CN110724716B - 一种含有1,3-二油酸-2-棕榈酸甘油三酯的组合物的制备方法 - Google Patents

一种含有1,3-二油酸-2-棕榈酸甘油三酯的组合物的制备方法 Download PDF

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Abstract

本发明公开了一种含有1,3‑二油酸‑2‑棕榈酸甘油三酯(OPO)的组合物的制备方法，包括：将碘值(IV)＜8的棕榈油硬酯精和油酸或油酸低碳直链酯进行酶促酯交换，所述酶促反应体系的水含量小于0.1％；分离去除棕榈酸或棕榈酸非甘油酯的酯，得到含1,3‑二油酸‑2‑棕榈酸甘油三酯的组合物；其中，酶促酯交换反应所用的酶为非1,3位特异性脂肪酶。以本发明提供的方法制备的含有OPO甘油三酯组合物，其组成按重量计，OPO为45～56.2％，Sn‑2为60～65％，PPP％<6.11％；与人乳脂肪组成中Sn‑1位和Sn‑3位主要是油酸，约60～70％的棕榈酸位于甘油三酯的Sn‑2位更接近。

Description

一种含有1,3-二油酸-2-棕榈酸甘油三酯的组合物的制备 方法
技术领域
本发明涉及可以替代人乳脂肪油脂的产品，具体涉及一种含有1,3-二油酸 -2-棕榈酸甘油三酯(OPO)的组合物的制备方法，尤其涉及以低碘值棕榈油硬酯精为原料制备含有OPO甘油三酯组合物的方法。
背景技术
人乳脂肪是母乳中的重要组成部分，它在母乳中仅占3.6～4.5％，却为婴儿提供了近50％的能量。人乳脂肪组成中约60～70％的棕榈酸位于甘油三酯的Sn-2 位，而Sn-1位和Sn-3位主要是油酸。也就是说，人乳脂肪组成与1,3-二油酸-2- 棕榈酸甘油三酯(俗称OPO)是非常接近的。
目前，生产含有1,3-二油酸-2-棕榈酸甘油三酯的组合物的较为普遍的方法为：(1)提供Sn-2位富含棕榈酸的油脂；(2)提供油酸酰基供体，该供体可以是油酸、油酸甲酯或油酸乙酯等油酸的脂肪酸非甘油三酯的酯；(3)最后，在1,3位选择性酶(特异性脂肪酶)催化作用下，完成定向酯交换反应，合成 OPO甘油三酯，其中，特异性脂肪酶催化的定向酯交换反应的本质为不饱和脂肪酸对Sn-2位富含棕榈酸的油脂中的Sn-1/3位脂肪酸的取代反应，同时不影响Sn-2位脂肪酸的组成。
目前，Sn-2位富含棕榈酸的油脂多来源自棕榈油分提物棕榈油硬脂精或植物来源甘油三酯混合物进行随机酯交换反应获得的Sn-2位富含棕榈酸的甘油三酯，如专利CN101679909A公开使用一种或多种碘值为18～40的棕榈油硬脂酸甘油酯组分进行随机酯交换反应，以获得Sn-2位富含棕榈酸的甘油三酯，再将其与油酸或其非甘油三酯进行特异性脂肪酶促酯-酯互换反应，制备包含OPO 甘油酯的组合物。
而棕榈油硬脂精富含棕榈酸甘油三酯(PPP)结构，棕榈油硬脂精的碘值越低，PPP含量越高，理论上合成的含OPO甘油酯组合物中OPO的含量越高；如专利CN101258230B公开了使用碘值(IV)为8～12的棕榈油硬脂精与油酸或其非甘油酯进行定位酶促酯交换，制备包含1,3-二油酰-2-棕榈酰甘油酯 (OPO)的组合物的方法，结果C52达40％-42％(按气相内标检测)，棕榈酸在Sn-2所占比例约52％-56％，效果符合理论预期。然而，该专利同时也出乎预料的发现：原料棕榈油硬脂精的碘值越低，使用现有方法制得的含有OPO 的组合物反而越不符合要求，不符合理论预期，目前并未找到确切的原因。且该专利所获得的产品，与其他植物油混合配制成婴幼儿营养所需的脂肪酸组成后和母乳的乳脂结构仍存在较大差距。
发明内容
本发明提供一种以低碘值棕榈油硬酯精为原料制备含有OPO甘油三酯组合物的方法，该方法克服了以低碘值棕榈油硬酯精为原料制备的OPO甘油三酯组合物中OPO含量低的现有技术偏见，且该方法工艺简单、成本低廉、适合工业化生产。
一种含有1,3-二油酸-2-棕榈酸甘油三酯(OPO)的组合物的制备方法，包括：将碘值(IV)＜8的棕榈油硬酯精和油酸或油酸低碳直链酯进行酶促酯交换，所述酶促反应体系的水含量小于0.1％；分离去除棕榈酸或棕榈酸非甘油酯的酯，得到含1,3-二油酸-2-棕榈酸甘油三酯的组合物；
