CN102827886B - 一种分子控制技术制备质构大豆卵磷脂的方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种采用分子控制技术制备1,2取代质构大豆卵磷脂的方法。先通过丙酮萃取和离心处理对大豆磷脂进行纯化，获得纯度较高的大豆卵磷脂；然后将卵磷脂与不饱和脂肪酸甘油酯按比例进行混合，通过磷脂酶D进行质构化反应；反应结束后，高温快速使酶灭活，然后通过离心的方法除去失活酶，并用适量的无水丙酮除去体系中的脂肪酸甘油酯，最后经冷冻干燥即获得到粉末状的质构大豆卵磷脂产品。本发明方法反应时间短，原料转化率较高，而且本发明反应条件较为温和，溶剂毒性较低，较易去除，产品适用于食品、医药和保健品领域。

Description

一种分子控制技术制备质构大豆卵磷脂的方法

技术领域

本发明属于质构磷脂的制备技术领域，具体涉及一种利用分子控制技术制备质构大豆卵磷脂的方法。

技术背景

大豆卵磷脂是以大豆油脚为原料提炼的卵磷脂，含有胆碱、维生素、矿物质、亚麻酸、及次亚麻酸等成分，其中胆碱是大豆卵磷脂的主要成分，也是人体所必需的营养素。卵磷脂是目前公认的最具生物活性的磷脂，由于具有高效的乳化性和抗氧化性等多种功能活性，而受到广泛的关注，已被广泛应用于食品、化妆品和饲料等行业中。但与其他天然磷脂分子一样，大豆卵磷脂中所含饱和脂肪酸会提高血液中有害的胆固醇含量，摄入过多的话对人体身体健康造成威胁。

通过改性获得相应的质构磷脂可以替换天然磷脂中饱和脂肪酸，研究发现与未经改性的天然磷脂相比，改性磷脂具有更好的乳化性和生理活性。质构磷脂是通过酯交换反应将中碳链油脂、共轭亚油酸、植物甾醇或n-3系列多不饱和脂肪酸等不饱和脂肪酸引入磷脂分子中而获得，质构磷脂不仅保持了磷脂良好的乳化特性，而且还使磷脂的营养价值得到大幅的改善，是近年来关于磷脂研究的热点之一。

《中国油脂》2011年第2期苑艳霞的文章“化学催化制备富含共轭亚油酸的改性磷脂”，提出在无溶剂体系中，采用甲醇钠作为催化剂，使大豆卵磷脂与共轭亚油酸乙酯发生酯交换反应，制备得到共轭亚油酸质构磷脂。该方法反应温度较高，影响磷脂的活性，而且该方法在制备过程中使用了甲醇等毒性较大的有机溶剂，因而限制了产品在医药、保健和食品领域中的应用；《广东农业科学》2011年14期于刚的文章“亚临界流体酶催化制备富含多不饱和脂肪酸的磷脂研究”，提出了以亚临界1,1,1,2-四氟乙烷为介质，采用脂肪酶Lipozym TL IM催化多不饱和脂肪酸与大豆磷脂进行酯交换反应，制备富含多不饱和脂肪酸的质构磷脂，该方法所用的亚临界流体1,1,1,2-四氟乙烷毒性大，其产品同样也不适于应用于医药、食品等加工领域；申请号为200910193982.X的发明专利“一种制取质构磷脂和卵磷脂的方法”，提供了一种质构大豆卵磷脂制备方法，将磷脂或浓缩磷脂和不饱和油脂混合，选择Novozym435脂肪酶作为反应催化酶催化磷脂酯交换反应，取代磷脂1,3位饱和脂肪酸，制备得到粉末状质构磷脂成品。该方法反应条件温和，产物的取代度较高，活性较好，但其以磷脂或浓缩磷脂作为原料制备质构大豆卵磷脂，产率较低，造成了不饱和脂肪酸极大的浪费，而且该方法反应时间较长、能源消耗量较大，工业化生产成本较高。

发明内容

本发明目的是克服现有磷脂质构化技术的不足，以大豆卵磷脂和不饱和脂肪酸甘油酯为原料，提供一种分子控制技术制备质构卵磷脂的方法，本发明方法制备的质构卵磷脂产率较高，工艺较为简单，产品安全无毒，适用于食品、医药和保健品领域。

