一种富含OPO结构脂的混合酯的制备方法与流程

本发明涉及有机合成技术领域，特别涉及一种富含opo结构脂的混合酯的制备方法。

背景技术

人乳是婴儿的最佳食物来源，它提供给婴儿全面均衡的营养，促进婴儿的生长发育。人乳中有4％左右的脂质，其中甘三酯所占比例为98％以上，它是人乳中的主要营养成分之一，为婴儿提供一定能量。由于部分地区存在母乳喂养条件缺乏的情况，无法得到母乳喂养的婴儿主要以配方奶粉为替代品。但传统配方奶粉中脂肪酸的结构与母乳脂肪相差较大，不利于婴儿健康成长。因此，选择一款合适的婴儿配方奶粉及其重要。而1,3-二油酸-2-棕榈酸甘三酯(opo结构脂)作为一种新型母乳脂肪替代品，配方奶粉中添加opo结构脂可达到最为接近母乳的喂哺效果。

opo结构脂其合成是通过酶法酯交换使脂肪酸在甘油分子上的位置重新排列而得，其脂肪酸组成和结构更加接近母乳脂肪。与传统配方奶粉相比，opo型配方奶粉中棕榈酸主要集中在sn-2位上(2位棕榈酸的含量高于40％)，能促进人体对脂肪酸的吸收，保障恰当的能量供给，有效的减少钙皂产生的可能，减少婴幼儿排便困难，而且能提高婴幼儿对于能量和矿物质的吸收利用，减少体内钙、镁离子及其他营养成分的缺失，促进婴儿的体格和骨骼的自然成长。因此，将opo结构脂添加到奶粉中可起到与母乳相近的喂养效果。

目前，有人采用茶油和橄榄油提供油酸来合成opo结构脂，但成本高、油脂原料来源少；而商业化油酸是以混合油脂为原料，其源头不可追溯，且油脂经中压水解制得的脂肪酸需经高温精馏纯化油酸，增加了生产工序。

技术实现要素：

有鉴于此，本发明目的在于提供一种富含opo结构脂的混合酯的制备方法，本发明提供的制备方法以高油酸花生油为原料，减少了油酸纯化的步骤，缩短了流程，提高了产品的安全性且能达到国家标准。

本发明提供了一种富含opo结构脂的混合酯的制备方法，包括以下步骤：

1)将高油酸花生油经醇解反应或中压水解反应，得到反应产物；所述高油酸花生油油酸含量≥70％；所述醇解反应的反应产物为脂肪酸乙酯，所述中压水解反应的反应产物为脂肪酸；

2)将所述步骤1)得到的反应产物、棕榈硬脂和sn-1,3位专一性脂肪酶混合后进行酯交换反应得到富含opo结构脂的混合酯。

优选地，所述步骤1)中醇解的温度为60～80℃，醇解的时间为1～3h。

优选地，所述步骤1)中中压水解的温度为240～260℃，中压水解的时间为8～10h。

优选地，所述步骤1)中中压水解的压强为24～28kg/cm²。

优选地，所述步骤2)中酯交换反应的温度为50～90℃，酯交换反应的时间为1～6h。

优选地，所述步骤2)中反应产物与棕榈硬脂的摩尔比为2：1～6：1。

优选地，所述步骤2)中sn-1,3位专一性脂肪酶为诺维信固定化脂肪酶40086、诺维信固定化脂肪酶tlim、固定化假丝酵母candidasp.99—125脂肪酶或固定化猪胰脂酶。

