CN101544994B - 一种制备Sn-1，3中链甘油酯的方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种制备Sn-1，3中链甘油酯的方法，是以油脂和中碳链脂肪酸为原料，在超声作用和摇床振荡相结合的条件下用1，3-特异性脂酶催化反应得到Sn-1，3中链甘油酯。通过本发明方法能够得到高纯度的甘三酯Sn-1，3为中碳链脂肪酸、Sn-2为长碳链脂肪酸的Sn-1，3中链甘油酯。其中，辛酸结合率的摩尔百分比普遍达到35％以上，与无溶剂体系、但未经超声作用的实验条件相比，本发明方法得到的辛酸结合率是前一条件下所得辛酸结合率的一倍。本发明首次将超声波体系应用于食用油与脂肪酸的酶促酯交换反应中，大大提高了酯交换反应的反应速率及产物的辛酸结合率。
Description
技术领域
本发明涉及一种制备中碳链脂肪酸甘油酯的方法，特别涉及一种制备Sn-1，3中链甘油酯的方法。
背景技术
结构脂质(structured lipids)是根据脂质在体内消化和代谢过程所设计的一种特殊的脂质，它改变了天然油脂中的脂肪酸组成和脂肪酸在甘油三酯中的位置，并将具有特殊营养和生理功能的脂肪酸结合到特定位置，发挥各种脂肪酸的功能特性。中碳链脂肪酸甘油酯(mediun chain triglyceride，MCT)就是结构脂质的一种，中碳链脂肪酸是指C6～C12的脂肪酸。普通的食用油是以长链脂肪酸组成的油脂，在人体的吸收中多余的部分蓄积并再次被合成为中性脂肪。而以中碳链脂肪酸组成的中碳链脂肪酸甘油酯，在人体内的消化吸收中以游离酸的形式通过门静脉直接运输到肝脏，在肝脏迅速高效地被分解，其消化吸收速度是普通长链脂肪酸的4倍，代谢速度是其10倍，Sn 1，3中链甘油酯(即甘三酯Sn-1，3为中碳链脂肪酸、Sn-2为长碳链脂肪酸)的代谢和吸收速率最快。因此中碳链脂肪酸甘油酯很难在人体内形成身体脂肪，不会造成人体肥胖。其独特的功能有预防和疾病治疗作用，在临床应用品中有着广泛的应用前景。
目前，国内外合成结构脂质主要采用酶法酯交换生产，催化反应大多是在水相中进行的，反应效率较低。近年来，有专家把酶促酯交换反应引入到有机溶剂体系或无溶剂体系中进行。Fereidoon Shahidi等用海豹油和葵酸在正己烷溶剂中合成了结构脂质；X.Xu等研究了油菜籽和葵酸在无溶剂体系下不同的反应条件对酰基迁移的影响。但是传统有机溶剂中酶反应的产物不可避免地残留或多或少的有机溶剂，容易造成产物的污染，使有机介质中酶催化的应用受到一定的限制。在无溶剂体系中，底物的粘度较大，无溶剂体系中的反应传质和传热的效果受到一定的限制。
发明内容
本发明的目的是提供一种制备Sn 1，3中链甘油酯的方法。
本发明所提供的制备Sn-1，3中链甘油酯的方法，是以油脂和中碳链脂肪酸为原料，在超声作用和摇床振荡相结合的条件下用1，3-特异性脂酶催化反应得到Sn-1，3中链甘油酯。
所述Sn-1，3中链甘油酯是Sn-1，3为中碳链脂肪酸、Sn-2为长碳链脂肪酸的脂肪酸甘油酯。
其中，所述反应可在无溶剂体系中进行。
所述反应的体系中还含有水，所述水与所述1，3-特异性脂酶的配比具体可为(0.00148-2.26)g∶(51.94-2597)U；水在本发明方法中起到一种夹带剂的作用。
所述反应可在30-50℃的温度下进行。
所述超声作用和摇床振荡相结合的方式为至少重复一次以下过程：先超声，随后摇床振荡。
所述超声的强度可为10-30w/cm2；所述超声的频率可为20-80kHz，所述超声作用的方式为每间隔5-15s工作5-15s；每次超声作用的时间为2-30min。
所述摇床振荡的旋转半径可为13mm、振荡速度可为80-200r/min。
所述超声作用和摇床振荡相结合的方式为重复两次以下过程：先超声，随后摇床振荡；其中，第一次摇床振荡的时间为6-10小时，第二次摇床振荡的时间为10-14小时。