本发明的目的通过以下技术方案予以实现：

提供一种分子控制技术制备质构大豆卵磷脂的方法，以大豆磷脂为原料经纯化得到大豆卵磷脂，将大豆卵磷脂和不饱和脂肪酸甘油酯在磷脂酶D催化下发生酯交换反应，不饱和脂肪酸取代大豆卵磷脂的1,2位饱和脂肪酸，制备得到质构大豆卵磷脂。

优选地，所述大豆卵磷脂与不饱和脂肪酸甘油酯的质量比为1:3～1:10，获得较高的取代率，并避免了不饱和脂肪酸甘油酯的浪费，针对性地解决了现有合成技术中不饱和脂肪酸的极大浪费的技术缺陷。

所述质构化反应的条件为：反应温度40～60℃，pH值为7.0～8.0，反应体系水分质量百分含量为2%～6%，反应时间24～36h。

    所述不饱和脂肪酸优选二十二碳六烯酸甘油酯、二十碳五烯酸甘油酯或亚油酸甘油酯。

所述磷脂酶D的优选加入量为大豆卵磷脂质量的1%～2%。

本发明所述分子控制技术制备质构大豆卵磷脂的方法，具体包括以下步骤：

（1）大豆磷脂纯化得到大豆卵磷脂： 

于40～60℃的恒温条件下，将大豆磷脂与无水丙酮充分搅拌混合，离心处理，除去上层丙酮液，往下层液中加入无水乙醇，搅拌，静置分层后收集乙醇液。优选如此重复操作2～3次。

将收集的乙醇液于30～50℃进行减压浓缩后干燥，获得粉末状大豆卵磷脂；所述粉末状大豆卵磷脂淡黄色，纯度约为50%～60%。

（2）质构化反应：

将大豆卵磷脂与不饱和脂肪酸甘油酯充分搅拌混合，加入磷脂酶D，经酯交换完成大豆卵磷脂的质构化反应；

（3）步骤（2）所述质构化反应结束后，高温快速使酶灭活，采用离心的方法除去失活酶，然后向体系中加入适量的无水丙酮，除去丙酮层后产物经冷冻干燥得到的粉末即为1,2位取代的质构大豆卵磷脂成品。

具体是在步骤（2）所述质构化反应结束后，快速升温至90～100℃使磷脂酶D灭活并离心处理除去后加入适量无水丙酮，搅拌后静置分层，除去上层丙酮层后于-20℃冷冻干燥得到的粉末即为1,2位取代的质构大豆卵磷脂成品。

优选地，步骤（1）所述大豆磷脂与无水丙酮的混合质量比为1:3～1:10；

步骤（1）所述大豆磷脂与无水丙酮的充分搅拌混合是在搅拌速度100～300 r/min，搅拌时间30～60 min；所述离心处理的条件为4000～6000 r/min的转速下离心10～30 min；