优选地，所述步骤2)中sn-1,3位专一性脂肪酶的质量为所述反应产物和棕榈硬脂总质量的2～10％。

有益技术效果：本发明提供了一种富含opo结构脂的混合酯的制备方法，本发明提供的制备方法以高油酸花生油为原料，通过醇解反应或中压水解反应得到的反应产物，可直接与棕榈硬脂在sn-1,3位专一性脂肪酶的催化作用下合成富含opo结构脂的混合酯，省略了油酸的纯化步骤，缩短了工艺流程，提高了产品的安全性。实施例数据表明，本发明采用脂肪酸乙酯/脂肪酸与棕榈硬脂制得的富含opo结构脂的混合酯中opo含量(国标以c52甘油三酯含量计)、2位棕榈酸占所有棕榈酸含量以及剩余的棕榈酸甘油三酯含量分别为46.35％/44.17％、60.73％/57.60％、5.67％/4.07％，产品指标均满足国家标准gb30604-2015的规定。

附图说明：

图1为本发明中1,3-二油酸-2-棕榈酸甘三酯的制备方法的流程图；

图2为实施例1中得到的脂肪酸乙酯的脂肪酸组成气相色谱图；

图3为实施例1中脂肪酸乙酯和棕榈硬脂的摩尔比对合成效果的影响；

图4为实施例2中酯交换反应时间对合成效果的影响；

图5为实施例3中酶含量对合成效果的影响；

图6为实施例4中酯交换反应温度对合成效果的影响；

图7为实施例5中得到的目标产物的薄层分析图；

图8为实施例5中得到的目标产物的气相色谱图；

图9为实施例5中得到的目标产物的甘三酯组成气相色谱图；

图10为实施例5中得到的目标产物中甘三酯全样脂肪酸组成气相色谱图；

图11为实施例5中得到的目标产物中甘三酯中sn-2脂肪酸组成气相色谱图；

图12为实施例5中得到的目标产物的sfc随温度变化曲线；

图13为实施例6中得到的目标产物的甘三酯组成气相色谱图；

图14为实施例6中得到的目标产物中甘三酯全样脂肪酸组成气相色谱图；

图15为实施例6中得到的目标产物中甘三酯中sn-2脂肪酸组成气相色谱图。

具体实施方式

本发明提供了一种富含opo结构脂的混合酯的制备方法，包括以下步骤：

1)将高油酸花生油经醇解反应或中压水解反应，得到反应产物；所述高油酸花生油油酸含量≥70％；所述醇解反应的反应产物为脂肪酸乙酯，所述中压水解反应的反应产物为脂肪酸；

2)将所述步骤1)得到的反应产物、棕榈硬脂和sn-1,3位专一性脂肪酶混合后进行酯交换反应，得到富含opo结构脂的混合酯。

本发明将高油酸花生油经醇解反应或中压水解反应，得到反应产物；所述高油酸花生油油酸含量≥70％；所述醇解反应的反应产物为脂肪酸乙酯，所述中压水解反应的反应产物为脂肪酸。

在本发明中，所述醇解的温度优选为60～80℃，更优选为65～75℃；所述醇解的时间优选为1～3h，更优选为1.5～2.5h。

在本发明中，所述醇解优选在搅拌条件下进行。本发明对搅拌的方法没有特殊限定，选用本领域技术人员熟知的搅拌方法即可。

在本发明中，所述醇解优选为将高油酸花生油、乙醇和氢氧化钠混合后进行醇解，得到脂肪酸乙酯。

在本发明中，所述高油酸花生油、乙醇和氢氧化钠的质量比优选为200：60～100:1，更优选为200：75～85：1。

本发明还优选包括将醇解后的反应液依次进行减压蒸馏、分层、水洗和脱水，得到脂肪酸乙酯。

在本发明中，所述减压蒸馏的温度优选为40～60℃，更优选为45～55℃；所述减压蒸馏的时间优选为0～60min，更优选为40～50min，所述减压蒸馏的压强优选为0.03～0.05kg/cm²，更优选为0.035～0.045kg/cm²。本发明通过减压蒸馏蒸除过量的乙醇。

