CN101157943B - 甘油二酯的制备方法 - Google Patents

Abstract

本发明涉及功能性油脂的制备，具体涉及一种甘油二酯的制备方法，本发明所述的制备方法，包括以下步骤：(1)取50份质量的动物油或植物油、5～30份质量的水和0.03～0.20份质量的磷脂酶A1混合，在30～70℃下反应2～12小时；然后静置1～2小时或离心分层；(2)将分层后得到的油层在80～95℃，绝对压力4000～6000Pa下干燥30～60分钟，即得粗甘油二酯。粗甘油二酯在温度120～160℃、绝对压力0.1～40Pa下脱除游离脂肪酸，即得精制甘油二酯。本发明所用磷脂酶A1具有很好的催化效果，同时磷脂酶A1的价格只有脂肪酸酶的5％～10％，因此本方法制备的产品成本显著下降，在工业上有良好的应用前景。

Description

甘油二酯的制备方法

技术领域

本发明涉及功能性油脂的制备，具体涉及一种甘油二酯的制备方法。

背景技术

甘油二酯(Diacylglyercrol，DAG)是由甘油与两个脂肪酸酯化后得到的产物，主要有两种异构体：1，3-甘油二酯与1，2-甘油二酯。甘油二酯是油脂的天然成分，是重要的生物物质，是合成甘油三酯、磷脂和糖脂的前体物质，也是油脂在体内代谢的中间产物。

近年来，许多医学研究表明甘油二酯具有调节血脂、防止动脉血栓形成、抑制肝脏脂肪积累、缓解糖尿病肾病、减肥抑制食欲等功能。2001年美国最大的粮油加工企业ADM公司和日本的KAO(花王)公司成立合资公司ADM KaoLLC，2003年在美国和日本大量销售富含DAG的保健油脂Enova Oil，用于色拉、烹调用油、人造奶油和蛋黄酱。

甘油二酯的制备方法主要有化学合成法、酶法和生物发酵法等，其中酶法由于专一性强、反应条件温和并且产物纯度高而被广泛研究。现阶段酶法制备甘油二酯主要工艺有甘油三酯水解法和甘油与脂肪酸合成法。用于水解甘油三酯制备甘油二酯的酶主要是1，3-特异性脂肪酶和1，2-特异性脂肪酶，商业化的微生物脂肪酶多是1，3-特异性脂肪酶，价格昂贵，这就使得采用脂肪酶工业化生产甘油二酯比较困难。另外这种脂肪酶水解不仅得到甘油二酯同时得到甘油一酯，产品纯度较低，分离成本高。

磷脂酶A1是一类催化水解磷脂分子Sn-1位上酯键的酶，水解产物为溶血磷脂和游离脂肪酸。磷脂酶A1来源很广泛，可以来源于植物、动物和微生物。目前没见有关于用磷脂酶A1催化动物油或植物油水解来制备甘油二酯的报导。

发明内容

本发明的目的是提供一种具有生产成本低，适于工业生产的甘油二酯的制备方法。本发明所提供的甘油二酯的制备方法，包括以下步骤：

(1)、取50份质量的动物油或植物油、5～30份质量的水和0.03～0.20份质量的磷脂酶A1混合，在30～70℃下反应2～12小时；然后静置1～2小时或离心分层；

(2)、将步骤(1)分层后得到的油层在80～95℃，绝对压力4000～6000Pa下干燥30～60分钟，即得粗甘油二酯。

为了得到纯度更高的产品，所述的制备方法还可包括以下精制步骤：将步骤(2)所得的粗甘油二酯在温度120～160℃、绝对压力0.1～40Pa下脱除游离脂肪酸，即得到精制甘油二酯。其中所述的脱除游离脂肪酸可采用分子蒸馏设备来脱除。

所述步骤(1)中的动物油或植物油与水的质量比为50∶20。

所述步骤(1)中磷脂酶A1的用量为动物油或植物油质量的0.2％。

所述步骤(1)中反应温度为40℃。

所述步骤(1)中反应时间为6小时。

所述步骤(2)中的干燥温度为95℃。

所述步骤(2)中的干燥时间为45分钟。

所述精制步骤中脱除游离脂肪酸的温度条件为135℃。

所述精制步骤中脱除游离脂肪酸的压力条件为绝对压力20Pa。

本发明所述的动物油或植物油主要有大豆油、棕榈油、葵花籽油、花生油、菜籽油、玉米油和猪油等，优选大豆油。

本发明的制备方法，主要反应原理是动物油或植物油中的甘油三酯在磷脂酶A1的催化下，水解1-位酯键，生成1，2-Sn-甘油二酯，1，2-Sn-甘油二酯通过自身酰基转移生成1，3-Sn-甘油二酯。主要反应方程式如下：

