CN104140985A

CN104140985A - 一种酶催化原位制备的抗氧化性油脂及方法

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Publication number: CN104140985A
Application number: CN201410329086.2A
Authority: CN
Inventors: 李宁; 宗敏华; 胡莹丹
Original assignee: South China University of Technology SCUT
Current assignee: South China University of Technology SCUT
Priority date: 2014-07-10
Filing date: 2014-07-10
Publication date: 2014-11-12
Anticipated expiration: 2034-07-10
Also published as: CN104140985B

Abstract

本发明公开了一种酶催化原位制备的抗氧化性油脂及方法，具体步骤如下：将Vc、植物油和

Description

一种酶催化原位制备的抗氧化性油脂及方法

技术领域

本发明属于食品生物技术领域，涉及一种酶催化原位制备的抗氧化性油脂及方法。

背景技术

脂类食品如油脂在日常生活和食品工业上占有重要地位，并且随着生产及加工技术的不断进步，其应用范围也越来越广泛。近年来，多不饱和脂肪酸优异的生理活性引起了人们的关注。例如，花生四烯酸是制备具有抑制血栓形成功能的前列腺素所必需的前体。然而，多不饱和脂肪酸中的双键易被氧化，导致油脂酸败，从而丧失原有的生理功能、风味和口感，甚至产生有害物质。因此提高脂类食品在加工储存过程中的氧化稳定性是目前食品工业迫切需要解决的关键技术问题之一。

脂溶性抗氧化剂在改善脂类食品氧化稳定性上发挥着重要作用。目前，大部分脂溶性抗氧化剂是来源于石油化工的合成抗氧化剂，常见的有叔丁基羟基茴香醚、没食子酸丙酯、叔丁基对苯二酚和乙氧喹啉等。由于价格低廉、抗氧化效果好，这些合成抗氧化剂已广泛用于油溶性食品和化妆品中，然而其安全性也日益受到质疑，许多国家对其添加量已有明确规定，美国及欧盟已禁止使用人工合成抗氧化剂。

维生素C(Vc)是一种常用且廉价天然抗氧化剂，但由于其极性强，难溶于脂类材料，极大限制了它在油溶性食品和化妆品中的应用。研究发现，Vc脂肪酸酯衍生物是优异的脂溶性抗氧化剂，可防止油脂过氧化物形成，延缓动植物油、人造黄油、牛奶及类胡萝卜素等氧化变质，效果甚至优于叔丁基羟基茴香醚、叔丁基对苯二酚等人工合成抗氧化剂。

改善油脂氧化稳定性常用的一种方法即是先制备并纯化得到Vc脂肪酸酯，然后添加至油脂中。目前，商品化的Vc脂肪酸酯主要通过化学法合成。由于化学催化剂区域选择性差，副产物多，产率较低。同时，酸、碱催化剂的大量使用导致严重的环境污染问题。此外，化学反应的条件通常较激烈如高温，易使Vc发生降解及氧化反应，从而严重影响产品品质。与化学法相比，酶法具有高效、高选择性、反应条件温和、副反应少等优点。但是，酶法制备Vc脂肪酸酯也存在以下问题：1)通常以脂肪酸、脂肪酸乙烯酯、脂肪酸甲酯或乙酯作为酰基供体，这些酰基供体原料价格相对较高，尤其是当Vc脂肪酸酯用于食品或化妆品等大宗产品时，会对其经济性产生影响；2)分离纯化Vc脂肪酸酯的过程通常非常繁琐、费力，且不易放大，极大地降低了生产工艺的经济性。

发明内容

本发明的目的在于克服现有技术存在的不足，提出一种借助酶催化手段一锅法原位制备抗氧化性油脂的方法。

本发明另一目的在于提供上述方法制备的抗氧化性油脂。

本发明目的通过如下技术方案实现：

一种酶催化原位制备抗氧化性油脂的方法，具体步骤如下：将维生素C(Vc)、植物油和分子筛加入含2-甲基四氢呋喃的溶剂中混合均匀后，再加入固定化脂肪酶，进行酯交换反应，反应温度为40～60℃、振荡速度为150～300rpm，反应时间8～36h；从反应后的混合液中分离出具有抗氧化性油脂即可。