在本发明中，所述分层优选为将蒸馏后的液体置于分液漏斗中静置分层，得到上层液体。本发明通过静置分层分离出下层的氢氧化钠、甘油和皂。

在本发明中，所述水洗优选为对上层液体进行水洗。

在本发明中，所述水洗优选为用50℃的蒸馏水进行洗涤。本发明对水洗的次数没有特殊限定，洗涤至中性即可。

在本发明中，所述脱水优选为对水洗后的上层液体减压旋蒸进行脱水。

在本发明中，所述减压旋蒸的温度优选为70～90℃，更优选为75～85℃；所述减压旋蒸的时间优选为80～100min，更优选为85～95min，所述减压旋蒸的压强优选为0.03～0.05kg/cm²，更优选为0.035～0.045kg/cm²。

在本发明中，所述中压水解的温度优选为240～260℃，更优选为240～255℃；所述中压水解的时间优选为8～10h；更优选为8～9h；所述中压水解的压强优选为24～28kg/cm²，更优选为24～27kg/cm²。

在本发明中，所述中压水解优选为将高油酸花生油与水混合后进行中压水解，得到脂肪酸。

在本发明中，所述高油酸花生油与水的体积比为优选为1：1。

在本发明中，所述中压水解的温度优选为240～255℃；所述中压水解的压强优选为24～27kg/cm²，所述中压水解的时间优选为8～9h。

本发明选用的高油酸花生油中油酸含量优选为≥70％，更优选为75～80％。

在本发明中，根据gb30604-2015标准规定，opo是以食用植物油油酸(来源于食用植物油)为原料，再酶的催化作用下制得。高油酸花生油经水解后分离得到的产物中油酸含量达到75％以上，因此，高油酸花生油水解后适用于与棕榈硬脂和sn-1,3位专一性脂肪酶混合后进行酯交换反应，得到富含opo结构脂的混合酯。

得到反应产物后，本发明优选将到的反应产物、棕榈硬脂和sn-1,3位专一性脂肪酶混合后进行酯交换反应，得到富含opo结构脂的混合酯。

在本发明中，所述酯交换反应的温度优选为50～90℃，更优选为55～70℃，最优选为60℃；所述酯交换反应的时间优选为1～6h，更优选为1～3h，最优选为1h。

在本发明中，反应产物与棕榈硬脂的摩尔比优选为2：1～6：1，更优选为3：1～5：1；最优选为5：1。

在本发明中，所述sn-1,3位专一性脂肪酶优选为诺维信固定化脂肪酶40086、诺维信固定化脂肪酶tlim、固定化假丝酵母candidasp.99—125脂肪酶或固定化猪胰脂酶。

在本发明中，所述sn-1,3位专一性脂肪酶的质量为所述反应产物和榈硬脂总质量的2～10％，更优选为5～8％，最优选为6％。

在本发明中，所述酯交换反应后还优选包括分子蒸馏。

在本发明中，所述分子蒸馏的温度优选为150～210℃，更优选为160～200℃，所述分子蒸馏的时间优选为30～90min，更优选为50～80min。

本发明通过分子蒸馏蒸除脂肪酸或脂肪酸乙酯。

图1为本发明中含opo结构脂的混合酯的制备方法的流程图。

为了更好地理解本发明，下面结合实施例进一步阐明本发明的内容，但本发明的内容不仅仅局限于下面的实施例。

实施例1

1)称取2.16gnaoh于1000ml三口烧瓶中，加入160g无水乙醇与432g高油酸花生油，在氮气保护下于75℃油浴磁力搅拌1.5h。反应完毕，冷却至室温，减压旋蒸除去过量的乙醇，然后倒入分液漏斗中静置分层，分离出下层的氢氧化钠，甘油和皂，用50℃蒸馏水洗至中性，减压旋蒸脱水，得到反应产物脂肪酸乙酯，装入500ml样品瓶中，充氮气保护并放入冰箱中备用。

