CN102229866B

CN102229866B - 一种1,3-二油酸-2-棕榈酸甘油三酯的生产方法

Info

Publication number: CN102229866B
Application number: CN 201110139857
Authority: CN
Inventors: 邓利; 叶贤春; 李新倩; 王芳; 谭天伟
Original assignee: Beijing University of Chemical Technology
Current assignee: Beijing University of Chemical Technology
Priority date: 2011-05-27
Filing date: 2011-05-27
Publication date: 2013-05-01
Anticipated expiration: 2031-05-27
Also published as: CN102229866A

Abstract

本发明公开了一种1，3-二油酸-2-棕榈酸甘油三酯的生产方法，本发明属于人乳替代品领域，特别涉及一种甘油三酯的生产方法。1.乙醇萃取法脱去猪油中的胆固醇，使胆固醇含量降到500mg/kg以下；2.脱胆固醇后的猪油与精制脂肪酸用1，3选择性脂肪酶酶催化反应；3.过滤脱除上述混合反应物中的脂肪酶；4.除去产物中的脂肪酸，得到甘油三酯；5.结晶精制高OPO含量的甘油三酯；在制备用的猪油原料引入脱胆固醇工艺，胆固醇脱除率达到92％以上，脱除后的猪油原料中，胆固醇含量降至500mg/kg以下。增加精制工艺，使甘油三酯中OPO含量达到53％以上。sn-2脂肪酸组成中棕榈酸含量反应前后变化小于10％。

Description

一种1,3-二油酸-2-棕榈酸甘油三酯的生产方法

技术领域

本发明属于人乳替代品领域，特别涉及一种甘油三酯的生产方法。

背景技术

甘油三酯是在食品工业中已经广泛应用的重要产品。一些甘油三酯具有重要的营养价值，如1，3-二油酸-2-棕榈酸甘油三酯(以下简称OPO)，就是已经商业化人乳脂肪替代品产品如betapol45^TM及Infat^TM中的重要组分，卫生部于2008年13号公告中，明确OPO可以以营养强化剂添加于婴幼儿乳制品。

脂肪酸在甘油三酯中的位置分布对脂肪酸及矿物质(例如钙)的吸收效果具有显著的影响。Freeman等(J.Dairy Sci.，1965，p.853)报道了人乳脂肪绝大多数的棕榈酸分布在sn-2位，而硬脂酸和油酸分布在sn1(3)位。Filer等(J.Nutrition，99，pp.293-298)研究表明棕榈酸分布在三甘酯的sn-2位在婴儿体内比黄油脂肪(棕榈酸主要分布在sn1，3位)能获得更好的吸收。可知制备物理化学性质接近人乳脂肪的甘油三酯，OPO是一个已知的关键组分。

在已有资料的制备OPO工艺方法中，酸解是一个有效的办法：如专利US20100104694A1/US20090130728A1提供了从碘值18到40和2到12的两类棕榈硬脂原料通过酸解工艺制备OPO，与高油酸葵花籽油、豆油、canola菜籽油等混合调制成脂肪酸组成与人乳脂肪酸组成相似的混合油。然后与碳水化合物、矿物质、维生素等进行调配成适用于婴幼儿营养乳制品。荷兰Loders Croklaan公司在Lipozyme RMIM催化下，利用三棕榈酸甘油三酯(PPP)与油酸连续酸解反应，商业化生产母乳脂替代品(betapol45^TM)，并于2008年获得我国新资源食品批准。美国专利(US 4876107)将棕榈油高熔点分提组分(80％PPP和20％POP)与油酸以重量比3∶1混合，溶解到正己烷中，40℃下在来源于毛霉的脂肪酶作用下发生油脂重排反应；产物再与乳脂、葵花籽油、大豆油和椰子油等调配，得到母乳脂肪替代物。但调配出的奶粉中的植物油因其风味和口感较差而严重影响了婴幼儿的胃口，并导致其食欲下降。

