一种采用微循环技术精准控制油脂中特定脂肪酸比例的方法与流程

本发明涉及药用油脂精炼技术领域，具体涉及一种采用微循环技术精准控制油脂中特定脂肪酸比例的方法。

背景技术：

药用油脂是脂肪乳制剂重要的原料，也是脂肪乳制剂提供营养支持的能量来源。注射用油脂分为植物来源和动物来源，不同来源的油脂其甘油三酯中脂肪酸种类及含量有很大差别。根据临床病患的不同营养需求，市场上出现了不同营养组成的脂肪乳制剂。但是不论植物来源还是动物来源，注射用油脂绝大多数是源自天然产物，其成分组成复杂，而传统的油脂精炼工艺主要是通过碱炼，脱色，脱臭，精制等工序除去油脂原料中的杂质成分，有害成分，但是对于油脂原料中脂肪酸组成及比例很难实现精准控制。

随着国内药政法规的日趋完善，对于药品的疗效与质量要求更加严格，近期出台的注射剂一致性评价中尤其是对于类似脂肪乳和脂质体等特殊注射剂一致性评价要求尤为苛刻。脂肪乳/脂质体制剂原辅料多为天然来源，且物质成分组成复杂，质控难度大，质量影响因素多。如何能通过工艺控制实现油脂原料脂肪酸含量更加精准的控制，是摆在脂肪乳制剂及原料药企业门前的一座大山。传统的油脂制备工艺获得的油脂脂肪酸组成对于油脂原料的依赖程度较大，其质量受到油脂原料的产地，季节，采摘/捕捞时节等自然因素的制约，因此如何精确控制油脂脂肪酸含量，目前对于传统生产工艺来说，面临着巨大挑战。

药用油脂传统的生产工艺仅是针对其油脂中存在的杂质成分和有害成分进行控制，无法改变其脂肪酸的组成及比例，脂肪酸组成多保留了天然脂肪酸状态，传统工艺也没有针对油脂中某一种特定脂肪酸的含量进行控制。传统油脂的生产工艺虽然能够满足药典标准对于各脂肪酸含量的要求，但是出于产地不同油脂的组分实际差异较大的考虑，药典标准实际对于油脂类产品脂肪酸含量的要求范围很宽，这就是为什么国内相应产品明明能够满足药典标准，但是产品的质量疗效往往无法与原研相比的原因。原研厂家也是利用这一点来钳制国内脂肪乳制剂的发展，为克服这一问题，就要求国内药用脂质原辅料及制剂开发不能够只仿标准，要以产品质量与疗效为最终目的。因此，目前国内开展含油脂脂肪乳制剂时，越来越多的制剂企业寻求特定脂肪酸含量的注射用油脂，以期能够生产出质量更高的脂肪乳制剂。但是截至目前为止尚未有关于控制药用油脂中特定脂肪酸含量的方法的工艺报导。

随着科研工作者对油脂领域的研究越来越深入，研究人员发现油脂中甘油三酯三个碳链的分布有着一定的规律。研究表明，油脂甘油三酯中1，3位脂肪酸残基主要分布饱和的脂肪酸如豆蔻酸，软脂酸，硬脂酸，棕榈酸，花生酸等。因此本发明利用甘油三酯1,3位特征的脂肪酸分布，选用对甘油三酯1，3位具有选择性的脂肪酶对油脂进行水解，并通过固体碱脱酸以及吸附剂吸附除去二酯，一酯，氧化物等杂质，以达到降低油脂中特定一种脂肪酸的含量，并通过工艺精准控制其水解程度，实现对脂肪酸含量的特定要求。

虽然脂肪酶水解甘油三酯用于甘油三酯结果确证已经有了诸多报道，但基本都是利用酶水解得到甘油单酯，进而对甘油单酯中脂肪酸组成进行研究。研究人员已经做过尝试，如果在传统油脂生产工艺各单元操作步骤中加入脂肪酶水解步骤，将会带来如下问题：①无法控制其酶水解的精确度；②增加了酶水解步骤，后续必然要增加酶去除工艺；③由于常规酶水解过程中需要进行搅拌，脂肪酶会被机械能搅拌破碎，增加后续酶残留工艺验证难度。如此一来，原本复杂的油脂生产工艺将变得更加冗长。可见脂肪酶用于油脂生产工艺中特定降低某一种脂肪酸含量的技术尚未进行过研究。