所述油脂和中碳链脂肪酸的摩尔比具体可为1∶(1-10)。
所述油脂可为大豆油、花生油、葵花籽油、茶油、菜籽油或橄榄油；所述中碳链脂肪酸可为辛酸。
所述1，3-特异性脂酶与所述原料的配比具体可(51.94-2597)U∶14.84g。
通过本发明方法能够得到高纯度的甘三酯Sn-1，3为中碳链脂肪酸、Sn-2为长碳链脂肪酸的Sn-1，3中链甘油酯。其中，辛酸结合率的摩尔百分比普遍达到35％以上，与无溶剂体系、但未经超声作用的实验条件相比，本发明方法得到的辛酸结合率是前一条件下所得辛酸结合率的一倍。本发明对反应体系采用超声和摇床振荡相结合方式使其进行反应，首次将超声波体系应用于食用油与脂肪酸的酶促酯交换反应中。超声波通过机械传质作用、加热作用和空化作用有效的提高反应体系的传质效率和脂肪酶分子的构象的合理程度，大大提高了酯交换反应的反应速率及产物的辛酸结合率。
附图说明
图1为辛酸甲酯标准品的色谱图。
图2为棕榈酸甲酯，硬脂酸甲酯，油酸甲酯，亚油酸甲酯，亚麻酸甲酯混标的标样图谱。
图3为实验样品的色谱图。
具体实施方式
下述实施例中所使用的实验方法如无特殊说明均为常规方法。
实施例1、制备Sn-1，3中链甘油酯MCT
1、将9.08g大豆油(金龙鱼压榨一级大豆油，金龙鱼公司)和5.76g辛酸(大豆油∶辛酸摩尔比＝1∶4)，混匀，再加入基于大豆油和辛酸总质量16％的1，3-特异性脂酶Lipozyme TL IM(酶的浓度：350U/g)，使大豆油和辛酸总质量与1，3-特异性脂酶的配比为14.84g∶831.04U，并加入基于1，3-特异性脂酶质量4％的水，使水与1，3-特异性脂酶的配比为0.094g∶831.04U。
2、对步骤1所述反应体系依次进行下述处理：
(1)超声作用：在40℃采用超声波发生器对步骤1所述反应体系进行超声作用，超声强度为25w/cm2，超声频率为20kHz，超声作用的方式为每间隔10s超声工作5s；超声作用的时间为4min；(2)摇床振荡：超声结束后，将反应体系置于摇床中振荡，该摇床的旋转半径为13mm，摇床转速为150r/min，温度仍然40℃，振荡6h；(3)再进行超声振荡，超声条件同(1)中所述一致；(4)超声结束后，再将反应体系继续置于摇床中，除振荡时间为14h外，其余振荡条件同(2)所述一致。
3、检测辛酸结合率：
检测方法如下：先利用薄层层析法提出甘油三酯，再进行气相检测，然后计算出辛酸结合率，计算公式如下：辛酸结合率(摩尔比)＝(辛酸峰面积/辛酸分子量)：(检测到的各种脂肪酸的峰面积比上各自脂肪酸分子量的和)。其中，进行气相色谱的实验条件为：色谱柱：PEG-20M，30m×0.32mm毛细管色谱柱。美国安捷伦6890气相色谱仪，氢火焰离子检测器。程序升温：初始温度为160℃，保持3min，以15℃/min将温度升至200℃，保留时间为1min，以10℃/min将温度升至220℃，保留时间为6min。进样口温度为250℃，检测器温度为250℃，载气为高纯N2，燃气为高纯H2，压缩空气作助燃气，分流比：50∶1，进样量为1μL。
标品辛酸甲酯保留时间为2.40min，棕榈酸甲酯保留时间为8.833min，硬脂酸甲酯保留时间为11.299min，油酸甲酯保留时间为11.714min，亚油酸甲酯保留时间为12.506min，亚麻酸甲酯保留时间为13.901min。以上标准品都购自百灵威化学技术有限公司。辛酸甲酯标品产品目录号0173628，棕榈酸甲酯，硬脂酸甲酯，油酸甲酯，亚油酸甲酯，亚麻酸甲酯混标的标样产品目录号AOCS-002N。辛酸甲酯标样图谱如图1所示，棕榈酸甲酯，硬脂酸甲酯，油酸甲酯，亚油酸甲酯，亚麻酸甲酯混标的标样图谱如图2所示。
