CN102191285B - 一种低热结构脂的制备方法 - Google Patents
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Abstract
一种低热量结构脂的制备方法，属于功能性脂质研究领域。本发明采用三丁酸甘油酯、硬脂酸甲酯为原料，以1，3-特异性脂肪酶Lipozyme RMIM为催化剂，在减压、加热、旋转条件下进行酯交换反应，一定时间后，冷却、溶解、离心除去酶，旋蒸得低热结构脂。以反应产物中硬脂酸甲酯转化率、低热结构脂(SSL和LLS)和不期望的产物三长碳链脂肪酸甘油酯即三硬脂酸甘油酯的含量为指标，通过对反应时间、底物摩尔比、酶的添加量和反应温度等因素的优化，确定制备工艺。本发明为调控甘三酯的短碳链和长碳链脂肪酸的组成，构建满足不同加工性能需求的低热结构脂加工工艺奠定了基础。
Description
技术领域：
本发明是一种低热结构脂的制备方法，属于功能性脂质研究领域
背景技术：
低热结构脂(LCSL)是通过向同一甘三酯分子中引入短碳链脂肪酸(C2-C4)与长碳链脂肪酸(C16-C22)组合形成的结构脂，通常，包括两大类：含两个短碳链和一个长碳链酰基的甘三酯(SSL)；含两个长碳链和一个短碳链酰基的甘三酯(LLS)。由于低热结构脂用低热量的短碳链脂肪酸替代了相应的长碳链脂肪酸，因而，大大降低了供能，研究发现，此类结构脂的热量仅为普通食用油脂(约10kcal/g)的一半，约5kcal/g，具有很好的降脂减肥作用。
低热结构脂的合成方法主要是化学法和酶法，酶法合成具有反应条件温和、能耗低等优点。目前，国内外进行酶法合成低热结构脂的研究较多，但是，多在溶剂体系中进行，不符合绿色、环保原则；而且现有报道的酶法合成低热结构脂的方法都采用短碳链酸与长碳链甘三酯的酸解法，存在反应温度较高、酶易失活的缺点，至今尚无报道以长碳链脂肪酸酯与短碳链甘三酯为原料，采用无溶剂酶法酯交换制备低热结构脂。丁酸作为一种短碳链脂肪酸，不仅热量低，而且具有预防结肠癌、抗炎症、维持肠道平衡等生理功效。而长碳链脂肪酸硬脂酸位于甘油骨架的1、3位时，在人体中的吸收利用率很低。将这两种脂肪酸合理分布于甘油骨架的不同位置上，可获得一种新型健康低热结构脂。
发明内容：
本发明的目的是提供一种低热结构脂的制备方法。
技术方案：
本发明以三丁酸甘油酯、硬脂酸甲酯为原料，以1，3-特异性脂肪酶Lipozyme RMIM为催化剂，在减压、加热、旋转的条件下，进行酯交换反应，制备低热甘三酯的混合物。以反应产物中硬脂酸甲酯转化率、低热结构脂(SSL和LLS)含量、不期望的产物三长碳链甘油酯即三硬脂酸甘油酯的含量为指标，通过对反应时间、底物摩尔比、酶的添加量和反应温度等因素的优化，确定制备工艺。
1.反应时间
酶催化酯交换反应的过程分为两个阶段，即水解和酯化，反应过程易发生酰基转移，形成副产物三硬脂酸甘油酯。反应时间不足，则酯交换不充分，生成的低热结构脂含量较低；时间过长，则可能导致酰基转移过多，形成副产物，降低低热结构脂的含量。
2.底物摩尔比
底物比对于酶促酯交换反应的影响一方面是能够影响酯交换反应和酰基位移反应的速率，另一方面能够改变反应的平衡点。硬脂酸甲酯含量低，与丁酸甘三酯、酶的碰撞几率小，转化率低，低热结构脂含量少；硬脂酸甲酯量太高，转化率低，生成过多不期望的副产物。
3.酶的添加量
酶使用量的大小直接影响酯交换反应的速度，酶添加量小时，底物与酶的接触不足，反应速度慢；酶的使用量过多，传质阻力使酶的催化能力的发挥受阻，发生“酶饱和”现象。
4.反应温度
对于酶促催化反应，温度影响着酶的稳定性、酶催化反应速度、体系的传质速度以及反应平衡常数。酶促反应过程中，若温度低，体系传质速度慢，酶活低，催化反应速度慢；而当反应温度过高，将降低酶的活力甚至使酶失活。
