏距离的变量数。对所选数据进行标准化处理。
[0051][0052]
式中：z为标准化处理后的变量，x为初始变量,i＝1,2,3,
…
,n；j＝1,2,3,
…
,p。
[0053]
从而得到标准化得分矩阵。运用因子分析进行降维，对标准化矩阵求得相关系数矩阵：
[0054][0055]
其中：
[0056][0057]
式中：z为标准化处理后的变量；r为载荷矩阵。
[0058]
运用主成分分析法，解样本相关矩阵r的特征方程即可，从而得到p个特征根，抽取因子量。再按照最大化的原则确定m值，对每个λj,j＝1,2,
…
,m，解方程组rb＝λjb得到特征向量bja，再将标准化后的指标向量转化为主成分：
[0059][0060]
式中：u为主成分数。
[0061]
计算样品主成分到标准值(中国、美国婴儿每日推荐膳食摄入量)的马氏距离矩阵：
[0062]
d2＝(t
i-t)*m-1
*(t
i-t)
ꢀꢀ
(5)
[0063]
式中：d为马氏距离；m为标准指标集因子分析中得分阵(score)的协方差阵；ti 为样本的得分向量；t为n个样品参考的标准值；i为不同的样本。
[0064]
得到的马氏距离代表样品该营养指标与母乳的吻合程度，数值越大，距离越远，与母乳吻合度越低，呈负相关。为将其转换为呈正相关的最终得分，计算最终马氏距离评分md：
[0065]
md＝100-d2ꢀꢀ
(6)
[0066]
本发明一种酶法合成中国母乳甘油三酯替代品，用作中国母乳甘油三酯的替代品，与配方量的蛋白质原料、碳水化合物原料、维生素、矿物质，经喷雾干燥制得婴幼儿膳食食品。
[0067]
本发明一种酶法合成中国母乳甘油三酯替代品，用作婴幼儿膳食食品的原料，与配方量的蛋白质原料、碳水化合物原料、维生素、矿物质，经喷雾干燥制得婴幼儿膳食食品，具有降低婴幼儿便秘、肠梗阻、肠胃炎、腹痛的用途。
[0068]
实施例1
[0069]
在250ml的圆底烧瓶中加入一定量的棕榈硬脂，非定向脂肪酶添加量为6％，控制反应温度为79℃，反应时间为13h，得到sn-2棕榈酸甘油三酯。称取10gsn-2棕榈酸甘油三酯于反应瓶中，并添加红花籽油、茶油、紫苏籽油、月桂酸和肉豆蔻酸，以1：6摩尔比混合，向其中添加8wt％的lipozymermim脂肪酶(以底物总质量计)，反应瓶充氮密封并在60℃水浴下，以200rpm的搅拌速率反应8h，平行做三次。所得产物甘油三酯脂肪酸组成、分布和甘油三酯构型如下表4所示。
[0070]
所得产物与65％脱盐乳清粉、20％麦芽糊精、0.5％维生素、0.5％矿物质，经喷雾干燥制得婴幼儿膳食食品。
[0071]
表4 中国母乳甘油三酯替代品的脂肪酸组成和分布和甘油三酯构型(百分含量，％)
[0072][0073]
nd：未检出。
[0074]
实施例2
[0075]
称取400g sn-2棕榈酸甘油三酯于反应瓶中，并添加红花籽油、茶油、紫苏籽油、月桂酸和肉豆蔻酸，以1∶6摩尔比混合，向其中添加8wt％的lipozyme tl im脂肪酶(以底物总质量计)，反应瓶充氮密封并在60℃水浴下，以200rpm的搅拌速率反应8h，平行做三次。所得产物甘油三酯脂肪酸组成、分布和甘油三酯构型如下表5所示。
[0076]
所得产物与65％脱盐乳清粉、20％麦芽糊精、0.5％低聚果糖、1％低聚半乳糖、
0.5％维生素、0.5％矿物质，经喷雾干燥制得婴幼儿膳食食品，具有降低婴幼儿便秘、肠梗阻、肠胃炎、腹痛的用途。
[0077]
表5 中国母乳甘油三酯替代品的脂肪酸组成和分布和甘油三酯构型(百分含量，％)
[0078][0079]
nd：未检出。
[0080]
根据上述实施例中中国母乳替代品的脂肪酸组成和分布和甘油三酯构型评分结果可知，按照本发明所述合成方法制得的一种酶法合成中国母乳甘油三酯替代品，其甘油三酯的组成及其含量与中国母乳的接近度非常高，相似度评分分别达到了80分和89分，表明本发明提供的一种酶法合成中国母乳甘油三酯替代品的制备方法的可行性和科学性，所得母乳甘油三酯替代品能够代替母乳用于婴幼儿配方食品的制备。
[0081]
以上实施例仅用以说明本发明的技术方案而非对其限制，尽管参照上述实施例对本发明进行了详细的说明，所属领域的普通技术人员应当理解，依然可以对本发明的具体实施方式进行修改或者等同替换，而未脱离本发明精神和范围的任何修改或者等同替换，其均应涵盖在本发明的权利要求范围当中。