步骤（1）所述无水乙醇的加入量按照下层液质量的3～5倍；加入无水乙醇后的搅拌是在100～200r/min转速下搅拌10～30min。

如前所述，优选地，所述大豆卵磷脂与不饱和脂肪酸甘油酯的质量比为1:3～1:10；所述磷脂酶D的加入量为大豆卵磷脂质量1%～2%；

所述质构化反应的条件为：反应温度为40～60℃，pH值为7.0～8.0，反应体系水分质量百分比含量为2%～6%，反应时间24～36h。

优选地，步骤（2）所述大豆卵磷脂与不饱和脂肪酸甘油酯充分搅拌混合的条件为40～60℃的恒温、搅拌速度100～300r/min，搅拌时间30～90min；

步骤（2）所述不饱和脂肪酸可选用：二十二碳六烯酸甘油酯、二十碳五烯酸甘油酯或亚油酸甘油酯等。

优选地，步骤（3）所述磷脂酶D灭活后的离心处理是以1000～2000r/min的低速离心5～10min，除去下层沉淀磷脂酶D；

步骤（3）所述无水丙酮的加入量为体系总质量的5%～10%；所述搅拌后静置分层是于100～300r/min的转速下搅拌20～30min后静置分层。

本发明的有益效果：

本发明合理设计制备合成质构大豆卵磷脂的工艺，首先优化原料体系结构：对大豆磷脂进行纯化，获得较高纯度的大豆卵磷脂，然后将大豆卵磷脂与不饱和脂肪酸甘油酯按比例进行混合，通过磷脂酶D进行质构化反应；反应结束后，高温快速使酶灭活，然后通过离心的方法除去失活酶，并用适量的无水丙酮除去体系中的脂肪酸甘油酯，最后经冷冻干燥即获得到粉末状的质构大豆卵磷脂产品。本发明方法采用磷脂酶D制备质构大豆卵磷脂主要在1,2号位上发生取代反应，原料转化率较高，反应时间短，而且本发明反应条件较为温和，溶剂毒性较低，较易去除，产品适用于食品、医药和保健品领域。

在本发明新的制备原理设计思想之下，本申请人经过长期大量的研究和实验总结，进一步优化了制备步骤和工艺条件，从而保证了本发明整体制备方法的进一步优化，获得更加稳定的效果。以工艺条件的优化为例，例如大豆卵磷脂和不饱和脂肪酸甘油酯的比例的确定，因为酯交换反应是可逆反应，大豆卵磷脂和不饱和脂肪酸甘油酯的比例影响反应的平衡点，最终决定了反应是否完全，通常大豆卵磷脂和不饱和脂肪酸甘油酯用量比越高，促进平衡右移，有利于反应完全，使得转化效率高，但是所述用量比过高，对下一步的分离和回收造成负担，本发明总结的适宜的大豆卵磷脂和不饱和脂肪酸甘油酯的用量比既保证了较高的转化率，又不给下一步的分离和回收带来负担；

再以反应体系的含水量为例，由于本发明酶催化酯交换反应是多个顺序水解和酯化过程，酶的催化活性与体系含水量密切相关，在无水情况下，酶分子的带电集团和极性基团相互作用产生一种非活性的封闭结构，适量的水可充当润滑剂作用，使酶分子的柔性增加，并通过非共价力来维持其催化结构，从而使酶的活性急剧上升；但加入过量的水则会导致脂肪酶活性中心有水簇形成，从而导致酶的失活。本发明在步骤（2）质构化反应中精确确定了体系的含水量，从最终实验效果来看，保证了较高的酶催化活性；

影响酯交换反应速率和酯交换反应程度的因素还包括温度、反应时间、反应混合程度等。不同的原料有不同的适宜温度；而对于反应时间来说，时间长可提高转化效率，但过长容易引起皂化反应，导致产率降低；由于原料的不相溶性，反应混合程度与搅拌的处理具有相关性，如果不加以适宜的机械搅拌，酯交换反应只在两相界面发生，反应速率很慢，产率也很低，确定适宜的搅拌强度和时间，借助合理的传质作用，使反应速率和产率得到提高。

总之，本发明在优化制备思路的原始设计基础上，以及更加合理的原料选择条件下，获得了优越于现有技术的新的一种分子控制技术制备质构大豆卵磷脂的方法。在此基础上，本发明进一步优化或者精确总结出重要条件因素，保证了本发明方法获得更加稳定的效果。

附图说明

图1 本发明的工艺流程图

图2 质构大豆卵磷脂产品的气相色谱图

具体实施方式

下面结合附图和具体实施例进一步详细说明本发明。除非特别说明，本发明实施例采用的试剂、原料和设备均为本技术领域常规或者市购的试剂、原料和设备。

实施例1：

工艺流程如附图1所示。

（1）在60℃恒温器中，将质量比为1:10的大豆磷脂（市购）与无水丙酮充分搅拌混合，搅拌速度300 r/min，搅拌时间60 min，于6000 r/min的转速下离心30 min，除去上层丙酮液。然后加入5倍质量无水乙醇，在200 r/min转速下搅拌30 min，静置分层，收集乙醇液，如此重复操作3次。于50℃进行减压浓缩后干燥，获得淡黄色粉末状大豆卵磷脂，然后采用薄层色谱分析法对获得卵磷脂进行鉴定，结果表明卵磷脂的纯度为58%。