2)按摩尔比分别为2:1、3:1、4:1、5:1、6:1称取步骤1)得到的脂肪酸乙酯和棕榈硬脂，其中棕榈硬脂为20g，0.0225mol。将称量好的脂肪酸乙酯和棕榈硬脂置于250ml三口烧瓶中，在油浴磁力搅拌(400r/min)至完全互溶，加入为脂肪酸乙酯和棕榈硬脂总质量的8％的novozyme40086脂肪酶，70℃反应4h。蒸馏得到目标产物。

用1ml正己烷溶解50mg得到的脂肪酸乙酯，用点样针吸取溶液点到20×20cm薄层色谱板上，用展开剂(正己烷:乙醚:冰醋酸＝80:20:2，v/v/v)展开，展开完全后，取出晾干，用2’,7’-二氯荧光素显色后取甘三酯条带，简易甲酯化，进气相分析。

使用面积归一法分析脂肪酸乙酯中各脂肪酸相对含量，按公式(1)计算脂肪酸相对含量：

图2为实施例1中得到的脂肪酸乙酯的脂肪酸组成气相色谱图。

表1为实施例1中得到的脂肪酸乙酯的脂肪酸组成及相对含量。

表1实施例1中得到的脂肪酸乙酯的脂肪酸组及相对含量

c16:0代表的是棕榈酸；c18:0是硬脂酸；c18:1是油酸；c18:2是亚油酸；c20:0是花生酸；c20:1是花生一烯酸；c22:0是山嵛酸；c22:1是芥酸；c24:0是木焦油酸。

由图2、表1并结合公式(1)可知，高油酸花生油脂肪酸乙酯中油酸含量高达78.08％，可作为合成opo的理想原料。

表2为实施例1中得到的脂肪酸乙酯的理化指标。

表2实施例1中得到的脂肪酸乙酯的理化指标

由表2可知，实施例1中得到的脂肪酸乙酯的理化指标较好，可作为合成opo的理想原料。

图3为实施例1中脂肪酸乙酯和棕榈硬酯的摩尔比对合成效果的影响。

由图3可知，底物摩尔比在2:1增至6:1的过程中，opo含量、2位棕榈酸占所有棕榈酸含量先增加而后稳定，棕榈酸含量先减少后稳定；底物摩尔比由2:1增至5:1，opo含量显著增加，这是因为油酸浓度增加，促进反应向正反应方向进行；继续增加底物摩尔比至6:1时，合成opo的含量无显著性变化，稳定在41.14％左右，此时2位棕榈酸占所有棕榈酸含量稳定在48％左右，棕榈酸含量稳定在4.7％左右，而过多的油酸乙酯不利于产物的分离，同时增加生产成本，故底物摩尔比的最优选择为5:1。

实施例2

脂肪酸乙酯和棕榈硬酯的摩尔比为5:1，酯交换反应的时间分别为30min、1h、2h、4h、6h。其它反应条件与实施例1相同。得到目标产物。

图4为实施例2中酯交换反应时间对合成效果的影响。

由图4可知，反应时间在30min增加至6h过程中，opo含量、2位棕榈酸占所有棕榈酸含量先增加后减少，棕榈酸甘油三酯含量先减少后稳定。随着反应时间由30min增至1h时，反应向正反应方向进行，反应更加充分，目标产物含量显著增加，且在1h时反应达到平衡，opo含量为44.07％、2位棕榈酸占所有棕榈酸含量为56.29％，两者含量均为最大值，此时棕榈酸含量为6.07％；在反应时间为1h～4h之间，随着反应时间的增加，反应过程中opo发生酰基转移，副产物含量增加，2位棕榈酸占所有棕榈酸含量显著降低，棕榈酸含量无显著变化；当反应时间由4h增至6h时，由于酰基转移生产的副产物在sn-1,3位脂肪酶的催化作用下与棕榈硬脂发生反应，导致opo含量和2位棕榈酸占所有棕榈酸含量显著降低。本发明的反应时间短，经济效益高，保证产品得率的同时能更好的节约动力及能源，考虑到产品得率及节约动力，反应时间的最优选择为1h。

