CN107312805A - 一种富含共轭亚油酸的多不饱和脂肪酸的制备及其应用 - Google Patents

一种富含共轭亚油酸的多不饱和脂肪酸的制备及其应用 Download PDF

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Abstract

本发明公开了属于油脂的多不饱和脂肪酸提取和稳态化处理技术领域的一种富含共轭亚油酸的多不饱和脂肪酸的制备及其应用。该制备方法步骤包括：(1)酶解法制取混合脂肪酸；(2)尿素包合法富集多不饱和脂肪酸；(3)联合使用超临界CO2萃取法和碱异构法富集共轭亚油酸，最终得到了富含共轭亚油酸的多不饱和脂肪酸，其共轭亚油酸含量高达90％以上，同时含有其他多不饱和脂肪酸，产品结构更加合理。采用制备微胶囊或乳状液的方法对富含共轭亚油酸的多不饱和脂肪酸进行稳定化处理，提高了产品的贮藏稳定性，贮藏期可达24个月，同时提高了多不饱和脂肪酸的生物利用率，更有利于人体消化吸收。

Description

一种富含共轭亚油酸的多不饱和脂肪酸的制备及其应用
技术领域
本发明属于油脂的多不饱和脂肪酸提取和稳态化处理技术领域，具体涉及一种富含共轭亚油酸的多不饱和脂肪酸的制备及其应用。
背景技术
共轭亚油酸是指一系列含有共轭双键的亚油酸的多种几何异构体与位置异构体混合物的总称，在自然界中含量较少，主要存在于瘤胃动物，如牛、羊的乳脂及肉制品中，植物油和其它的非反刍动物中也存在一部分，海产食品中含量很少。大量的研究结果证实，共轭亚油酸具有抑制癌症和肿瘤的形成、减肥、抗动脉粥样硬化、改善免疫功能、降低胆固醇及促进生长等多种生物活性。同时，研究表明，多不饱和脂肪酸具有调节多种营养代谢性疾病的功能，在预防和治疗代谢综合症、肥胖症及Ⅱ型糖尿病等方面有重要作用。如γ-亚麻酸对降低胆固醇具有特殊功能；二十二碳六烯酸(DHA)和二十碳五烯酸(EPA)可降低血小板凝聚，减低血脂，改善血液流动性，预防冠心病；DHA有健脑功能，对提高记忆力、防止大脑衰老有特殊作用，并有抗癌效果等。
目前，大多数富集共轭亚油酸的研究集中在以大豆油、红花油和蓖麻油等植物油为原料，采用酶解法或碱法异构的方式对共轭亚油酸进行富集。乳脂和动物脂肪也可以作为共轭亚油酸的天然来源，尤其是乳脂，除共轭亚油酸外，同时还富含其他多不饱和脂肪酸，脂肪酸结构更加合理。因此，可以考虑从动植物油脂、乳脂等不同原料中提取富含共轭亚油酸的多不饱和脂肪酸，提取并富集后的共轭亚油酸有显著降低血脂、预防和治疗非酒精性脂肪肝等脂代谢紊乱疾病的作用。但由于共轭亚油酸及其他多不饱和脂肪酸含有双键，容易受到光、热和氧气等环境因素的影响而发生氧化，产生不愉悦的“哈喇味”，从而失去其商业和营养价值，甚至产生对人体有害的反式脂肪酸，损害其生理功效，因此需要采取一定措施将提取后的共轭亚油酸和其他多不饱和脂肪酸进行稳态化处理，如微胶囊化和乳状液的制备等，并同时提高了多不饱和脂肪酸的生物利用率。
现有的一种从核桃油中提取共轭亚油酸的方法为：170～180℃条件下，加入丙二醇和NaOH催化剂，通入高纯氮气，当碱完全溶解后，用移液管在冷凝管加入核桃油，反应2.8h，得到共轭亚油酸，产率大于80％。现有的一种共轭亚油酸微胶囊制备的方法为：按共轭亚油酸:变性食用淀粉:水＝1:1:3，经混合乳化、均质、喷雾干燥后得到共轭亚油酸微胶囊。