按摩尔比1∶1.5～1∶2.5比例准确称取一定量的丁酸甘三酯、硬脂酸甲酯于预热至相应温度的圆底烧瓶中，熔融混匀，加入固定化酶Lipozyme RMIM，于密闭真空(绝对压力：0.01MP)旋转(转速：80r/min)反应器中进行酯交换反应。反应温度55℃～65℃，反应时间4h～8h，酶添加量为底物质量的8％～12％。反应结束后，立即用流动水快速冷却，加溶剂乙醚溶解，高速离心除去酶，旋蒸除溶剂得低热结构脂。
产物中低热结构脂、三硬脂酸甘油酯含量的测定：
蒸发光散射-高效液相色谱法(HPLC-ELSD)检测。
硬脂酸甲酯的转化率的计算：
对酶法制备低热结构脂的产物进行了低热结构脂、三硬脂酸甘油酯含量和硬脂酸甲酯转化率检测，结果表明酶法制备低热结构脂的低热结构脂含量在82％～97％之间，三硬脂酸甘油酯含量低于10％，硬脂酸甲酯的转化率在60％～92％之间。
本发明的有益效果：
1、本发明采用长碳链脂肪酸酯与短碳链甘三酯为原料，采用无溶剂酶法酯交换制备低热结构脂，属于开创性研究。
2、提供了酯交换法制备低热结构脂工艺参数的选择依据，确定了低热结构脂制备的具体工艺和参数。
3、本发明为调控甘三酯的短碳链和长碳链脂肪酸的组成，构建满足不同加工性能需求的低热结构脂加工工艺奠定基础。
具体实施方式：
实施例1
精确称取1.5118g丁酸甘三酯与2.9850g硬脂酸甲酯于50mL圆底烧瓶中，经热熔化混匀后，添加0.3597g(8％以底物计)Lipozyme RMIM，立即于60℃恒温水浴减压(0.01MP)旋转(80r/min)反应5h。反应结束后，立即用流动水快速冷却，加溶剂乙醚溶解，高速离心除去酶，旋蒸除溶剂得低热结构脂。
检测得，硬脂酸甲酯转化率为63.9％，产物中LCSL含量为96.5％(其中，SSL含量68.0％，LLS含量28.5％)，LLL含量2.8％。
实施例2
精确称取1.5118g丁酸甘三酯与2.9850g硬脂酸甲酯于50mL圆底烧瓶中，经热熔化混匀后，添加0.4497g(10％以底物计)Lipozyme RMIM，立即于60℃恒温水浴减压(0.01MP)旋转(80r/min)反应5h。反应结束后，立即用流动水快速冷却，加溶剂乙醚溶解，高速离心除去酶，旋蒸除溶剂得低热结构脂。
检测得，硬脂酸甲酯转化率为91.5％，产物中LCSL含量为94.6％(其中，SSL含量48.6％，LLS含量46.0％)，LLL含量5.1％。
实施例3
精确称取1.5118g丁酸甘三酯与2.9850g硬脂酸甲酯于50mL圆底烧瓶中，经热熔化混匀后，添加0.3597g(8％以底物计)Lipozyme RMIM，立即于80℃恒温水浴减压(0.01MP)旋转(80r/min)反应5h。反应结束后，立即用流动水快速冷却，加溶剂乙醚溶解，高速离心除去酶，旋蒸除溶剂得低热结构脂。
检测得，硬脂酸甲酯的转化率为60.9％，产物中LCSL得率为89.4％(其中，SSL含量54.2％，LLS含量35.2％)，LLL含量9.9％。
Claims (1)
1.一种低热结构脂的制备方法，其特征是将短碳链甘三酯与长碳链脂肪酸甲酯按一定摩尔比熔融混匀后，加入一定量的生物催化剂，一定温度条件下在旋转蒸发反应器中进行酯交换反应一定时间；
按摩尔比1∶1.5～1∶2.5比例准确称取一定量的丁酸甘三酯、硬脂酸甲酯于预热至相应温度的圆底烧瓶中，熔融混匀，加入固定化酶Lipozyme RMIM，于密闭真空旋转反应器中进行酯交换反应，反应器绝对压力0.01MP，转速80r/min，反应温度55℃～65℃，反应时间4h～8h，酶添加量为底物质量的8％～12％，反应结束后，立即用流动水快速冷却，加溶剂乙醚溶解，高速离心除去酶，旋蒸除溶剂得低热结构脂。
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