其中，酶促酯交换反应所用的酶为非1,3位特异性脂肪酶。
所述棕榈油硬酯精是通过分馏棕榈油或其衍生物得到，所述棕榈油选自棕榈油原油、精制棕榈油、棕榈油馏分(如Lanza分馏法获得的馏分)、棕榈油衍生物或其混合物。
非1,3位特异性脂肪酶在酶促反应中的作用与特异性脂肪酶只取代Sn-1/3 位脂肪酸，同时不影响Sn-2位脂肪酸的组成不同，非1,3位特异性脂肪酶作用下的甘三酯分子间或分子内的酰基再分配按概率随机分布，因此，在经过随机酯交换反应后，一种脂肪酸在甘三酯的任意一个位点上的分布几率都是相同的，这对制备高含量OPO甘油三酯组合物不利，因而，现有技术多采用以Sn-2 位富含棕榈酸的油脂与酰基供体，在1,3位选择性酶催化下通过酯交换来制备高含量OPO甘油三酯组合物。
然而，本发明意外发现，控制反应体系的含水量在0.1％以下，使用非1,3 位特异性脂肪酶可以提高以Sn-2位富含棕榈酸的油脂与酰基供体为原料，通过酯交换法制备的OPO含量。
其中，本发明控制酶促反应体系的水含量小于0.1％的工艺步骤，包括：
将碘值＜8的棕榈油硬酯精、非1,3位特异性脂肪酶和油酸或油酸低碳直链酯于60～70℃抽真空脱水，控制真空度<1000Pa，进一步优选为真空度<500Pa 抽真空1～3小时；或，
将碘值＜8的棕榈油硬酯精和油酸或油酸低碳直链酯于150～160℃条件下抽真空，真空度控制在2kPa～20kPa，抽真空0.5～1小时；而后将体系降温至70 ℃以下，加入非1,3位特异性脂肪酶；或，
将碘值＜8的棕榈油硬酯精和油酸或油酸低碳直链酯于150～160℃条件下，惰性气体分压控制体系水含量小于0.1％后，将体系降温至70℃以下，加入非 1,3位特异性脂肪酶；其中，每100克物料量的惰性气体的流量控制为 10～100ml/min，以物料不被夹带出为好。
进一步优选，所述酶促反应在惰性气体氛围中进行，反应体系的水含量为 0.01～0.05％，所述酶促反应温度为55～60℃，以测定棕榈酸甘油三酯占总甘油三酯含量小于8％为终点。
所述非1,3位特异性脂肪酶为Novozym 435或Lipozyme TM IM等，其用量占酶促反应全部物料总质量的2～30％。
所述棕榈油硬酯精和油酸或油酸低碳直链酯的重量比为1:1～10；其中，油酸低碳直链酯中的低碳直链为具有1～6个碳原子的饱和碳氢化合物。
作为优选，所述的油酸低碳直链酯为油酸甲酯或油酸乙酯。
进一步，酶促反应中油酸或油酸低碳直链酯的纯度为50～90％。
所述酶促酯交换反应采用分批次或连续的方式，任选地在有机溶剂体系或无溶剂体系中进行，其中分批次分阶段选用相同或不同的非1,3位特异性脂肪酶。
进一步，在一种实施方式中，本发明的方法包括：
(i)将碘值＜8的棕榈油硬酯精和油酸或油酸低碳直链酯，在非1,3位特异性脂肪酶1作用下进行酶促酯交换，制备含1,3-二油酸-2-棕榈酸甘油三酯的组合物；
(ii)分离过量的油酸和反应生成的棕榈酸后，将分离得到的高沸甘油三酯成分，在非1,3位特异性脂肪酶2作用下，和新的油酸或油酸低碳直链酯重复步骤(i)操作，得高含量1,3-二油酸-2-棕榈酸甘油三酯组合物；
其中，所述非1,3位特异性脂肪酶1和2为Novozym 435或Lipozyme TM IM等，且非1,3位特异性脂肪酶1和非1,3位特异性脂肪酶2相同或不同。
分步酯交换，能够提高需精馏分离的低沸组分中副产的含量且大幅减少低沸物总量，从而大幅降低精馏能耗。
为提高1,3-二油酸-2-棕榈酸甘油三酯组合物中OPO含量，所述酶促反应产物经分离精制处理，具体采用真空蒸馏、分馏、分子蒸馏和/或化学法精制，以使酶促反应产物达到接近人乳脂肪结构油脂。
进一步，所述真空蒸馏，分馏以及分子蒸馏的绝对压力为1～500Pa、温度为140～260℃。
进一步，所述化学精制采用稀碱精炼。
