用离子液体提高酶法酯化富集鱼油n?3脂肪酸的方法
【专利摘要】本发明公开一种用离子液体提高酶法酯化富集鱼油n?3脂肪酸的方法。以甘油型和乙酯型鱼油或甲酯型鱼油为底物，在脂肪酶或酯酶为催化剂条件下，进行酯交换反应，加入一定浓度范围的不同种类离子液体，控制反应的工艺参数，达到富集鱼油中n?3多不饱和脂肪酸的目的。本发明技术利用离子液体提高脂肪酶或酯酶催化酯交换的反应能力，使鱼油产品的n?3多不饱和脂肪酸含量增加，具有成本低、安全、高效率和节能等特点，可满足工业化生产要求，经济效益和市场前景广阔。
【专利说明】
用离子液体提高酶法酯化富集鱼油n-3脂肪酸的方法
技术领域
[0001]本发明涉及食品加工技术领域，尤其涉及一种用离子液体提高酶法酯化富集鱼油n-3脂肪酸的方法。
【背景技术】
[0002]鱼油中富含二十碳五烯酸(EPA)与二十二碳六烯酸(DHA)等n-3多不饱和脂肪酸，具有许多对人体有益的生理功能。天然形式存在的鱼油是甘油酯型，它性质稳定，不易氧化，食用风味较好，而且容易被人体消化吸收，但是其中EPA和DHA的含量相对较低。但是，人工合成的甲酯和/或乙酯型鱼油，EPA和DHA的可以达到较高的含量，但是可能存在食品安全隐患，同时人体消化吸收率可能不及鱼油甘油酯类型；而脂肪酸型鱼油直接食用对人体有害，而且风味不易被人们接受，口感差，容易出现酸味。因而，现在有很多学者通过研究甘油酯鱼油与含量高的甲酯和/或乙酯型鱼油或脂肪酸型鱼油进行酯交换，从而使大量的EPA和DHA经过酯化反应，富集到甘油酯上，一举两得地解决了 EPA和DHA含量低与人体吸收率低的问题。近年来，研究学者侧重于研究脂肪酶酯化催化鱼油酯交换反应。
[0003]脂肪酶是一类具有多种催化能力的酶，可以催化三酰甘油酯及其他一些水不溶性酯类的水解、醇解、酯化、转酯化及酯类的逆向合成反应，它本质上是一种蛋白质，是由氨基酸通过肽键构成的高分子化合物，在蛋白质分子中存在着氨基和羧基，因此跟氨基酸相似，也有两性物质，具有亲水基团和亲油基团，并且，脂肪酶在油水界面的催化能力最强。离子液体作为反应介质对脂肪酶或酯酶催化性能的影响，主要是通过破坏酶分子周围的微水相环境，从而改变酶的空间构象和活性位点，与酶直接作用进行酯化反应。离子液体具有饱和蒸气压小，不可燃性、疏水性、可重塑性及良好的热力学稳定性，同时通过不同阴阳离子的组合，可以改变极性、疏水性及溶解性等，改善脂肪酶或酯酶的催化活性，是理想的溶剂系统。本发明通过在酶法酯交换反应中加入离子液体，使脂肪酶或酯酶的催化反应能力达到最高，从而生成更高含量n-3多不饱和脂肪酸的甘油酯型鱼油。
[0004]针对脂肪酶催化鱼油酯交换的问题，刘书成、张超桦、洪鹏志等人(CN101161819)提出了一种酶法制备n-3多不饱和脂肪酸(n-3PUFA)海洋甘油酯的方法，包括n-3PUFA浓缩物的制备、脂肪酶催化n-3PUFA与甘油合成反应、萃取分离n-3PUFA海洋甘油酯的工艺步骤；马永钧、杨博、范海星等人(CN 101818176)提出了脂肪酸乙酯转化为甘油酯的方法，包括转化步骤、分子蒸馏分离制备甘油酯型产物的工艺步骤；陈洁、何志勇、陈小娥等人(CN101348807)提出了一种从鱼油中富集n-3多不饱和脂肪酸甘油酯的方法，包括鱼油的化学水解、EPA及DHA的分离纯化、脂肪酶催化合成EPA甘油酯和DHA甘油酯的工艺步骤。
[0005]刑华斌、张肖、杨启炜等人(CN 103396303 A)发明了一种以离子液体或离子液体-极性溶剂组成的二元混合溶剂为萃取剂，分馏萃取酯型微藻油或鱼油的脂肪酸混合物，得到纯度较高的EPA、DHA型脂肪酸;丁辉、齐金龙(CN 105001997 A)以离子液体为催化剂，以鱼油等动植物油脂与甲醇为原料，将油脂预处理成脂肪酸甲酯型生物柴油，并通过电磁波减压精馏耦合技术，得到高纯度的EPA、DHA的脂肪酸甲酯。上述专利的酯交换反应体系是以无水或者水分含量低于1%为主的油相体系或有机溶剂体系；另一类是鱼油在离子液体参与下的酯化分解反应，生成脂肪酸或脂肪酸甲酯产品的相关研究。但是未涉及到用脂肪酶或酯酶催化合成鱼油甘油酯产品的研究。以上专利及相关文献都未提及通过添加离子液体，来提高脂肪酶或酯酶催化鱼油酯交换得率，来富集n-3多不饱和脂肪酸的甘油酯产品。