现有共轭亚油酸提取方法的主要不足为原材料利用率低、共轭亚油酸的提取效率低。此外，在诸多的已有技术中，尚未见有以不同乳脂为原料制备富含共轭亚油酸的多不饱和脂肪酸的报道。
发明内容
本发明的目的是提出一种富含共轭亚油酸的多不饱和脂肪酸的制备及其应用。具体技术方案为：
一种富含共轭亚油酸的多不饱和脂肪酸的制备方法，其特征在于，包括如下步骤：
(1)向油脂中加入脂肪酶进行酶解，然后终止反应，冷却至室温，得到混合脂肪酸；
(2)采用尿素包合法富集上述混合脂肪酸中的多不饱和脂肪酸；
(3)以上述多不饱和脂肪酸为原料，联合使用超临界CO2萃取法和碱异构法富集共轭亚油酸，得到富含共轭亚油酸的多不饱和脂肪酸。
步骤(1)中所述油脂为乳脂、动物脂肪或植物油的一种或一种以上。
所述乳脂为牛乳、牦牛乳、山羊乳、绵羊乳、水牛乳、骆驼乳等；动物脂肪为猪油、羊油、马油等；植物油为大豆油、红花油、茶籽油、玉米油、胡麻油、葵花油、花生油、芝麻油等。
步骤(1)中所述脂肪酶用中性缓冲溶液溶解，脂肪酶的加入量为100-1000U/g油脂。
步骤(1)中所述酶解的条件为：40-60℃恒温磁力搅拌器中反应2-6h；终止反应采用离心除去脂肪酶、过滤除去脂肪酶或加入乙醇的方式。
步骤(2)中所述尿素包合法富集多不饱和脂肪酸的具体步骤为：向95％乙醇中加入尿素，在60-90℃条件下搅拌混合均匀，待尿素完全溶解后加入步骤(1)得到的混合脂肪酸，混合均匀，在60-90℃条件下加热回流15-60min，使溶液呈均匀透明相，然后在-50℃-4℃条件下包合2-24h，完成后真空抽滤，滤液离心除去残留结晶，旋转蒸发回收乙醇，之后静置分层，收集油相并水洗至中性，加入食品脱水剂进行干燥，过滤后得到多不饱和脂肪酸。
所述95％乙醇与尿素(v/m)的比例为5:1-1:1，尿素与混合脂肪酸(m/m)的比值为1:1-5:1。
步骤(3)中所述联合使用超临界CO2萃取法和碱异构法富集共轭亚油酸的具体步骤为：使用超临界CO2流体反应与萃取装置，以步骤(2)得到的多不饱和脂肪酸为原料，加入催化剂、溶剂和夹带剂，在温度40-100℃，压力10-40MPa，CO2流量5-20L/h的条件下，反应2-5h，得到富含共轭亚油酸的多不饱和脂肪酸。
所述催化剂为氢氧化钠或氢氧化钾，添加量为多不饱和脂肪酸质量的20％-40％；溶剂为水，多不饱和脂肪酸与水的质量比为1:1-1:3；夹带剂为无水乙醇，添加量为体系总体积的10％-20％。
一种富含共轭亚油酸的多不饱和脂肪酸的微胶囊，其制备方法包括如下步骤：
(1)按照质量比，阿拉伯胶:酪蛋白:β-环糊精＝1-10:1-10:1-20、印度树胶:阿拉伯胶:大豆分离蛋白＝1-5:1-5:3-15、阿拉伯胶:麦芽糊精:脱脂乳粉＝1-5:1-5:2-10或豌豆浓缩蛋白:麦芽糊精＝1:1-1:5，在50-70℃，pH6.0-8.0的条件下制备成质量浓度为5％-20％的壁材水溶液；
(2)以富含共轭亚油酸的多不饱和脂肪酸为囊芯，按壁材囊芯质量比2:1-10:1添加到上述壁材水溶液中，使固形物质量含量为20-50％，用高剪切分散乳化机在8000rpm条件下剪切乳化2-5min，然后在30-50℃，20-45MPa条件下均质；