所述含2-甲基四氢呋喃的溶剂为2-甲基四氢呋喃与叔丁醇或与叔戊醇组成的混合溶剂。

所述混合溶剂中2-甲基四氢呋喃的体积含量为10％～90％。

所述Vc与植物油的摩尔比为3:1～1:7，所述固定化脂肪酶与Vc的重量比为5:1～1:5。

所述分子筛用量为0.01～0.20g/mL。

所述植物油为橄榄油、大豆油、菜籽油、玉米油、花生油、茶油、芝麻油及葵花籽油中的一种或两种以上。

所述固定化脂肪酶为来源于南极假丝酵母(Candida antarctica)、嗜热丝孢菌(Thermomyces lanuginosus)、根霉(Rhizomucor miehei)、洋葱假单胞菌(Pseudomonas cepacia)、皱落假丝酵母(Candida rugosa)或荧光假单胞菌(Pseudomonas fluorescens)的固定化脂肪酶。

分离抗氧化性油脂的方法为反应后的混合物先通过减压蒸发除去溶剂，再经过离心或过滤除去分子筛、固定化酶及未反应完的Vc即可得到抗氧化性油脂。

植物油主要由甘油三酯组成，其中，不饱和脂肪酸是构成其脂肪酸的主要成分。与常用的酰基供体相比，植物油价格更低、来源更易，故从成本角度考虑，这种廉价、易得的酰基供体更具优势。在植物油加入Vc和脂肪酶，通过酶催化酯交换反应即可原位合成以Vc不饱和脂肪酸酯为主的Vc脂肪酸酯，由于这些Vc不饱和脂肪酸酯在植物油中具有良好的溶解性(Vc不饱和脂肪酸酯与油脂的互溶性远比Vc饱和脂肪酸酯好)，故通过简单的蒸发和过滤(或离心)除去溶剂、未反应完的Vc和固定化酶等即可获得具有抗氧化性的油脂。此外，这些具有强抗氧化性的油脂还可直接用作油溶性抗氧化剂，提高脂溶性食品、化妆品及药品氧化稳定性。

与现有的技术相比，本发明具有如下的优点：

1)采用高效的生物催化剂——固定化脂肪酶催化Vc与油脂进行酯交换反应实现油脂的原位修饰。酶反应具有高选择性，因此克服了传统化学方法选择性低、易生成副产物及产率低等缺点。同时，固定化酶可重复利用、且易生物降解，克服了化学催化剂环境不友好的缺点。

2)本发明是在温度为40～60℃、振荡速度为150～300rpm、常压条件下进行，反应条件温和，反应物不易发生降解和氧化反应，故产品品质高。

3)酰基供体更加廉价、易得。由于所得到的油脂产品中含量大量Vc不饱和脂肪酸酯，故具有优异的抗氧化性。这种具有抗氧化性的油脂还能用作油溶性抗氧化剂，用于提高各种油溶性材料在加工储存过程中的氧化稳定性。

4)本发明反应过程简单易控；与先制备纯Vc脂肪酸酯再添加的传统方法相比，一锅法原位制备抗氧化性油脂无需繁琐、费力的产品分离纯化过程，极大地降低了生产成本，提高了工艺的经济性。

具体实施方式

为更好理解本发明，下面结合实施例对本发明做进一步的详细说明，但是本发明要求保护的范围并不局限于实施例表示的范围。

实施例1

将Vc(0.04mmol)、橄榄油(0.12mmol)、0.2g分子筛、2mL无水2-甲基四氢呋喃-叔丁醇(4:1,v/v)加入具塞三角瓶中，然后加入9.7mg来源于Candida antarctica B的固定化脂肪酶(购于诺维信公司)，常压下置于50℃、200rpm的恒温振荡器内振荡，反应36h后，Vc的转化率为68％，Vc亚油酸酯、棕榈酸酯和油酸酯在产物中的相对含量分别为8％、21％和71％。通过减压蒸发除去溶剂，过滤除去分子筛、固定化酶及未反应完的Vc即可得到含有Vc脂肪酸酯的橄榄油。

实施例2

将Vc(0.04mmol)、橄榄油(0.12mmol)、0.2g分子筛、2mL无水2-甲基四氢呋喃-叔丁醇(4:1,v/v)加入具塞三角瓶中，然后加入30mg来源于Thermomyces lanuginosus的固定化脂肪酶(购于诺维信公司)，常压下置于50℃、200rpm的恒温振荡器内振荡，反应24h后，Vc的转化率为24％，Vc亚油酸酯、棕榈酸酯和油酸酯在产物中的相对含量分别为8％、22％和70％。通过减压蒸发除去溶剂，过滤除去分子筛、固定化酶及未反应完的Vc即可得到含有Vc脂肪酸酯的橄榄油。