（2）在60℃恒温器中，将质量比为1:9的大豆卵磷脂与1,3-亚油酸甘油二酯充分搅拌混合，搅拌速度300 r/min，搅拌时间90 min，然后加入大豆卵磷脂质量2%的磷脂酶D，控制反应温度为60℃，pH8.0，反应体系水分含量为6%，反应时间36 h，进行大豆卵磷脂的质构化反应。

（3）反应结束后，快速升温至100℃使酶灭活，并于2000 r/min低速离心10 min，除去下层沉淀磷脂酶D。然后加入10%的无水丙酮，于300 r/min的转速下搅拌30 min，静置分层，除去上层丙酮层。于-20℃进行冷冻干燥后，得到的粉末即为1,2位由亚油酸取代的质构大豆卵磷脂成品，产率约为76%。

所述质构磷脂反应式为：

所述质构大豆卵磷脂产品的气相色谱图见附图2所示。

采用SB/T 10206-1994规定的方法对质构大豆卵磷脂中乙醇可溶物和水分及挥发性物质进行测定，其中乙醇可溶物为99.6%，水分及挥发物为0.4%。

实施例2

（1）在50℃恒温器中，将质量比为1:6的大豆粗磷脂（市售）与无水丙酮按照的充分搅拌混合，搅拌速度200 r/min，搅拌时间45 min，于5000 r/min的转速下离心20 min，除去上层丙酮液。然后加入4倍质量无水乙醇，在150 r/min的转速下，搅拌20 min，静置分层，收集乙醇液，如此重复操作3次。于50℃进行减压浓缩后干燥，获得淡黄色粉末状大豆卵磷脂，然后采用薄层色谱分析法对获得卵磷脂进行鉴定，结果表明卵磷脂的纯度为56%。

（2）在50℃恒温器中，将大豆卵磷脂与1,3-二十碳五烯酸甘油二酯按照质量比为1:5充分搅拌混合，搅拌速度200 r/min，搅拌时间60 min，然后加入大豆卵磷脂质量1.5%的磷脂酶D，控制反应温度为50℃，pH值为7.5，反应体系水分含量为4%，反应时间30 h，进行大豆卵磷脂的质构化反应。

（3）反应结束后，快速升温至95℃使酶灭活，并于1500 r/min低速离心8 min，除去磷脂酶D。然后加入7 %的无水丙酮于200 r/min的转速下搅拌25 min，然后静置分层，除去上层丙酮层。于-20℃进行冷冻干燥后，得到的粉末即1,2位由二十碳五烯酸取代的质构大豆卵磷脂成品，产率约为80%。

所述质构磷脂反应式为：

采用SB/T 10206-1994规定的方法对质构大豆卵磷脂中乙醇可溶物和水分及挥发性物质进行测定，其中乙醇可溶物为99.6%，水分及挥发物为0.4%。

实施例3

（1）在40℃恒温器中，将大豆粗磷脂（市购）与无水丙酮按质量比为1:4充分搅拌混合，搅拌速度100r/min，搅拌时间30min，然后于4000 r/min的转速下离心10min，除去上层丙酮液。然后加入3倍质量无水乙醇，在100 r/min转速下搅拌10 min，静置分层，收集乙醇液，如此重复操作2次。于30℃进行减压浓缩后干燥，获得淡黄色粉末状大豆卵磷脂，然后采用薄层色谱分析法对获得卵磷脂进行鉴定，结果表明卵磷脂的纯度为52%。

（2）在40℃恒温器中，将质量比为1:3大豆卵磷脂（步骤（1）制得的）与1,3-二十二碳六烯酸甘油二酯充分搅拌混合，搅拌速度100 r/min，搅拌时间30 min，然后加入大豆卵磷脂质量1%的磷脂酶D，控制反应温度为40℃，pH值为7.0，反应体系水分质量百分含量为2%，反应时间24 h，进行大豆卵磷脂的质构化反应；