(3)对上述均质后的乳液进行喷雾干燥，进口温度180-250℃，出口温度80-120℃，保证连续进料，进料速率为200-500mL/h，喷雾压力为0.2-0.5MPa，风速为5-30L/min，得到富含共轭亚油酸的多不饱和脂肪酸的微胶囊。
一种富含共轭亚油酸的多不饱和脂肪酸的乳状液，其制备方法包括如下步骤：
(1)将乳化剂溶于水中，在40-60℃恒温磁力搅拌器中搅拌均匀，4℃水合过夜后恢复至室温，得到乳化剂溶液；将多糖溶于水中，充分搅拌水合，然后与乳化剂溶液混合；
(2)在40-60℃条件下向上述乳化剂和多糖的混合溶液中加入富含共轭亚油酸的多不饱和脂肪酸，10000-26000rpm条件下高速剪切乳化2-5min，在5-60MPa条件下均质1-3次，得到富含共轭亚油酸的多不饱和脂肪酸的乳状液。
步骤(1)中所述乳化剂为单一乳化剂或复合乳化剂，乳化剂质量含量为0.1-5％；所述多糖质量含量为0.05-2％；步骤(2)中富含共轭亚油酸的多不饱和脂肪酸的添加量为乳化剂和多糖混合溶液质量的5-40％。
所述单一乳化剂为乳清蛋白、酪蛋白酸钠、大豆蛋白或脂肪球膜蛋白；复合乳化剂为乳清蛋白:酪蛋白酸钠＝1:1(质量比)、脂肪球膜蛋白:酪蛋白酸钠＝1:1(质量比)或大豆蛋白:酪蛋白酸钠＝1:1(质量比)；多糖为卡拉胶、黄原胶、羧甲基纤维素、果胶、壳聚糖或岩藻多糖任意一种。
本发明的有益效果为：
1、本发明先使用脂肪酶对油脂进行处理，提高了脂肪酸的含量；然后通过尿素包合法处理，提高了多不饱和脂肪酸的含量；再通过联合使用超临界CO2萃取法和碱异构法，更大程度富集了共轭亚油酸，最终得到了富含共轭亚油酸的多不饱和脂肪酸，其共轭亚油酸含量高达90％以上，同时含有其他多不饱和脂肪酸，如花生四烯酸、DHA、EPA等，产品结构更加合理。
2、动植物油脂及乳脂都是天然的富含共轭亚油酸的资源，使用这些原料富集共轭亚油酸等多不饱和脂肪酸，营养丰富，安全性高。
3、采用制备微胶囊或乳状液的方法对富含共轭亚油酸的多不饱和脂肪酸进行稳定化处理，提高了产品的贮藏稳定性，贮藏期可达24个月，同时提高了多不饱和脂肪酸的生物利用率，更有利于人体消化吸收。
4、本发明制备的富含共轭亚油酸的多不饱和脂肪酸具有明显降低血液中胆固醇含量、甘油三酯含量的作用，可以预防和治疗非酒精性脂肪肝等脂代谢紊乱疾病，为乳源多不饱和脂肪酸降脂活性的研究和深度开发利用乳脂资源提供理论基础，对于多不饱和脂肪酸作为降脂活性成分生产降脂保肝产品具有实际意义，为工业化规模生产提供参考。
具体实施方式
以下实施例便于更好地理解本发明，但不仅限于本发明。
实施例1：从牦牛乳稀奶油中提取富含共轭亚油酸的多不饱和脂肪酸
(1)取适量的牦牛乳稀奶油固体，在37℃条件下加热得到液态的牦牛乳稀奶油；将脂肪酶Candida antarctica lipase B(Novozyme 435)用中性缓冲溶液(磷酸氢二钠磷酸二氢钠缓冲液，pH＝7.0)溶解，按酶用量1000U·g-1加入到上述牦牛乳稀奶油中，在50℃恒温磁力搅拌器中反应4h，通过抽滤的方式除去脂肪酶以终止反应，冷却至室温，得到含有混合脂肪酸的混合物；