实施例3

将实施例1步骤1)得到的脂肪酸乙酯与棕榈硬脂按摩尔比为5:1混合，分别加入质量分数为脂肪酸乙酯和棕榈硬酯总质量的2％，4％，6％，8％，10％的novozyme40086脂肪酶，70℃酯交换反应1h。其它条件与实施例1相同，得到目标产物。

图5为实施例3中酶含量对合成效果的影响。由图5可知，加酶量在2％增至10％的过程中，opo含量、2位棕榈酸占所有棕榈酸含量先增加后稳定，棕榈酸含量先减少后稳定；随着加酶量由2％增至6％，酶与底物接触面积增大，正反应进程加快，反应更加充分，目标产物含量显著增加；随着增加加酶量至10％，opo含量无显著性变化，稳定在44.11％左右，此时2位棕榈酸占所有棕榈酸含量稳定在56.37％左右，棕榈酸含量稳定在5.96％左右。这是因为当酶数量增加到一定值，反应进入稳态，同时，过量的脂肪酶会增加逆反应的速率。适量的脂肪酶可在保证反应速率的前提下，减少副产物就的生成，降低生产成本。综合考虑，反应的加酶量最优选择为6％。

实施例4

将实施例1步骤1)得到的脂肪酸乙酯与棕榈硬脂按摩尔比为5:1混合，加入质量分数为脂肪酸乙酯与棕榈硬脂的总质量的6％的novozyme40086脂肪酶，分别在50℃、60℃、70℃、80℃和90℃下反应1h，其它条件与实施例1相同。得到目标产物。

图6为实施例4中酯交换反应温度对合成效果的影响。由图6可知，温度在50℃增至90℃过程中，opo含量先增加而后减少，2位棕榈酸占所有棕榈酸含量先趋于稳定而后减少，棕榈酸甘油三酯含量先降低而后增加。随着温度由50℃增加至60℃时，棕榈硬脂完全溶解，与油酸乙酯的互溶性增大，酶与反应底物充分混合，正反应速率增加，opo含量显著增加。为(46.32±0.03)％，棕榈酸甘油三酯含量显著降低；随着温度由60℃增加至80℃时，opo含量在43.64％左右，2位棕榈酸占所有棕榈酸含量在56.58％左右，棕榈酸含量在6.25％左右。继续升高温度，部分酶的稳定性遭到破坏，同时脂肪酶催化反应中的酰基迁移增强，opo含量和2位棕榈酸占所有棕榈酸含量显著降低，棕榈酸甘油三酯含量显著升高。根据novozyme40086酶的使用要求，我们选择最佳反应温度为60℃。

实施例5

将实施例1步骤1)得到的脂肪酸乙酯与棕榈硬脂按摩尔比为5:1混合，其中棕榈硬脂为20g，0.0225mol，加入质量分数为脂肪酸乙酯与棕榈硬脂的总质量的8％的novozyme40086脂肪酶，在70℃下反应2h，其它条件与实施例1相同。得到目标产物。

对实施例5中得到的目标产物进行薄层分析，其结果如图7所示。右侧为甘油酯和油酸乙酯混合物的标样，左侧为实施例5中得到的目标产物。

图8为实施例5中得到的目标产物的气相色谱图。

表3为实施例5中得到的目标产物的组成及相对含量。

表3实施例5中得到的目标产物的组成及相对含量

由图7、图8及表3可知，实施例5中得到的目标产物的脂肪酸及乙酯含量极少，大部分为甘二酯和甘三酯。

图9为实施例5中得到的目标产物的甘三酯组成气相色谱图。

表4为实施例5中得到的目标产物的甘三酯的组成及相对含量。

表4实施例5中得到的目标产物的甘三酯的组成及相对含量

由图9及表4可知，通过气相色谱仪对甘三酯组成进行分析，得出c52的相对含量，与国标(c52≥40％)以及部分学者研究的结果(c52在40％左右)对比，得出实施例5中得到的目标产物opo结构脂的含量较高，剩余棕榈酸甘油三酯含量较少，满足国标要求。