动物来源油脂，例如牛乳中的乳脂-黄油，也曾报道用于制备母乳脂肪替代品，其中sn-2脂肪酸组成中含有高于40％的棕榈酸，也有用于制备母乳脂肪替代品的资料报道。如Ann-Dorit等(J Am Oil Chem Soc(2010)87：185-194)用黄油与大豆油和菜籽油制备的脂肪酸重量比(1∶2)，在温度65℃下，用RMIM酶在固定化床反应器中进行催化酸解反应，然后经过分子蒸馏脱除脂肪酸和结晶进一步提纯，最后再经过脱臭得到母乳脂肪替代品。其最终产物组成中sn-2位棕榈酸含量为47.26％。

猪油是我国资源量最丰富的动物油源，以其独特的口感和香味而广受到消费者的欢迎，其脂肪酸组成中的棕榈酸含量(20-30％)、油酸含量(9-14％)，sn-2位脂肪酸组成中棕榈酸54.6％(以下简称sn-2 P％)，甘三酯脂肪酸组成中分布在sn-2位上的棕榈酸占总棕榈酸的比例达到87.1％(以下简称sn-2 P/P_总％)【吴苏喜等(中国油脂，2009，34(12)：39-44)】；母乳三甘油酯的脂肪酸组成中，棕榈酸含量(21.8％)、油酸含量(33.9％)，sn-2 P含量(44.8％)，sn-2 P/P总％(68％)，【Lien等Journal of Pediatric Gastroenterology&Nutrition，25，167-174】，可见猪油是用1，3位置专一性酶酸解制备母乳脂肪替代品中主要成分OPO的优异原料。何川等【酶法猪油改性制人乳脂替代品的研究。中国油脂，2003，28(1)：41-43】提供了一种用自制猪油以游离脂肪酸为酰基供体脂肪酸(C18:1含量组成为20.36％)在RMIM脂肪酶催化下酸解工艺制备OPO的方法，催化后产品的熔点范围从猪油的41-47℃下降到产品的32-35℃，sn-2P/P_总％的比例达到95.8％。朱启思等【猪油酸解制备人乳酯替代品的研究。中国油脂，2009，34(2)：39-42】提供了一种自制猪油与混合脂肪酸(市售棕榈仁油、油茶籽油、大豆油化学法水解制备)在RMIM酶催化下酸解制备OPO的方法：猪油与混合脂肪酸质量比为1∶1.5，酶量为底物重量的5％，反应温度60℃，反应时间1.5h，反应后的产品总脂肪酸组成中C16:0含量为29.48％，C18:1含量为34.65％；但sn-2位脂肪酸组成中C16:0含量从猪油原料的78.90％降至63.08％，但未见OPO含量分析数据。

猪油，是从健康猪新鲜而洁净的脂肪组织中提取的脂肪。这种猪油不经精炼就可食用。取之于肾脏膜脂肪的猪油称为网油，肠间膜脂肪的猪油称为板油，背腹部皮下脂肪的猪油称为膘油。猪油取之部位不同，其油脂组成有很大的变化(张金庭等，粮食与油脂，1998(4)：21-23)。

猪油与黄油相比，胆固醇含量较高。虽然胆固醇是人体不可缺少的营养物质，它不仅是细胞膜的组成成分，还是合成一些甾体类激素和胆酸等许多重要物质的原料，但三甘油酯中含过量的胆固醇或长期摄入胆固醇含量高的油脂，会使血清中的胆固醇含量升高，不利于身体健康，增加患心血管疾病的风险。而植物油中不含胆固醇。

发明内容

本发明的目的是研制提供1，3-二油酸-2-棕榈酸甘油三酯的生产方法。

一种利用猪油为原料，采用1，3位置选择性脂肪酶催化酸解工艺，制备得到低胆固醇，高OPO含量型甘油三酯的工艺方法。并设计一个反应流程及配套设备以减少反应过程中的温度变化及反应结束后与酶接触时间过长而引起的酰基转移问题。