实施例3

将Vc(0.04mmol)、橄榄油(0.12mmol)、0.2g分子筛、2mL无水2-甲基四氢呋喃-叔丁醇(2:3,v/v)加入具塞三角瓶中，然后加入9.7mg来源于Candida antarctica B的固定化脂肪酶(购于诺维信公司)，常压下置于50℃、200rpm的恒温振荡器内振荡，反应24h后，Vc的转化率为69％，Vc亚油酸酯、棕榈酸酯和油酸酯在产物中的相对含量分别为8％、20％和72％。通过减压蒸发除去溶剂，过滤除去分子筛、固定化酶及未反应完的Vc即可得到含有Vc脂肪酸酯的橄榄油。

实施例4

将Vc(0.04mmol)、橄榄油(0.28mmol)、0.2g分子筛、2mL无水2-甲基四氢呋喃-叔丁醇(2:3,v/v)加入具塞三角瓶中，然后加入9.7mg来源于Candida antarctica B的固定化脂肪酶(购于诺维信公司)，常压下置于50℃、200rpm的恒温振荡器内振荡，反应8h后，Vc的转化率为73％，Vc亚油酸酯、棕榈酸酯和油酸酯在产物中的相对含量分别为7％、23％和70％。通过减压蒸发除去溶剂，过滤除去分子筛、固定化酶及未反应完的Vc即可得到含有Vc脂肪酸酯的橄榄油。

实施例5

将Vc(0.1mmol)、橄榄油(0.3mmol)、0.2g分子筛、2mL无水2-甲基四氢呋喃-叔丁醇(2:3,v/v)加入具塞三角瓶中，然后加入9.7mg来源于Candida antarctica B的固定化脂肪酶(购于诺维信公司)，常压下置于50℃、200rpm的恒温振荡器内振荡，反应24h后，Vc的转化率为71％，Vc亚油酸酯、棕榈酸酯和油酸酯在产物中的相对含量分别为8％、21％和71％。通过减压蒸发除去溶剂，过滤除去分子筛、固定化酶及未反应完的Vc即可得到含有Vc脂肪酸酯的橄榄油。

实施例6

将Vc(0.1mmol)、橄榄油(0.3mmol)、0.2g分子筛、2mL无水2-甲基四氢呋喃-叔丁醇(2:3,v/v)加入具塞三角瓶中，然后加入9.7mg来源于Candida antarctica B的固定化脂肪酶(购于诺维信公司)，常压下置于55℃、200rpm的恒温振荡器内振荡，反应24h后，Vc的转化率为71％，Vc亚油酸酯、棕榈酸酯和油酸酯在产物中的相对含量分别为7％、21％和72％。通过减压蒸发除去溶剂，过滤除去分子筛、固定化酶及未反应完的Vc即可得到含有Vc脂肪酸酯的橄榄油。

实施例7

将Vc(0.1mmol)、玉米油(0.3mmol)、0.2g分子筛、2mL无水2-甲基四氢呋喃-叔丁醇(2:3,v/v)加入具塞三角瓶中，然后加入9.7mg来源于Candida antarctica B的固定化脂肪酶(购于诺维信公司)，常压下置于50℃、200rpm的恒温振荡器内振荡，反应24h后，Vc的转化率为73％，Vc亚油酸酯、棕榈酸酯和油酸酯在产物中的相对含量分别为53％、20％和27％。通过减压蒸发除去溶剂，过滤除去分子筛、固定化酶及未反应完的Vc即可得到含有Vc脂肪酸酯的玉米油。

实施例8

将Vc(0.1mmol)、大豆油(0.3mmol)、0.2g分子筛、2mL无水2-甲基四氢呋喃-叔丁醇(2:3,v/v)加入具塞三角瓶中，然后加入9.7mg来源于Candida antarctica B的固定化脂肪酶(购于诺维信公司)，常压下置于50℃、200rpm的恒温振荡器内振荡，反应24h后，Vc的转化率为72％，Vc亚油酸酯、棕榈酸酯和油酸酯在产物中的相对含量分别为55％、19％和26％。通过减压蒸发除去溶剂，过滤除去分子筛、固定化酶及未反应完的Vc即可得到含有Vc脂肪酸酯的大豆油。