(2)按照95％乙醇:尿素＝3:1的比例，在60℃条件下搅拌混合均匀，待尿素完全溶解后按尿素:混合脂肪酸＝3:1的比例加入步骤(1)得到的含有混合脂肪酸的混合物，混合均匀，在60℃条件下加热回流30min，使溶液呈均匀透明相，冷却至室温，在4℃条件下包合20h，取出后真空抽滤，滤液离心除去残留结晶，旋转蒸发回收乙醇，然后滤液中加入正己烷萃取油相，合并油相并水洗至中性，加入食品脱水剂进行干燥，过滤后得到多不饱和脂肪酸；
(3)以步骤(2)得到的多不饱和脂肪酸为原料，在KOH:油＝1:3，油水比为1:2的条件下，以无水乙醇作为夹带剂，夹带剂用量为15％，在反应温度60℃，反应压力25MPa，CO2流量10L/h的条件下，反应3h，得到富含共轭亚油酸的多不饱和脂肪酸，共轭亚油酸的质量含量达到91.0％，同时产品中花生四烯酸、DHA、EPA含量分别为0.21％、0.09％、0.13％。
实施例2：富含共轭亚油酸的多不饱和脂肪酸微胶囊的制备
(1)按阿拉伯胶:酪蛋白:β-环糊精＝3:1:4的比例，在50℃，pH7.0的条件下制备成浓度为5％-20％的壁材水溶液；
(2)以红花油为原料，按照实施例1中的步骤及参数制备不饱和脂肪酸，将制备的富含共轭亚油酸的多不饱和脂肪酸作囊芯，按壁材囊芯质量比7:3添加到上述壁材水溶液中，使固形物质量含量达到40％，用高剪切分散乳化机在8000rpm条件下进行剪切乳化2min，然后在45℃，25MPa条件下均质；
(3)对上述均质后的乳液进行喷雾干燥，进口温度230℃，出口温度80℃，保证连续进料，进料速率为300mL/h，喷雾压力为0.3MPa，风速为15L/min，得到富含共轭亚油酸的多不饱和脂肪酸微胶囊。
得到的微胶囊粉末颗粒流动性好，无异味，溶解性好。对上述制备的富含共轭亚油酸的多不饱和脂肪酸微胶囊进行贮藏期内理化指标的测定，发现24个月内产品的过氧化值均小于0.2g/100g，酸价值小于2.5mg/g KOH，符合国家标准，说明其氧化稳定性良好。
实施例3：富含共轭亚油酸的多不饱和脂肪酸乳状液的制备
(1)选择乳清蛋白和酪蛋白酸钠复合使用作为乳化剂，二者比例为1:1，总添加量为2％，将乳清蛋白和酪蛋白酸钠溶于水中，在50℃恒温磁力搅拌器中搅拌均匀，4℃水合过夜，后恢复至室温；将卡拉胶按1％质量分数溶于水中，充分搅拌水合后与乳化剂溶液混合，搅拌均匀；
(2)以羊油为原料，按照实施例1中的步骤及参数制备不饱和脂肪酸，在50℃条件下向乳化剂和多糖的混合溶液中加入制备的富含共轭亚油酸的多不饱和脂肪酸，添加量为乳化剂和多糖混合溶液质量的10％，16000rpm条件下高速剪切乳化3min，在40MPa条件下均质2次，得到富含共轭亚油酸的多不饱和脂肪酸乳状液。
使用纳米粒径及电位分析仪对得到的乳状液进行测定，乳状液平均粒径为451.20±7.11nm，D50值为355.50±10.06nm，Zeta电位为-85.23±0.93mV，粒径较小且Zeta电位的绝对值远大于30mV，说明乳状液非常稳定。在常温及4℃条件下放置7天，并未发生分层现象。对24个月贮藏期内乳状液中油脂理化指标进行测定，发现24个月内产品的过氧化值均小于0.2g/100g，酸价值小于2.5mg/g KOH，符合国家标准，说明其氧化稳定性良好。