技术实现要素：

本发明的目的在于，解决传统食用油脂生产工艺无法精准控制特定脂肪酸含量、无法满足制备高质量脂肪乳制剂的要求的问题。

为了解决上述技术问题，本发明采用如下技术方案：

一种采用微循环技术精准控制油脂中特定脂肪酸比例的方法，包括如下步骤：

a、将脂肪酶、无机碱、助滤剂、吸附剂以物理方式混合均匀，形成混合填料；

b、使食用油脂流经所述混合填料，对所述食用油脂中的特定脂肪酸比例进行调控，获得精制油脂。

从现行药典标准以及各种国际组织可查询到的标准来看，现行标准对各种油脂的组成比例要求较低或完全没要求，一般都是根据当地油脂产出的天然性质进行制定，只有部分与当地性质差异较大或较为劣质的油脂才不被接受。但是，在实际合作与研发过程中，特别是药用产品的合作开发与生产中，油脂原料实际还需要满足无法提前获知的企业内部标准。企业内部标准往往比可查询到的当地标准更为严格而无法普遍满足，其主要目的在于减少竞争对手、提高药用产品质量。

本发明通过采用一种混合填料用于精准控制食用油脂中特定脂肪酸比例的方法，能够同时实现脱酸，酶水解，吸附除杂三个效果。而且通过将脂肪酶、固体碱、助滤剂、吸附剂通过物理混合使其均匀分散的混合在一起，食用油脂中游离的脂肪酸与固体碱发生中和反应，脱酸并产生水；脂肪酶利用脱酸过程产生的水对食用油脂中甘油三酯进行定位水解，产生游离的脂肪酸；游离的脂肪酸又被固体碱中和，形成一个微循环过程。混合在其中的助滤剂又能有效地避免碱炼过程产生的皂角而造成过滤较难的问题。如果缺少助滤剂，则碱炼过程产生的皂角会使得食用油脂流动阻力增大，很难甚至无法流经混合填料，对食用油脂的水解程度难以控制，同时大大延长精制工序时长。脂肪酶、固体碱、助滤剂、吸附剂四种物质均匀混合、相辅相成，中和与水解形成微循环反应，碱炼过程中形成的皂角又被助滤剂所阻隔，水解产生的二酯、一酯和氧化物等杂质则被吸附剂及时吸附，使精准控制食用油脂中的特定脂肪酸成为可能。在这个基础上，可以通过控制温度，控制设备压力，控制原料与填料的接触时间以及控制循环次数等实现上述过程的精准可控，最终实现食用油脂中特定脂肪酸比例在极窄范围内的精确控制，能满足不同药用需求。

优选的，所述食用油脂为大豆油、橄榄油、茶籽油、芝麻油、蓖麻油、鱼油中的一种。

优选的，所述特定脂肪酸包括豆蔻酸、软脂酸、硬脂酸、棕榈酸中的一种或多种。

通过本发明获得的精制油脂经过过滤除菌，除去油脂中的微生物，可以直接得到符合药典标准的药用油脂；主要应用于药用领域，用以制备高质量的脂肪乳制剂。而根据合作企业的不同内部标准，运用本发明也可以进行进一步的精准调节，以满足不同药用需求。

在研究中发明，对于不同的油脂，制备高质量的脂肪乳制剂时所需要控制的特定脂肪酸也不尽相同，具体如下：当油脂为大豆油时，所需要控制的特定脂肪酸为硬脂酸，硬脂酸含量控制在3.0～4.0％；当油脂为橄榄油时，所需要控制的特定脂肪酸为棕榈酸，棕榈酸含量控制在7.5～12.0％；当油脂为芝麻油时，所需要控制的特定脂肪酸为棕榈酸，棕榈酸含量控制在7.9～10.0％；当油脂为花生油时，所需要控制的特定脂肪酸为棕榈酸，棕榈酸含量控制在1.0～2.0％；当油脂为油茶籽油时，所需要控制的特定脂肪酸为棕榈酸，棕榈酸含量控制在1.0～2.0％；当油脂为蓖麻油时，所需要控制的特定脂肪酸为棕榈酸和硬脂酸，棕榈酸含量控制小于5.0％，硬脂酸含量控制小于5.0％。

通过本发明的方法能将任意来源的油脂控制特定脂肪酸比例在极窄范围内，摆脱脂肪乳制剂研究对油脂来源的依赖，对药剂研究将产生巨大的影响。

优选的，所述混合填料各组分与所述食用油脂的比重如下：所述脂肪酶0.1～15％、所述固体碱0.1～15％、所述助滤剂1～25％、所述吸附剂1～25％。

优选的，所述脂肪酶、所述无机碱、所述助滤剂、所述吸附剂的粒径均小于250μm；所述混合填料的混合均匀度的标准差均不大于0.05％。

脂肪酶、无机碱、助滤剂、吸附剂几种填料颗粒应控制大小大致相同并且粒径均小于250μm，如果填料粒径不一，很难达到混合均匀的目的。同时控制填料在较小的粒径范围，可以增加原料与填料的接触面积，提高接触效率。粒径越小，越有助于脂肪酶、无机碱、助滤剂、吸附剂4种成分相互混匀、协同发生作用。在混合均匀度的标准差均不大于0.05％的情况下，油脂能在混合填料中发生最流畅的微循环反应而不会产生阻滞，是较理想的混合状态。