（3）步骤（2）反应结束后，快速升温至90℃使酶灭活，并于1000 r/min低速离心5 min，除去下层沉淀磷脂酶D；然后加入体系总质量5%的无水丙酮，于100 r/min的转速下搅拌20 min，静置分层，除去上层丙酮层；于-20℃进行冷冻干燥后，得到的粉末即为1,2位由二十二碳六烯酸取代的质构大豆卵磷脂成品，产率为75%。

所述质构磷脂反应式为：

采用SB/T 10206-1994规定的方法对质构大豆卵磷脂中乙醇可溶物和水分及挥发性物质进行测定，其中乙醇可溶物为99.2%，水分及挥发物为0.8%。

本发明方法反应时间短，原料转化率较高，而且本发明反应条件较为温和，溶剂毒性较低，较易去除，质构大豆卵磷脂产品适用于食品、医药和保健品领域。 

Claims (7)

1.一种质构大豆卵磷脂的制备方法，其特征在于以大豆磷脂为原料经纯化得到大豆卵磷脂，将大豆卵磷脂和不饱和脂肪酸甘油酯在磷脂酶D催化下发生质构化反应，不饱和脂肪酸取代大豆卵磷脂的1,2位饱和脂肪酸，制备得到质构大豆卵磷脂；

所述大豆卵磷脂与不饱和脂肪酸甘油酯的质量比为1:3～1:10；

所述质构化反应的反应温度为40～60℃，反应时间24～36h，质构化反应的反应体系pH值为7.0～8.0，水分质量百分含量为2%～6%；

所述不饱和脂肪酸甘油酯为二十二碳六烯酸甘油酯、二十碳五烯酸甘油酯和亚油酸甘油酯；

所述磷脂酶D的加入量为大豆卵磷脂质量1%～2%；

所述纯化得到大豆卵磷脂的方法为：于40～60℃的恒温条件下，将大豆磷脂与无水丙酮充分搅拌混合，离心处理，除去上层丙酮液，往下层液中加入无水乙醇，搅拌，静置分层后收集乙醇液；将收集的乙醇液于30～50℃进行减压浓缩后干燥，获得大豆卵磷脂。

2.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于包括以下步骤：

（1）制备大豆卵磷脂：于40～60℃的恒温条件下，将大豆磷脂与无水

丙酮充分搅拌混合，离心处理，除去上层丙酮液，往下层液中加入无水乙醇，搅拌，静置分层后收集乙醇液；将收集的乙醇液减压浓缩后干燥，获得大豆卵磷脂；

（2）质构化反应：将步骤（1）所得大豆卵磷脂与不饱和脂肪酸甘油酯充分搅拌混合，加入磷脂酶D，经酯交换完成大豆卵磷脂的质构化反应；

（3）步骤（2）所述质构化反应结束后，高温快速使酶灭活，采用离心的方法除去失活酶，然后向体系中加入适量的无水丙酮，除去丙酮层后产物经冷冻干燥得到的粉末即为1,2位取代的质构大豆卵磷脂成品。

3.根据权利要求2所述的制备方法，其特征在于步骤（1）所述大豆磷脂与无水丙酮的质量比为1:3～1:10。

4.根据权利要求2所述的制备方法，其特征在于步骤（1）所述大豆磷脂与无水丙酮的充分搅拌混合是在搅拌速度100～300 r/min下搅拌30～60min；所述离心处理的条件为4000～6000r/min的转速下离心10～30min；

步骤（1）所述无水乙醇的加入量为下层液质量的3～5倍；加入无水乙醇后的搅拌是在100～200r/min转速下搅拌10～30min。

5.根据权利要求2所述的制备方法，其特征在于步骤（2）所述大豆卵磷脂与不饱和脂肪酸甘油酯充分搅拌混合的条件为40～60℃的恒温、搅拌速度100～300r/min，搅拌时间30～90min。

6.根据权利要求2所述的制备方法，其特征在于步骤（3）所述磷脂酶D灭活后的离心处理是于1000～2000r/min下低速离心5～10min。

7.根据权利要求2所述的制备方法，其特征在于步骤（3）所述无水丙酮的加入量为体系总质量的5%～10%；所述搅拌后静置分层是于100～300r/min的转速下搅拌20～30min后静置分层。