将乳状液与胰脂酶、胆汁混合物混合，使胰脂酶和胆汁混合物的终浓度达到1.6和5.0mg/mL，混合物在37℃放置4小时，体外模拟肠道吸收，并测定消化过程中游离脂肪酸的释放率。结果发现乳状液的制备可以提高游离脂肪酸的释放率，在消化至240min时可以达到89.51％，而未经乳液包埋的不饱和脂肪酸产品游离脂肪酸释放率为85.45％。因此，说明乳液的包埋有利于不饱和脂肪酸的消化吸收。
实施例4：制备的富含共轭亚油酸的多不饱和脂肪酸的降脂活性检测
1.体外实验
在3T3-L1前脂肪细胞0-7天分化过程中，加入100μM富含共轭亚油酸的牦牛乳脂多不饱和脂肪酸，结果表明，其可以减少分化过程中细胞内甘油三酯含量，减少细胞内脂肪堆积。使用棕榈酸(PA)作用于肝癌细胞HepG2，建立肝细胞脂肪堆积的细胞模型。研究发现经50μM富含共轭亚油酸的多不饱和脂肪酸预培养24h的细胞内脂滴变小，脂质积累减少。
2.体内实验
选用SPF级C57BL/6雌性小鼠60只，体重为20±0.5g，按组间体重均衡原则随机分成3组：基础对照组、高脂对照组、富含共轭亚油酸的多不饱和脂肪酸干预组，每组20只。对基础对照组小鼠饲喂基础饲料，对其余2组小鼠饲喂高脂饲料。6周后，发现与高脂对照组相比，富含共轭亚油酸的多不饱和脂肪酸干预组小鼠血清总胆固醇含量、甘油三酯含量分别降低了0.53、0.20mmol/L；低密度脂蛋白胆固醇含量也发生明显下降，降低了0.16mmol/L。说明富含共轭亚油酸的多不饱和脂肪酸对高脂饮食诱导的小鼠血清中总胆固醇含量、甘油三酯含量、低密度脂蛋白胆固醇含量升高有抑制作用。此外，富含共轭亚油酸的多不饱和脂肪酸干预组小鼠的体脂肪重、肝脏重均显著低于高脂对照组，肝脏指数变小，且白色脂肪细胞体积变小。
上述活性检测结果说明，按本发明制备的富含共轭亚油酸的多不饱和脂肪酸确实具有显著降低血液中胆固醇含量、甘油三酯含量、低密度脂蛋白含量的作用，可以预防和治疗非酒精性脂肪肝等脂代谢紊乱疾病。

Claims (11)

1.一种富含共轭亚油酸的多不饱和脂肪酸的制备方法，其特征在于，包括如下步骤：
(1)向油脂中加入脂肪酶进行酶解，然后终止反应，冷却至室温，得到混合脂肪酸；
(2)采用尿素包合法富集上述混合脂肪酸中的多不饱和脂肪酸；
(3)以上述多不饱和脂肪酸为原料，联合使用超临界CO2萃取法和碱异构法富集共轭亚油酸，得到富含共轭亚油酸的多不饱和脂肪酸。
2.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于，步骤(1)中所述油脂为乳脂、动物脂肪或植物油的一种或一种以上。
3.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于，步骤(1)中所述脂肪酶用中性缓冲溶液溶解，脂肪酶的加入量为100-1000U/g油脂。
4.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于，步骤(1)中所述酶解的条件为：40-60℃恒温磁力搅拌器中反应2-6h；终止反应采用离心除去脂肪酶、过滤除去脂肪酶或加入乙醇的方式。
5.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于，步骤(2)中所述尿素包合法富集多不饱和脂肪酸的具体步骤为：向95％乙醇中加入尿素，在60-90℃条件下搅拌混合均匀，待尿素完全溶解后加入步骤(1)得到的混合脂肪酸，混合均匀，在60-90℃条件下加热回流15-60min，使溶液呈均匀透明相，然后在-50℃-4℃条件下包合2-24h，完成后真空抽滤，滤液离心除去残留结晶，旋转蒸发回收乙醇，之后静置分层，收集油相并水洗至中性，加入食品脱水剂进行干燥，过滤后得到多不饱和脂肪酸。