优选的，所述步骤a还包括：将所述混合填料填充在层析柱中；所述步骤b的操作为：所述食用油脂进入所述层析柱中，流出后获得所述精制油脂。

优选的，所述层析柱的温度为30～60℃，压力为0.01～0.1mpa，与所述食用油脂的接触时间为1～15h；所述橄榄油循环进入所述层析柱中1～10次

优选的，与所述食用油脂的接触时间为1.5～10h。

事实上，对于不同种的食用油脂，与层析柱的接触时间也不尽相同。由于本发明工艺可以根据需要对特定脂肪酸含量进行精准调节，接触时间主要根据原油脂质量与所要调节的程度来确定，以1～15h为宜。对于例如大豆油这种要求较严、调节程度较小的油脂，如果接触时间过短容易调整不达标，如果接触时间过长容易调整过度，接触时间最好控制在1.5～10h以内。

优选的，所述脂肪酶为sn-1,3位特异性脂肪酶。

本发明利用对药用油脂影响较大的脂肪酸(如棕榈酸、硬脂酸等)主要分布在食用油脂中甘油三酯1，3位的特性，选用对甘油三酯1，3位具有选择性的脂肪酶对食用油脂进行水解，而且通过固体碱脱酸以及吸附剂吸附除去二酯，一酯，氧化物等杂质，以达到降低特定脂肪酸比例的目的。

优选的，所述脂肪酶包括tlim、435脂肪酶、lipase脂肪酶或rmim脂肪酶中的一种或多种；所述固体碱包括氢氧化钠，氢氧化钾，氢氧化钙中的一种或多种；所述吸附剂包括氧化铝，硅胶，白土，凝胶中的一种或多种；所述助滤剂包括硅藻土，膨润土中的一种或多种。

与现有技术相比较，实施本发明，具有如下有益效果：

1.本发明经过一步反应实现酶水解，降酸，除杂三个效果，通过控制装有混合填料设备的温度，压力，原料与填料的接触时间来实现脱除甘油二酯，甘油单酯，游离脂肪酸，氧化物等效果。大大降低了工业化步骤繁琐的缺点。

2.为保证上述过程的可操作性，本发明采用了在包含脂肪酶，固体碱，吸附剂通过物理混合形成的均匀分散的混合填料中添加助滤剂的方法，避免碱炼过程中形成的皂角导致整个体系无法顺利层析，进一步保障了一步操作法同时实现酶水解，脱酸，除杂三个效果，实现对油脂中甘油三酯的定位水解与精准控制。

3.本发明还可以控制温度，控制设备压力，以及控制原料与填料的接触时间，接触次数来实现上述过程的精准可控，最终实现药用油脂中特定脂肪酸的含量在满足药典标准的前提下，能够被精准控制在某个特定的范围。

附图说明

图1为不同方式混合填料示意图；

图2本发明技术方案效果例1考察结果；

图3本发明技术方案效果例2考察结果；

图4本发明技术方案效果例3考察结果；

图5本发明技术方案效果例4考察结果。

具体实施方式

为使本发明的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合附图对本发明作进一步地详细描述。

实施例1

称取sn-1,3位特异性脂肪酶lipase脂肪酶5g，氢氧化钠10g，硅藻土50g，硅胶50g，经过物理混合均匀，添加至层析柱中，如图1-a所示。取食用大豆油1kg，进行上述混合填料柱层析柱操作，柱温控制在45±2℃，压力控制在0.2±0.02mpa，接触时间为4h。检测精制前后大豆油的酸值，甲氧基苯胺值，过氧化值，硬脂酸含量。测定结果如表1所示(其中，酸值、过氧化值、甲氧基苯胺值按药典所示方法进行测定与计算)。

表1实施例1大豆油精制前后关键指标测定结果

实施例2

称取sn-1,3位特异性脂肪酶rmim脂肪酶150g，氢氧化钠180g，硅藻土100g，硅胶100g，经过物理混合均匀，添加至层析柱中，如图1-a所示。取初榨橄榄油2kg，进行上述混合填料柱层析柱操作，柱温控制在55±2℃，压力控制在0.1±0.02mpa，过柱时间为12h，循环次数1次。检测精制前后橄榄油的酸值，甲氧基苯胺值，过氧化值，棕榈酸含量。测定结果如表2所示(其中，酸值、过氧化值、甲氧基苯胺值按药典所示方法进行测定与计算)。