【发明内容】
[0006]本发明的目的提供一种用提高酶法酯化离子液体富集鱼油n-3脂肪酸的方法。该方法能够完善现有技术存在的反应效率不够尚、底物利用率低等缺点。
[0007]为实现上述目的，本发明采用如下技术方案:
一种用离子液体提高酶法酯化富集鱼油n-3脂肪酸的方法，包括如下步骤:
(I)将甘油酯型鱼油与乙酯型鱼油或甲酯型鱼油搅拌混匀，得到混合鱼油，在一定搅拌速度和PH值条件下，再加入脂肪酶或酯酶；
(2 )往步骤(I)中添加离子液体、水和乳化剂，搅拌均匀；
(3)在温度为20-800C，常压、真空、超临界流体或充惰性气体等条件下反应5min-48h;
(4)反应终止后，分离产物，得到富含n-3脂肪酸的鱼油甘油酯。
步骤(I)中所述优选搅拌速度为270-600rpm/min，优选PH值为5_9。
[0008]所述甘油酯型鱼油与乙酯型鱼油或甲酯型鱼油的质量比为I?9:1?5。
[0009 ] 所述离子液体的添加量为混合鱼油质量的0.01-20%，优选添加量为1_10%。
[0010]所述的离子液体，指的是由有机阳离子M+与阴离子N—构成的，所述的有机阳离子，为单个或多个取代基的吡啶类、咪唑类、吡咯啉类、噻唑类、季铵盐类、季鱗盐类、胍盐类阳离子中的一种或多种。所述的阴离子，为含PF6—、BF4—、Tf2N—、CF3S〇3—、(CF3S〇2)2C—、C3F7COO-、CF3C00—等有机离子或配合物离子，或者为含N03—、Cl—、F—、Br-无机离子中的一种或多种。
[0011 ]所述的乳化剂为食用级乳化剂或饲料级乳化剂。
[0012]所述食用级乳化剂如单甘油脂肪酸酯、双甘油脂肪酸酯、聚甘油脂肪酸酯、吐温60、山梨醇酐单油酸酯、乙酰化单甘油脂肪酸酯、乙酰化双甘油脂肪酸酯和蔗糖脂肪酸酯中的一种或多种。
[0013]所述饲料级乳化剂为脂肪酸单甘油酯、脂肪酸双甘油酯、甘油脂肪酸酯、山梨醇酐脂肪酸酯、山梨醇酐单硬脂酸酯、吐温80和单硬脂酸甘油酯中的一种或多种。
[0014]乳化剂的添加量为混合鱼油质量的0-2.0%。
[0015]所述水的添加量为混合鱼油质量的0-10%。
[0016]所述的脂肪酶包括来源于动物脂酶、植物脂酶和微生物脂酶，包括胰脂酶、南极假丝酵母黑曲霉、黑曲霉、米根霉、米黑根毛霉、米曲霉、尖孢镰刀菌米曲霉、雪白根霉和米黑根霉米曲霉等微生物发酵或产生的脂肪酶中的一种或多种。酯酶包括来源于黑曲霉、李氏木霉和米黑根毛霉等微生物发酵或产生的脂酶中的一种或多种。
[0017]脂肪酶或脂酶的添加量为混合鱼油质量的0.01-100%，优选添加量为混合鱼油质量的3-10%。
[0018]本发明的有益效果:
(I)本发明通过添加离子液体，提高了脂肪酶或酯酶催化鱼油酯交换反应，从而使所得鱼油的n-3多不饱和脂肪酸含量提高了 10-40%。
[0019](2)本发明操作简便、生产耗能与成本低，而且是建立在常规生产的工艺步骤上，可行性度高，为新一代的鱼油保健品、鱼油产品的进一步开发、应用和工业化生产提供一个高效有利的新技术手段。
[0020](3)本发明生产的鱼油可应用于食品、医药、饲料等多个领域，市场前景广阔，经济效益高，这对于高效利用深海鱼油资源具有积极的现实意义。
【具体实施方式】
[0021]实施例1:
一种用离子液体提高酶法酯化富集鱼油n-3脂肪酸的方法，包括如下步骤:
(1)将60g甘油酯型鱼油与40g乙酯型鱼油搅拌混匀得到混合鱼油；在搅拌速度270rpm和pH值为8的条件下，加入混合鱼油质量分数3%的假丝酵母固定化脂肪酶；
(2)往步骤(I)中添加混合鱼油质量1%的离子液体(有机阳离子为噻唑，阴离子为Tf2N—)搅拌均匀；
(3)在温度为50°C，氮气条件下，反应5min;
(4)通过过滤、离心、蒸馏处理得到的鱼油甘油酯，其n-3多不饱和脂肪酸含量比不添加离子液体的体系提高了 10%。
[0022]实施例2:
一种用离子液体提高酶法酯化富集鱼油n-3脂肪酸的方法，包括如下步骤:
(1)将50g甘油酯型鱼油与50g甲酯型鱼油搅拌混匀得到混合鱼油；在搅拌速度400rpm和pH值为5的条件下，加入混合鱼油质量10%的猪胰脂酶；
(2)往步骤(I)中添加混合鱼油质量10%的离子液体(有机阳离子为咪唑；阴离子为PFfO、2%的分子蒸馏单甘脂和10%的水搅拌均匀；
(3)在温度为200C，抽真空条件下，反应48h;
(5)通过过滤、离心、蒸馏处理得到的鱼油甘油酯，其n-3多不饱和脂肪酸比不添加离子液体的体系含量提高了 40%。
[0023]实施例3:
一种用离子液体提高酶法酯化富集鱼油n-3脂肪酸的方法，包括如下步骤:
(1)将47.5g甘油酯型鱼油与26.4g甲酯型鱼油搅拌混匀得到混合鱼油；在搅拌速度600rpm和pH值为9的条件下，加入混合鱼油质量2%的诺维信435脂肪酶；
(2)往步骤(I)中添加混合鱼油质量5%的离子液体(有机阳离子为吡啶，阴离子为BF4-)和9%的水搅拌均匀；
(3 )在温度为20 V，常压条件下，反应24h;
(5)通过过滤、离心、蒸馏处理得到的鱼油甘油酯，其n-3多不饱和脂肪酸含量比不添加离子液体的体系提高了 30%。
[0024]上述方法所得鱼油甘油酯中n-3脂肪酸的含量均得到显著的提高。而且操作简便、生产耗能与成本低。
[0025]以上所述仅为本发明的较佳实施例，凡依本发明申请专利范围所做的均等变化与修饰，皆应属本发明的涵盖范围。
【主权项】
1.一种用离子液体提高酶法酯化富集鱼油n-3脂肪酸的方法，其特征在于:包括如下步骤: (1)将甘油酯型鱼油与乙酯型鱼油或甲酯型鱼油搅拌混匀，得到混合鱼油，再加入脂肪酶或酯酶； (2)往步骤(I)中添加离子液体、水和乳化剂，搅拌均匀； (3)在温度为20-80°C，常压、真空、超临界流体或充惰性气体等条件下反应5min-48h; (4)反应终止后，分离产物，得到富含n-3脂肪酸的鱼油甘油酯。2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于:步骤(I)中所述甘油酯型鱼油与乙酯型鱼油或甲酯型鱼油的质量比为I?9:1?5。3.根据权利要求1所述的方法，其特征在于: 所述离子液体是由有机阳离子M+与阴离子N—构成的，其中有机阳离子为吡啶类、咪唑类、吡咯啉类、噻唑类、季铵盐类、季鱗盐类、胍盐类中的一种或多种;所述的阴离子为PF6'BF4—、Tf2N-、CF3SO3-、(CF3SO2) 2C—、C3F7COO—、CF3COO—、N03—、Cl—、F—、Br—中的一种或多种。4.根据权利要求1所述的方法，其特征在于:离子液体的添加量为混合鱼油质量的.0.01-20%ο5.根据权利要求1所述的方法，其特征在于:乳化剂为食用级乳化剂或饲料级乳化剂；所述食用级乳化剂为单甘油脂肪酸酯、双甘油脂肪酸酯、聚甘油脂肪酸酯、吐温60、山梨醇酐单油酸酯、乙酰化单甘油脂肪酸酯、乙酰化双甘油脂肪酸酯和蔗糖脂肪酸酯中的一种或多种;所述饲料级乳化剂为脂肪酸单双甘油酯、甘油脂肪酸酯、山梨醇酐脂肪酸酯、山梨醇酐单硬脂酸酯、吐温80和单硬脂酸甘油酯中的一种或多种。6.根据权利要求1所述的方法，其特征在于:乳化剂的添加量为混合鱼油质量的0-2.0% ο7.根据权利要求1所述的方法，其特征在于:水的添加量为混合鱼油质量的O-10%。8.根据权利要求1所述的方法，其特征在于:所述的脂肪酶包括来源于动物脂酶、植物脂酶和微生物脂酶，包括胰脂酶、南极假丝酵母黑曲霉、黑曲霉、米根霉、米黑根毛霉、米曲霉、尖孢镰刀菌米曲霉、雪白根霉和米黑根霉米曲霉等微生物发酵或产生的脂肪酶中的一种或多种;所述的酯酶包括来源于黑曲霉、李氏木霉和米黑根毛霉等微生物发酵或产生的酯酶中的一种或多种。9.根据权利要求1所述的方法，其特征在于:脂肪酶或酯酶的添加量为混合鱼油质量的.0.01-100%o
【文档编号】C12P7/64GK106086098SQ201610406406
【公开日】2016年11月9日
【申请日】2016年6月12日
【发明人】傅红, 李梦琪, 张翠平, 林娟, 叶秀云
【申请人】福州大学