本发明技术方案如下：

1.乙醇萃取法脱去猪油中的胆固醇，使胆固醇含量降到500mg/kg以下；

2.脱胆固醇后的猪油与脂肪酸，加温到30-40℃，泵入带过滤筛网的反应釜中加温至60-80℃，搅拌均匀，然后加入猪油与脂肪酸总量的1％-8％(w/w)加入1，3选择性脂肪酶恒温催化反应40-60min；然后以2-5℃/min降温至34-37℃，恒温60-80min，结束反应；开启真空，将反应产物过滤至储料罐中。产物甘油三酯组成中OPO含量高于38％，sn-2位脂肪酸组成中棕榈酸含量反应前后变化小于10％。

3.过滤脱除上述混合反应物中的脂肪酶；

4.除去产物中的游离脂肪酸；

5.结晶处理，得到高OPO含量的三脂肪酸甘油酯。

在步骤1中所述猪油为猪膘油和猪板油。

在步骤1中，所述乙醇萃取法步骤如下：将猪油加热至30-35℃，加入猪油重量2-5％的β-环糊精(w/w)，搅拌均匀，再加入30-40％(w/w)的乙醇水溶液(60-80％)，剧烈混合，然后静置20-30分钟，分层，去除水相，取油相再重复上述过程萃取2次；胆固醇脱除率达到92％以上，猪油回收率达到90％以上。

在步骤2中，脂肪酸的制备方法如下：植物原料油经酶法水解或化学法水解制备获得脂肪酸；所述植物原料油为菜籽油、橄榄油、豆油、山茶油、高油酸葵花籽油等富含油酸的植物油中的一种或其混合物；

化学法水解制备脂肪酸的工艺方法如下：

植物原料油加NaOH-乙醇溶液，80-90℃回流4-6hr，正己烷萃取去除不皂化物；分离正己烷相，水相加盐酸酸化到PH值为1-2，加正己烷萃取有机相，弃去水相，正己烷相加入活性白土脱色，过滤去除活性白土，除去溶剂，脱水干燥，得到脂肪酸；

脱胆固醇后的猪油与上述制得的脂肪酸在1，3选择性脂肪酶酶催化下，进行反应。

脱胆固醇后的猪油与脂肪酸的重量比(wt％)为0.1-2∶1；

所述脱胆固醇后的猪油与脂肪酸的重量比优选(wt％)为0.5-1∶1；

反应后，产物三甘酯中OPO含量高于40％，sn-2脂肪酸组成中棕榈酸含量变化小于10％。

1，3选择性脂肪酶添加量优选脂肪酸总量的1％-4％(w/w)；

1，3选择性脂肪酶添加量优选脂肪酸总量的1％，1.5％，2％，或3％(w/w)；

1，3选择性脂肪酶可选择Rhizomucor miehei(简称RM IM，诺维信公司，丹麦)、Thermomyces lanuginose(简称TL IM，同上)或Candida SP.99-125脂肪酶；。Candida SP.99-125脂肪酶制备方法参见专利ZL200510112638.5。

在步骤3中，所述过滤除脂肪酶的方法为板框过滤或离心过滤。

在步骤4中，脂肪酸的去除方法为分子蒸馏(如真空度10mbar，蒸发温度200℃)或正己烷-60％异丙醇水溶液，脂肪酸的去除率达到95％以上；再通过氧化铝柱进一步脱除脂肪酸可得到脂肪酸低于0.1％的纯甘油三酯，甘油三酯总收率达到92％以上。经过1-4步骤处理后得到的三甘酯中，OPO含量约为35-42％；

步骤5结晶精制方法如下：甘油三酯溶于丙酮中，丙酮加入体积为甘油三酯重量的3-6倍，升温至40-50℃保持20min，再以1-4℃/min降至5-12℃，结晶，精制后的甘油三酯中OPO含量达到53％以上。

附图说明：图1为催化反应设备示意图

1：猪油和脂肪酸混合罐；2：精密控温水浴；3：带过滤筛板的酶促反应罐；4：反应产品储料罐

本发明的效果

在制备用的猪油原料引入脱胆固醇工艺，胆固醇脱除率达到92％以上，脱除后的猪油原料中，胆固醇含量降至500mg/kg以下。在脂肪酶进行催化反应过程中，采用变温催化工艺有效的提高了催化效果，使反应产物的甘油三酯中OPO含量比非变温反应的含量提高了20％以上。同时增加精制工艺，使甘油三酯中OPO含量达到53％以上。sn-2脂肪酸组成中棕榈酸含量反应前后变化小于10％。