实施例9

将Vc(0.1mmol)、菜籽油(0.3mmol)、0.2g分子筛、2mL无水2-甲基四氢呋喃-叔丁醇(2:3,v/v)加入具塞三角瓶中，然后加入9.7mg来源于Candida antarctica B的固定化脂肪酶(购于诺维信公司)，常压下置于50℃、200rpm的恒温振荡器内振荡，反应24h后，Vc的转化率为72％，Vc亚油酸酯、棕榈酸酯和油酸酯在产物中的相对含量分别为20％、10％和70％。通过减压蒸发除去溶剂，过滤除去分子筛、固定化酶及未反应完的Vc即可得到含有Vc脂肪酸酯的菜籽油。

实施例10

利用对dpph(1,1-二苯基-2-三硝基苯肼)自由基清除能力表征各种油脂原料及原位制备的油脂产品的抗氧化性。具体步骤如下：利用无水乙醇配置0.125mM的Vc、橄榄油、玉米油、大豆油和菜籽油溶液，4℃下避光保存。同时，将实施例6～9得到的各种含Vc脂肪酸酯的油脂，利用无水乙醇配置浓度为0.125mM(按Vc酯计)油脂溶液。将4mL上述各种待测溶液与1mL dpph溶液(0.5mM，用无水乙醇配置)混合，用氮气将瓶内的空气吹走，立即置于25℃下激烈震荡20min，然后在516nm下测得吸光值A_i，以4mL上述待测溶液与1mL无水乙醇的混合液为参照。A₀的测定：将4mL无水乙醇加入1mL dpph自由基溶液中，混合均匀后，立即测定吸光值，以无水乙醇为参照。根据公式：自由基清除率(％)＝(A₀-A_i)/A₀×100％计算得到各种化合物的自由基清除能力。

表1 各种油脂的抗氧化活性比较

由上表可知，橄榄油、玉米油、大豆油及菜籽油对dpph自由基几乎没有清除能力，这表明这些油脂原料几乎没有抗氧化性。而实施例6～9制备的油脂产品均对dpph自由基有较强的清除能力，清除率达93.5-96.1％，与Vc的抗氧化性相当。这表明这些原位制备的油脂产品均有强的抗氧化性，可用作油溶性抗氧化剂，用于提高各种脂溶性食品、化妆品及药品的氧化稳定性。

Claims

1.一种酶催化原位制备抗氧化性油脂的方法，其特征在于，具体步骤如下：将Vc、植物油和分子筛加入含2-甲基四氢呋喃的溶剂中混合均匀后，再加入固定化脂肪酶，进行酯交换反应，反应温度为40～60℃、振荡速度为150～300rpm，反应时间8～36h；从反应后的混合液中分离出具有抗氧化性油脂即可。

2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述含2-甲基四氢呋喃的溶剂为2-甲基四氢呋喃与叔丁醇或与叔戊醇组成的混合溶剂。

3.根据权利要求2所述的方法，其特征在于，所述混合溶剂中2-甲基四氢呋喃的体积含量为10％～90％。

4.根据权利要求1或2或3所述的方法，其特征在于，所述Vc与植物油的摩尔比为3:1～1:7，所述固定化脂肪酶与Vc的重量比为5:1～1:5。

5.根据权利要求4所述的方法，其特征在于，所述分子筛用量为0.01～0.20g/mL。

6.根据权利要求5所述的方法，其特征在于，所述植物油为橄榄油、大豆油、菜籽油、玉米油、花生油、茶油、芝麻油及葵花籽油中的一种或两种以上。

7.根据权利要求5所述的方法，其特征在于，所述固定化脂肪酶为来源于南极假丝酵母(Candida antarctica)、嗜热丝孢菌(Thermomyces lanuginosus)、根霉(Rhizomucor miehei)、洋葱假单胞菌(Pseudomonas cepacia)、皱落假丝酵母(Candida rugosa)或荧光假单胞菌(Pseudomonas fluorescens)的固定化脂肪酶。

8.根据权利要求5所述的方法，其特征在于，分离抗氧化性油脂的方法为反应后的混合物先通过减压蒸发除去溶剂，再经过离心或过滤除去分子筛、固定化酶及未反应完的Vc即可得到抗氧化性油脂。

9.权利要求1～8任一项方法制备的抗氧化性油脂。