本发明所用的磷脂酶A1具有专一水解磷脂分子中Sn-1位中的酯键，可得到Sn-1-溶血磷脂和脂肪酸，Sn-1溶血磷脂发生酰基转移生产更加稳定的Sn-2-溶血磷脂。同时本发明所采用的磷脂酶A1对于类似底物甘油三酯也有非常强的活力。因此本发明的方法中采用磷脂酶A1，达到了很好的催化效果。而磷脂酶A1的价格只有脂肪酸酶的5％～10％，从而使这种方法制备的产品成本显著下降，具有良好的工业化应用前景。

具体实施方式

以下提供本发明的几个实施例，以进一步说明本发明，但本发明的保护范围并不仅限于此。

以下实施例中所用的磷脂酶A1是丹麦诺维信公司的商品化的磷脂酶A1液体制剂，商品名为Lecitase Ultra，酶活力单位为10000U/ml。实施例中通过测定动物油或植物油的皂化值来确定动物油或植物油脂的分均分子量，计算出动、植物油脂如果被磷脂酶A1催化完全水解释放的理论游离脂肪酸的量，再通过测定B步粗甘油二酯的酸值来确定甘油二酯的含量。甘油二酯含量计算公式如下：

$\mathrm{DAG}\%=\frac{\mathrm{AV}}{\mathrm{SV}}\×3\×100\%$

其中AV为粗甘油二酯酸值，SV为动物油或植物油脂为皂化值。

实施例1：

称取100g精炼大豆油于三颈反应器中，加入10g水和0.05g磷脂酶A1。三颈反应器中间口接搅拌器，左口接冷凝管，右口用磨口塞封闭。将反应温度设定在50℃、整搅拌速度为300r/min下反应4小时。反应结束后，将反应液倒入分液漏斗静置60min分层。上层为油层，下层为水和酶液。放掉下层液体，将油层转入烧瓶中，在绝对压力5000Pa、温度90℃下，旋转蒸发脱水干燥30min得到粗甘油二酯。粗甘油二酯经过测定酸值为36.80mgKOH/g。

将粗甘油二酯在135℃、绝对压力30Pa、搅拌速度300r/min下通过分子蒸馏设备蒸馏脱除粗甘油二酯的脂肪酸，得到精制的甘油二酯，纯度为59.93％。

实施例2：

称取100g精炼大豆油于三颈反应器中，加入36g水和0.26g磷脂酶A1。三颈反应器中间口接搅拌器，左口接冷凝管，右口用磨口塞封闭。将反应温度设定在40℃、整搅拌速度为300r/min下反应8小时。反应结束后，将反应液倒入分液漏斗静置40min分层。上层为油层，下层为水和酶液。放掉下层液体，将油层转入烧瓶中，在绝对压力4000Pa、温度80℃下，旋转蒸发脱水干燥40min得到粗甘油二酯。粗甘油二酯经过测定酸值为53.79mgKOH/g。

将粗甘油二酯在130℃、绝对压力20Pa、搅拌速度300r/min下通过分子蒸馏设备蒸馏脱除粗甘油二酯的脂肪酸，得到精制的甘油二酯，纯度为87.60％。

实施例3：

称取100g精炼花生油于三颈反应器中，加入40g水和0.18g磷脂酶A1。三颈反应器中间口接搅拌器，左口接冷凝管，右口用磨口塞封闭。将反应温度设定在30℃、整搅拌速度为300r/min下反应12小时。反应结束后，将反应液转入离心机离心分层。上层为油层，下层为水和酶液。放掉下层液体，将油层转入烧瓶中，在绝对压力6000Pa、温度80℃下，旋转蒸发脱水干燥50min得到粗甘油二酯。粗甘油二酯经过测定酸值为53.36mgKOH/g。

将粗甘油二酯在140℃、绝对压力1Pa、搅拌速度300r/min下通过分子蒸馏设备蒸馏脱除粗甘油二酯的脂肪酸，得到精制的甘油二酯，纯度为86.90％。

实施例4

称取100g精炼菜籽油于三颈反应器中，加入5g水和0.06g磷脂酶A1。三颈反应器中间口接搅拌器，左口接冷凝管，右口用磨口塞封闭。将反应温度设定在60℃、整搅拌速度为300r/min下反应10小时。反应结束后，将反应液转入离心机离心分层。上层为油层，下层为水和酶液。放掉下层液体，将油层转入烧瓶中，在绝对压力4000Pa、温度95℃下，旋转蒸发脱水干燥30min得到粗甘油二酯。粗甘油二酯经过测定酸值为22.97mgKOH/g。

将粗甘油二酯在160℃、绝对压力40Pa、搅拌速度300r/min下通过分子蒸馏设备蒸馏脱除粗甘油二酯的脂肪酸，得到精制的甘油二酯，纯度为39.26％。

实施例5

称取100g精炼棕榈油于三颈反应器中，加入60g水和0.40g磷脂酶A1。三颈反应器中间口接搅拌器，左口接冷凝管，右口用磨口塞封闭。将反应温度设定在45℃、整搅拌速度为300r/min下反应2小时。反应结束后，将反应液转入离心机离心分层。上层为油层，下层为水和酶液。放掉下层液体，将油层转入烧瓶中，在绝对压力5000Pa、温度85℃下，旋转蒸发脱水干燥60min得到粗甘油二酯。粗甘油二酯经过测定酸值为40.30mgKOH/g。