图10为实施例5中得到的目标产物中甘三酯全样脂肪酸组成气相色谱图。

表5为实施例5中得到的目标产物中甘三酯全样脂肪酸组成及相对含量。

表5实施例5中得到的目标产物中甘三酯全样脂肪酸组成及含量

图11为实施例5中得到的目标产物中甘三酯中sn-2脂肪酸组成气相色谱图；

表6为实施例5中得到的目标产物中甘三酯中sn-2脂肪酸组成及含量。

表6实施例5中得到的目标产物中甘三酯中sn-2脂肪酸组成及相对含量

由图10、表5、图11和表6可知，实施例5中反应温度为60℃时得到的目标产物中sn-2位棕榈酸达到58.3％，全样油酸含量52.2％，油酸插入率较高。

图12为实施例5中得到的目标产物的sfc随温度变化曲线。

由图12可知，目标产物的sfc在10～30℃急剧下降，opo的sfc由30.968％降至2.874％，说明组成opo的甘三酯熔点集中在10～30℃之间，这与一饱和二不饱和甘三酯熔点的范围相符(1～23℃)。因为目标产物中仍含有少量的熔点较高的棕榈硬脂，所以在30℃～45℃之间仍含有极少量的固体脂，其含量在0.203％左右。

综上，实施例5中得到的目标产物的理化指标如表7所示。

表7实施例5中得到的目标产物的理化指标

由表7可知，实施例5中得到的目标产物为富含opo结构酯的混合酯，且达到国家标准。

以上所述仅是本发明的优选实施方式，应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明原理的前提下，还可以做出若干改进和润饰，这些改进和润饰也应视为本发明的保护范围。

实施例6

按摩尔比6:1称取中压水解得到的高油酸花生油游离脂肪酸和棕榈硬脂，其中棕榈硬脂为20g，0.0225mol。将称量好的游离脂肪酸和棕榈硬脂置于250ml三口烧瓶中，在油浴磁力搅拌(400r/min)至完全互溶，加入为游离脂肪酸和棕榈硬脂总质量的10％的novozyme40086脂肪酶，70℃反应4h。蒸馏得到目标产物。

图13为实施例6中得到的目标产物的甘三酯组成气相色谱图。

表8为实施例6中得到的目标产物的甘三酯的组成及相对含量

表8实施例6中得到的目标产物的甘三酯的组成及相对含量

由图13和表8可知，实施例6中得到的目标产物opo结构脂含量大于40％，剩余棕榈酸甘油三酯含量较少，满足国标要求。

图14为实施例6中得到的目标产物中甘三酯全样脂肪酸组成气相色谱图。

表9为实施例6中得到的目标产物中甘三酯全样脂肪酸组成及相对含量。

表9实施例6中得到的目标产物中甘三酯全样脂肪酸组成及含量

图15为实施例6中得到的目标产物中甘三酯sn-2脂肪酸组成气相色谱图。

表10为实施例6中得到的目标产物中甘三酯中sn-2脂肪酸组成及相对含量。

表10实施例6中得到的目标产物中甘三酯中sn-2脂肪酸组成及相对含量

由图14、图15、表10和表10可知，实施例6中得到的目标产物中sn-2位棕榈酸达到55.89％，全样油酸含量50.18％。

综上，实施例6中得到的目标产物的理化指标如表11所示。

表11实施例6中得到的目标产物的理化指标

由图表11可知，实施例6中得到的目标产物为富含opo结构酯的混合酯，且达到国家标准。

以上所述仅是本发明的一个实施方式，应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明原理的前提下，还可以做出若干改进和润饰，这些改进和润饰也应视为本发明的保护范围。