表2实施例2初榨橄榄油精制前后关键指标测定结果

实施例3

称取sn-1,3位特异性脂肪酶435脂肪酶50g，氢氧化钾100g，膨润土300g，白土300g，经过物理混合充分，添加至层析柱中，如图1-a所示。取食用芝麻油3kg，经过混合填料层析柱，柱温控制在50±2℃，压力控制在0.2±0.02mpa，过柱时间为8h。检测精制前后的酸值，甲氧基苯胺值，过氧化值，棕榈酸含量。测定结果如表3所示(其中，酸值、过氧化值、甲氧基苯胺值按药典所示方法进行测定与计算)。

表3实施例3食用芝麻油精制前后关键指标测定结果

实施例4

称取sn-1,3位特异性脂肪酶435脂肪酶150g，氢氧化钾300g，膨润土500g，凝胶500g，经过物理混合充分，添加至层析柱中，如图1-a所示。取食用花生油5kg，经过混合填料层析柱，柱温控制在55±2℃，压力控制在0.5±0.02mpa，过柱时间为4h，循环次数2次。检测精制前后花生油的酸值，甲氧基苯胺值，过氧化值，硬脂酸含量。测定结果如表4所示(其中，酸值、过氧化值、甲氧基苯胺值按药典所示方法进行测定与计算)。

表4实施例4食用花生油精制前后关键指标测定结果

实施例5

称取sn-1,3位特异性脂肪酶tlim脂肪酶15g，氢氧化钙15g，硅藻土100g，硅胶900g，经过物理混合充分，添加至层析柱中，如图1-a所示。取蓖麻油10kg，经过混合填料层析柱，柱温控制在45±2℃，压力控制在0.5±0.02mpa，过柱时间为8h。检测精制前后橄榄油的酸值，甲氧基苯胺值，过氧化值，棕榈酸和硬脂酸含量。测定结果如表5所示(其中，酸值、过氧化值、甲氧基苯胺值按药典所示方法进行测定与计算)。

表5实施例5初榨橄榄油精制前后关键指标测定结果

实施例6

称取sn-1,3位特异性脂肪酶tlim脂肪酶80g，氢氧化钙100g，膨润土200g，氧化铝1800g，经过物理混合充分，添加至层析柱中，如图1-a所示。取茶籽油10kg，经过混合填料层析柱，柱温控制在55±2℃，压力控制在0.4±0.02mpa，过柱时间为4h，检测精制前后的酸值，甲氧基苯胺值，过氧化值，棕榈酸含量。测定结果如表6所示(其中，酸值、过氧化值、甲氧基苯胺值按药典所示方法进行测定与计算)。

表6实施例6初榨橄榄油精制前后关键指标测定结果

实施例7

从实施例1～6可以看出，本发明技术方案可以针对油脂中1，3位特定的脂肪酸含量进行精准的控制，通过增加酶用量，延长油脂与混合填料接触时间等可以实现在符合标准前提下对特定脂肪酸含量的精准调节，稳定提升油脂品质。不同油脂可稳定控制的特定脂肪酸含量如表7所示。

但值得注意的是，根据需要，本发明技术方案可以实现对任意油脂的任意脂肪酸含量的任意调节，而不局限于表7所示范围。本发明技术方案克服了传统工艺对油脂对于原料的脂肪酸依赖，能满足不同企业最为严苛的内部标准需求，为生产出更高质量的油脂提供了前瞻性的技术支持。

表7本发明技术方案对于油脂中特定脂肪酸含量调节情况

表8本发明技术方案对于油脂中过氧化值的调节情况

效果例1

采用将脂肪酶、固体碱、助滤剂、吸附剂以物理混合形成混合填料的方法进行多组数据测试，填料示意图如图1-a所示。对实施例1～6进行关键指标测定，测试结果整合成折线图，如图2所示。

从图2可以看出，采用本发明技术方案，能够有效控制油脂中特定脂肪酸的比例，如大豆油中硬脂酸含量控制在3.0～4.0％；橄榄油中棕榈酸含量控制在7.5～12.0％；芝麻油中棕榈酸含量控制在7.9～10.0％；花生油中棕榈酸含量控制在1.0～2.0％；油茶籽油中棕榈酸含量控制在3.9～10％；蓖麻油中棕榈酸和硬脂酸，棕榈酸含量控制小于0.5％，硬脂酸含量控制小于0.5％。同时由于本发明技术方案不需要外来引入水，使得吸附剂吸附效果得到保障，其吸附过氧化物的能力不会被破坏。采用本发明的技术方案，可以使得油脂中特定脂肪酸分布在特定的范围内，同时由于吸附剂吸附效果不受影响，可以保证油脂的氧化指标在标准范围内。