具体实施方式

具体实施方式：除非特别说明，本发明中所用的技术手段均为本领域技术人员所公知的方法。另外，实施方案应理解为说明性的，而非限制本发明的范围，本发明的实质和范围仅由权利要求书所限定。对于本领域技术人员而言，在不背离本发明实质和范围的前提下，对这些实施方案中的反应条件、分离提取条件进行的各种改变或改动也属于本发明的保护范围。

实施例1结合图1说明

步骤1猪油原料市售健康猪的肥膘和板油，中火熬制得到；将熬制好的猪油，加热到32℃左右，加入2％(w/w)的β-环糊精，再加入40％(w/v)的乙醇水溶液(80％)，剧烈震荡混合，然后静置30分钟，分层弃去水相，油相再按上述过程萃取两次，结果如下所示：

步骤2市售橄榄油加2mol/L NaOH-乙醇溶液，80℃回流4hr，正己烷萃取2次，去除不皂化物；分离正己烷相，水相加1mol/L的盐酸酸化到PH值为1-2，加正己烷萃取有机相3次，弃去水相，正己烷相加入活性白土脱色，过滤去除活性白土，除去溶剂，脱水干燥，得到精制油酸：

脂肪酸

C14:0

C16:0

C18:0

C18:1

C18:2

C18:3

水解前

N.D.

9.65％

2.84％

79.69％

5.74％

0.61％

水解后

N.D.

10.61％

2.73％

80.55％

5.71％

0.70％

C14:0肉豆蔻酸；C16:0棕榈酸；C18:0硬脂酸；C18:1油酸；C18:2亚油酸；C18:3亚麻酸；N.D.未检出

步骤3-4将上述猪油与精制后的脂肪酸按浓度比0.3∶1加入上述罐1中加热至40℃进行溶解混匀，然后泵入反应釜2中搅拌并加热至60℃，然后加入猪油与脂肪酸总重1.5％的RMIM固定化脂肪酶，恒温反应60min，然后以2℃/min的速率降温至37℃，恒温70min，反应结束。立即开启真空过滤，除去脂肪酶，产物进入储罐4中。分子蒸馏(6mmHg，150℃)除去产物中的游离脂肪酸。根据IUPAC 2.210标准方法分析sn-2位脂肪酸组成，IUPAC 2.304方法测定总脂肪酸构成，ISO 23275标准方法测定和计算OPO含量，结果如下：

OPO含量从14.25％提高至38.98％，sn-2脂肪酸组成中，棕榈酸(P)含量变化率为8.4％[(P _初-P_末)/P_初]

步骤5将上述得到的产品溶于丙酮8℃结晶，终产品OPO含量63％，结晶收率68％。

将三甘酯加入机械搅拌装置的容器中，升温至50℃溶解，保持20min，再以1.8℃/min降至12℃，养晶8小时(搅拌速率20-50r/min)，经过精制后的三甘酯中，OPO含量达到63％以上，结晶收率68％。

经过精制后的三甘酯中，OPO含量达到60％以上。

实施例2结合图1说明，步骤1-2同实施例1

步骤3-4将上述步骤1脱胆固醇后的猪油与步骤2精制后的脂肪酸按0.5∶1投入罐1中，加温至42℃，溶解混匀，，然后泵入上述反应器3中，加热至80℃，加入猪油与脂肪酸总重8％的RMIM脂肪酶，恒温反应40min，然后按以5℃/min的速率降温至37℃，恒温60min，然后开启真空，离心过滤除去脂肪酶，产物用分子蒸馏(6mmHg，150℃)除去游离脂肪酸。产物进入4中。HPLC-ELSD分析OPO含量，GC分析脂肪酸组成，如下：

OPO含量从猪膘油原料的13.75％提高到35.48％，sn-2位脂肪酸组成中，棕榈酸含量变化率为3.9％。

步骤5将上述得到的三甘酯加入带搅拌装置的容器中，升温至45℃溶解，保持20min，再以3.5℃/min降至12℃，养晶8小时(搅拌速率20-50r/min)，经过精制后的三甘酯中，OPO含量达到53％以上，结晶收率60％。