实验设3次重复。结果表明，一共检测到以下6种脂肪酸，分别是辛酸、棕榈酸、硬脂酸、油酸、亚油酸、亚麻酸，其保留时间分别是2.40min、8.833min、11.299、11.714min、12.206min、13.901min，其峰面积分别是155、42.1、13.4、99.7、217.8、20.7，样品图谱如图3所示。通过计算得出，辛酸结合率为42％±0.3％。
实施例2、制备Sn-1，3中链甘油酯MCT
1、将9.44g山茶油(金龙鱼山茶油，金龙鱼公司)和17.28g辛酸(茶油∶辛酸＝1∶6，摩尔比)混匀，再加入基于茶油和辛酸总质量10％的1，3特异性脂酶Lipozyme TL IM(酶的浓度：350U/g)，使茶油和辛酸总质量与1，3特异性脂酶的配比为26.72g∶935.2U，并加入基于1，3-特异性脂酶质量10％的水，使水与1，3-特异性脂酶的配比为0.2672g∶935.2U。
2、对步骤1所述反应体系依次进行下述处理：
(1)超声作用：在45℃采用超声波发生器对步骤1所述反应体系进行超声作用，超声强度为15w/cm2，超声频率为80kHz，超声作用的方式为每间隔15s超声工作5s；超声作用的时间为15min；(2)摇床振荡：超声结束后，将反应体系置于摇床中振荡，该摇床的旋转半径为13mm、摇床转速为120r/min，温度仍然45℃，振荡6h；(3)再进行超声振荡，超声条件同(1)中所述一致；(4)超声结束后，再将反应体系继续置于摇床中，除振荡时间为14h外，其余振荡条件同(2)所述一致。
3、检测辛酸结合率：
检测方法同实施例1中步骤3所述。
实验设3次重复。结果表明，一共检测到以下6种脂肪酸，分别是辛酸、棕榈酸、硬脂酸、油酸、亚油酸、亚麻酸，其保留时间分别是2.40min、8.833min、11.299、11.714min、12.206min、13.901min，其峰面积分别是246.7、67.8、35.8、87.6、498.6、12.1；通过计算得出，辛酸结合率为39.5％±0.5％。
Claims (6)
1.一种制备Sn-1，3中链甘油酯的方法，是以油脂和中碳链脂肪酸为原料，在超声作用和摇床振荡相结合的条件下用1，3-特异性脂酶催化反应得到Sn-1，3中链甘油酯；
所述超声作用和摇床振荡相结合的方式为至少重复一次以下过程：先超声，随后摇床振荡；所述超声的强度为10-30w/cm2；所述超声的频率为20-80kHz；所述超声作用的方式为每间隔5-15s工作5-15s；每次超声作用的时间为2-30min；所述摇床振荡的旋转半径为13mm、振荡速度为80-200r/min；
所述油脂为大豆油或茶油；所述中碳链脂肪酸为辛酸；所述1，3-特异性脂酶为Lipozyme TL IM；所述反应在无溶剂体系中进行。
2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于：所述无溶剂体系中含有作为夹带剂的水，所述水与所述1，3-特异性脂酶的配比为(0.00148-2.26)g∶(51.94-2597)U。
3.根据权利要求1或2所述的方法，其特征在于：所述反应的温度为30-50℃。
4.根据权利要求1或2所述的方法，其特征在于：所述超声作用和摇床振荡相结合的方式为重复两次以下过程：先超声，随后摇床振荡；其中，第一次摇床振荡的时间为6-10小时，第二次摇床振荡的时间为10-14小时。
5.根据权利要求1或2所述的方法，其特征在于：所述油脂和中碳链脂肪酸的摩尔比为1∶(1-10)。
6.根据权利要求1或2所述的方法，其特征在于：所述1，3-特异性脂酶与所述原料的配比为(51.94-2597)U∶14.84g；所述原料由油脂和中碳链脂肪酸组成，其中，所述油脂和中碳链脂肪酸的摩尔比为1∶(1-10)。
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