6.根据权利要求5所述的制备方法，其特征在于，所述95％乙醇与尿素(v/m)的比例为5:1-1:1，尿素与混合脂肪酸(m/m)的比值为1:1-5:1。
7.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于，步骤(3)中所述联合使用超临界CO2萃取法和碱异构法富集共轭亚油酸的具体步骤为：使用超临界CO2流体反应与萃取装置，以步骤(2)得到的多不饱和脂肪酸为原料，加入催化剂、溶剂和夹带剂，在温度40-100℃，压力10-40MPa，CO2流量5-20L/h的条件下，反应2-5h，得到富含共轭亚油酸的多不饱和脂肪酸。
8.根据权利要求7所述的制备方法，其特征在于，所述催化剂为氢氧化钠或氢氧化钾，添加量为多不饱和脂肪酸质量的20％-40％；溶剂为水，多不饱和脂肪酸与水的质量比为1:1-1:3；夹带剂为无水乙醇，添加量为体系总体积的10％-20％。
9.一种权利要求1制备的富含共轭亚油酸的多不饱和脂肪酸的微胶囊，其制备方法包括如下步骤：
(1)按照质量比，阿拉伯胶:酪蛋白:β-环糊精＝1-10:1-10:1-20、印度树胶:阿拉伯胶:大豆分离蛋白＝1-5:1-5:3-15、阿拉伯胶:麦芽糊精:脱脂乳粉＝1-5:1-5:2-10或豌豆浓缩蛋白:麦芽糊精＝1:1-1:5，在50-70℃，pH6.0-8.0的条件下制备成质量浓度为5％-20％的壁材水溶液；
(2)以富含共轭亚油酸的多不饱和脂肪酸为囊芯，按壁材囊芯质量比2:1-10:1添加到上述壁材水溶液中，使固形物质量含量为20-50％，用高剪切分散乳化机在8000rpm条件下剪切乳化2-5min，然后在30-50℃，20-45MPa条件下均质；
(3)对上述均质后的乳液进行喷雾干燥，进口温度180-250℃，出口温度80-120℃，保证连续进料，进料速率为200-500mL/h，喷雾压力为0.2-0.5MPa，风速为5-30L/min，得到富含共轭亚油酸的多不饱和脂肪酸的微胶囊。
10.一种权利要求1制备的富含共轭亚油酸的多不饱和脂肪酸的乳状液，其制备方法包括如下步骤：
(1)将乳化剂溶于水中，在40-60℃恒温磁力搅拌器中搅拌均匀，4℃水合过夜后恢复至室温，得到乳化剂溶液；将多糖溶于水中，充分搅拌水合，然后与乳化剂溶液混合；
(2)在40-60℃条件下向上述乳化剂和多糖的混合溶液中加入富含共轭亚油酸的多不饱和脂肪酸，10000-26000rpm条件下高速剪切乳化2-5min，在5-60MPa条件下均质1-3次，得到富含共轭亚油酸的多不饱和脂肪酸的乳状液。
11.根据权利要求10所述的制备方法，其特征在于，步骤(1)中所述乳化剂为单一乳化剂或复合乳化剂，乳化剂质量含量为0.1-5％；所述多糖质量含量为0.05-2％；步骤(2)中富含共轭亚油酸的多不饱和脂肪酸的添加量为乳化剂和多糖混合溶液质量的5-40％。
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