实施例3

步骤1-2基本同实施例1

步骤3-4将上述步骤1脱胆固醇后的猪油与步骤2精制后的脂肪酸按0.8∶1投入罐1中，加温至42℃，溶解混匀，，然后泵入上述反应器3中，加热至80℃，加入猪油与脂肪酸总重3％的RMIM脂肪酶，恒温反应40min，然后按以3℃/min的速率降温至37℃，恒温60min，然后开启真空，离心过滤除去脂肪酶，产物用分子蒸馏(6mmHg，150℃)除去游离脂肪酸。产物进入4中。HPLC-ELSD分析OPO含量，GC分析脂肪酸组成，OPO含量从猪膘油原料的13.75％提高到45.48％，sn-2位脂肪酸组成中，棕榈酸含量变化率为4.3％。

步骤5将上述得到的三甘酯加入带搅拌装置的容器中，升温至45℃溶解，保持20min，再以3.5℃/min降至12℃，养晶8小时(搅拌速率20-50r/min)，经过精制后的三甘酯中，OPO含量达到58％以上，结晶收率64％。

Claims

1.一种1,3-二油酸-2-棕榈酸甘油三酯的生产方法：包括如下步骤

（1）乙醇萃取法脱去猪油胆固醇，使胆固醇含量降到500mg/kg以下；

（2）脱胆固醇后的猪油与脂肪酸用1，3选择性脂肪酶酶催化反应；所述猪油与脂肪酸混合，加温至30-40℃，泵入反应釜中加温至60-80℃，所述1,3选择性脂肪酶的添加重量为脱胆固醇后的猪油与脂肪酸总重量的1%-8%，恒温反应40-60min；2-5℃/min降温至34-37℃，恒温60-80min；开启真空，将反应产物过滤至储料罐中；

所述脂肪酸制备方法如下：富含油酸的植物油加NaOH-乙醇溶液，80-90℃回流4-6h,正己烷萃取去除不皂化物；分离正己烷相，水相加盐酸酸化到pH值为1-2，加正己烷萃取有机相，正己烷相加入活性白土脱色，过滤去除活性白土，除去正己烷，得到脂肪酸；

所述脱胆固醇后的猪油与脂肪酸的重量比为0.1-2:1；

（3）过滤脱除上述混合反应物中的脂肪酶；

（4）除去产物中的游离脂肪酸；

（5）结晶处理：甘油三酯溶于丙酮中，丙酮加入体积为甘油三酯重量的3-6倍，升温至40-50℃保持20min，再以1-4℃/min降至5-12℃，结晶。

2.如权利要求1所述一种1,3-二油酸-2-棕榈酸甘油三酯的生产方法，其特征在于步骤（1）中乙醇萃取法脱猪油胆固醇方法如下：将猪油加热至30-35℃，加入猪油重量2-5wt%的β-环糊精，搅拌，再加入30-40wt%的浓度为60-80%的乙醇水溶液，剧烈混合，静置20-30分钟，去除水相，取油相再重复上述过程萃取2次。

3.如权利要求1或2所述一种1,3-二油酸-2-棕榈酸甘油三酯的生产方法，其特征在于步骤（1）中乙醇萃取法脱猪油胆固醇方法如下：将猪油加热至32℃，加入猪油重量2wt%的β-环糊精，搅拌，再加入40wt%的浓度为80%的乙醇水溶液，剧烈混合，静置30分钟，去除水相，取油相再重复上述过程萃取2次。

4.如权利要求1所述一种1,3-二油酸-2-棕榈酸甘油三酯的生产方法，其特征在于所述富含油酸的植物油为菜籽油、橄榄油、豆油、山茶油、高油酸葵花籽油的至少一种或其混合物。

5.如权利要求1所述一种1,3-二油酸-2棕榈酸甘油三酯的生产方法，其特征在于步骤（2）中所述1,3选择性脂肪酶添加重量为脂肪酸和脱胆固醇后猪油总重量的1%、1.5%、2%或3%。