将粗甘油二酯在120℃、绝对压力0.1Pa、搅拌速度300r/min下通过分子蒸馏设备蒸馏脱除粗甘油二酯的脂肪酸，得到精制的甘油二酯，纯度为61.51％。

实施例6

称取100g精炼玉米油于三颈反应器中，加入45g水和0.12g磷脂酶A1。三颈反应器中间口接搅拌器，左口接冷凝管，右口用磨口塞封闭。将反应温度设定在70℃、整搅拌速度为300r/min下反应5小时。反应结束后，将反应液静置分层90min。上层为油层，下层为水和酶液。放掉下层液体，将油层转入烧瓶中，在绝对压力6000Pa、温度90℃下，旋转蒸发脱水干燥50min得到粗甘油二酯。粗甘油二酯经过测定酸值为26.06mgKOH/g。

将粗甘油二酯在150℃、绝对压力10Pa、搅拌速度300r/min下通过分子蒸馏设备蒸馏脱除粗甘油二酯的脂肪酸，得到精制的甘油二酯，纯度为44.30％。

实施例7

称取100g精炼猪油于三颈反应器中，加入35g水和0.30g磷脂酶A1。三颈反应器中间口接搅拌器，左口接冷凝管，右口用磨口塞封闭。将反应温度设定在40℃、整搅拌速度为300r/min下反应8小时。反应结束后，将反应液转入离心机离心分层。上层为油层，下层为水和酶液。放掉下层液体，将油层转入烧瓶中，在绝对压力4000Pa、温度85℃下，旋转蒸发脱水干燥40min得到粗甘油二酯。粗甘油二酯经过测定酸值为43.76mgKOH/g。

将粗甘油二酯在145℃、绝对压力5Pa、搅拌速度300r/min下通过分子蒸馏设备蒸馏脱除粗甘油二酯的脂肪酸，得到精制的甘油二酯，纯度为70.25％。

实施例8

称取100g精炼葵花籽油于三颈反应器中，加入20g水和0.25g磷脂酶A1。三颈反应器中间口接搅拌器，左口接冷凝管，右口用磨口塞封闭。将反应温度设定在45℃、整搅拌速度为300r/min下反应6小时。反应结束后，将反应液静置分层120min。上层为油层，下层为水和酶液。放掉下层液体，将油层转入烧瓶中，在绝对压力6000Pa、温度85℃下，旋转蒸发脱水干燥60min得到粗甘油二酯。粗甘油二酯经过测定酸值为46.29mgKOH/g。

将粗甘油二酯在135℃、绝对压力25Pa、搅拌速度300r/min下通过分子蒸馏设备蒸馏脱除粗甘油二酯的脂肪酸，得到精制的甘油二酯，纯度为74.72％。

Claims (10)

1. 甘油二酯的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：

(1)、取50份质量的动物油或植物油、5～30份质量的水和0.03～0.20份质量的磷脂酶A1混合，在30～70℃下反应2～12小时；然后静置1～2小时或离心分层；

(2)、将步骤(1)分层后得到的油层在80～95℃，绝对压力4000～6000Pa下干燥30～60分钟，即得粗甘油二酯。

2. 根据权利要求1所述的甘油二酯的制备方法，其特征在于，还包括以下精制步骤：将步骤(2)所得的粗甘油二酯在温度120～160℃、绝对压力0.1～40Pa下脱除游离脂肪酸，即得到精制甘油二酯。

3. 根据权利要求1所述的甘油二酯的制备方法，其特征在于，所述的植物油为大豆油。

4. 根据权利要求1所述的甘油二酯的制备方法，其特征在于，所述步骤(1)中的动物油或植物油与水的质量比为50∶20。

5. 根据权利要求1所述的甘油二酯的制备方法，其特征在于，所述步骤(1)中磷脂酶A1的用量为动物油或植物油质量的0.2％。

6. 根据权利要求1所述的甘油二酯的制备方法，其特征在于，所述步骤(1)中反应温度为40℃。

7. 根据权利要求1所述的甘油二酯的制备方法，其特征在于，所述步骤(1)中反应时间为6小时。

8. 根据权利要求1所述的甘油二酯的制备方法，其特征在于，所述步骤(2)中的干燥温度为95℃；所述步骤(2)中的干燥时间为45分钟。

9. 根据权利要求2所述的甘油二酯的制备方法，其特征在于，所述的脱除游离脂肪酸是采用分子蒸馏设备蒸馏脱除粗甘油二酯的脂肪酸。

10. 根据权利要求2所述的甘油二酯的制备方法，其特征在于，所述脱除游离脂肪酸的温度条件为135℃，所述脱除游离脂肪酸的压力条件为绝对压力20Pa。