除本发明技术方案外，还进行了分层填料的对比试验，在设计分层填料试验方案时，为确保试验结果可对比性，需要固定助滤剂和吸附剂的位置。为保证油脂流经层析柱的通过性，助滤剂要在皂角形成的下方，确保过滤效果。同时为保证油脂流经层析柱后的精制效果，吸附剂要在最底层。因此，基于助滤剂和吸附剂在层析柱中的作用，设计了如下对比效果例试验方案。

效果例2

设计对比例1～6，其油脂种类、用量、填料比例及操作同实施例1～6，区别在于，填料混合方式不同。对比例1～6采用将脂肪酶、固体碱、助滤剂、吸附剂一起添加到同一层析柱中，填料顺序由上到下依次是脂肪酶、固体碱、助滤剂、吸附剂，形成分层填料的方法进行多组数据测试，填料详细示意图见图1-b。测试结果整合成折线图，如图3所示。

从图3可以看出，采用脂肪酶、固体碱、助滤剂、吸附剂，形成分层填料的方法进行油脂中特定脂肪酸的控制出现不可控的现象。可能是由于当油脂经过酶层时，首先发生的是酶水解过程，容易使得甘油三酯水解过度。此外采用分层填料的方法，由于酶水解过程需要有水参与，因此酶层需要用适当比例水提前润湿，引入的水会使得后续硅胶吸附过氧化物效果变差。采用分层填料方法，对比例1～6中的油脂中特定脂肪酸容易直接低于标准规定的下限值，使得油脂中的脂肪酸含量不符合标准要求，无法根据严苛的企业内部标准进行调节。

效果例3

设计对比例7～12，其油脂种类、用量、填料比例及操作同实施例1～6，区别在于，填料混合方式不同。对比例7～12采用将固体碱、助滤剂、脂肪酶、吸附剂一起添加到同一层析柱中，填料顺序由上到下依次是固体碱、助滤剂、脂肪酶、吸附剂，形成分层填料的方法进行多组数据测试，填料详细示意图见图1-c。测试结果整合成折线图，如图4所示。

从图4可以看出，采用固体碱、助滤剂、脂肪酶、吸附剂，形成分层填料的方法进行油脂中特定脂肪酸的控制，对比例7～12出现其特定脂肪酸含量降低不明显的现象。可能是因为油脂与固体碱反应后生成的水被助滤剂吸收，酶层由于缺乏水分导致其活性不足，使得油脂中特定脂肪酸含量没有发生明显改变。为保证酶的催化活性，若提前用水润湿又会使得吸附剂活性受到影响，导致油脂的氧化指标不合格。可见，采用此种填料方式的工艺过程过于缓慢甚至趋于停滞，无法产生实际的作用效果，无法根据严苛的企业内部标准进行调节。

效果例4

设计对比例13～18，其油脂种类、用量、填料比例及操作同实施例1～6，区别在于，填料混合方式不同。对比例13～18采用了将脂肪酶和固体碱充分混合，助滤剂和吸附剂分层填料的方法，用以考察其对油脂特定脂肪酸含量的降低效果。填料示意图如图1-d所示，测试结果整合成折线图，如图5所示。

从图5可以看出，采用对比例13～18的方案油脂中特定脂肪酸含量仍然无法控制，造成其特定脂肪酸含量骤降的主要原因可能是在脂肪酶和固体碱混合层中形成了大量皂角，使得油脂流经该混合层受阻，导致油脂与脂肪酶单位时间接触程度过高，容易水解过度，无法根据严苛的企业内部标准进行任意调节。

从效果例1～4的测试结果可以看出，非均匀混合的填料虽然也能在一定范围内对特定脂肪酸含量进行调节，但可控程度比较低，无法确保精准。只有采用本发明将脂肪酶、固体碱、助滤剂、吸附剂充分混合均匀方式填料，才能让油脂在流经填料时形成流畅的微循环可控反应，实现对任意油脂的任意脂肪酸含量的精准调节，才能满足不同企业最为严苛的内部标准需求，提高竞争力与产品质量。

以上所揭露的仅为本发明的较佳实施例而已，当然不能以此来限定本发明之权利范围，因此依本发明权利要求所作的等同变化，仍属本发明所涵盖的范围。