以本发明提供的方法制备的含有OPO甘油三酯组合物，其组成按重量计， OPO为45～56.2％，Sn-2为60～65％，PPP％<6.11％；符合中华人民共和国卫生部关于1,3-二油酰-2-棕榈酰甘油三酯的质量要求：其中，要求组合物中Sn-2 占比≥52％；OPO含量≥40％。由此可知，本发明提供的方法克服了以低碘值棕榈油硬酯精为原料制备的OPO甘油三酯组合物中OPO含量低的现有技术偏见。
本发明制得的含有OPO甘油三酯组合物与人乳脂肪组成中Sn-1位和Sn-3 位主要是油酸，约60～70％的棕榈酸位于甘油三酯的Sn-2位更接近。本发明制得的含有OPO甘油三酯组合物可作为一种高质量的适合于替代婴儿食品中的脂肪基质，应用于制备婴幼儿乳制品。
为更好的满足人体所需的脂肪酸组成，可将本发明得到的含1,3-二油酸-2- 棕榈酸甘油三酯的组合物与至少一种植物油混合，植物油的比例和类型可以根据要求组合物的膳食和身体需要来确定。
附图说明
图1为本发明实施例6～7中制备含有1,3-二油酸-2-棕榈酸甘油三酯(OPO) 的组合物的分步工艺流程图。
具体实施方式
为了进一步理解本发明，下面结合实施例对本发明提供的一种含有1,3-二油酸-2-棕榈酸甘油三酯(OPO)的组合物的制备方法进行具体描述，但本发明并不限于这些实施例，该领域技术人员在本发明核心指导思想下做出的非本质改进和调整，仍然属于本发明的保护范围。
实施例1～3
分别用碘值(IV)＝6.3,3.5,0.1的棕榈硬酯和油酸乙酯按重量比1:5混合，在带搅拌的反应釜控温在58℃，真空脱水、气后氮气置换保护，其中，控制真空度<1000Pa，抽真空3小时使体系水含量<0.1％条件下，加入占底物料重量的 5％的非特异性脂肪酶LipozymeTM IM，搅拌进行酯交换反应，GC检测棕榈酸甘油三酯占总甘油三酯含量小于8％终止反应，分离脂肪酶，液体经高温高真空分离低沸组分，得到产品含OPO的组合物，其组成如表1所示。
实施例4
其它反应条件同实施例2，不同之处在于，控制酶促反应体系的水含量小于0.1％的工艺步骤为：将碘值3.5的棕榈油硬酯精和油酸乙酯150℃抽真空脱水，控制真空度2000Pa，抽真空0.5小时，而后将体系降温至58℃，加入占底物料重量的5％的非1,3位特异性脂肪酶Lipozyme TM IM，制得含OPO的组合物，其产品与实施例2制备的产品组成及比例在误差允许范围内，保持基本一致。
实施例5
其它反应条件同实施例3中，控制酶促反应体系的水含量小于0.1％的工艺步骤为：将碘值0.1的棕榈油硬酯精和油酸乙酯150℃条件下，氮气分压控制体系水含量小于0.1％后，将体系降温至58℃，加入非1,3位特异性脂肪酶 Lipozyme TM IM；其中，每100克物料量的惰性气体的流量控制为50ml/min，而后将体系降温至58℃，加入占底物料重量的5％的非1,3位特异性脂肪酶Lipozyme TM IM，制得含OPO的组合物，其产品与实施例3制备的产品及比例在误差允许范围内，保持基本一致。
实施例6～7
如图1所示流程图，将碘值(IV＝3.5)的棕榈硬酯和油酸(分离器2分离所得的油酸)按重量比1:2混合，在带搅拌的反应釜中仔细控温在55℃，真空脱水、气后氮气置换保护，其中体系水含量<0.05％，加入非特异性脂肪酶占底物料重量的5％，搅拌进行酯交换反应，分离过量的油酸和反应生成的棕榈酸，分离后的高沸甘油三酯成分再和新的油酸按重量比1：2同上条件再进行酯交换反应和分离得产品，检测产品组分(见表2) 。
表1
实施例 棕榈硬酯碘值 温度(℃) PPP％ OPO％ S<sub>n</sub>-2％
1 6.3 58 6.01 46.9 62.43
2 3.5 58 5.97 52.1 64.51
3 0.1 58 6.11 56.2 65.32
表2
实施例 脂肪酶1 脂肪酶2 温度(℃) 反应时(h) OPO％ S<sub>n</sub>-2％
6 Novozym 435 Novozym 435 55 1 52.2 62.35
7 Novozym 435 Lipozyme TM IM 55 1 52.3 63.18

Claims (6)

1.一种含有1,3-二油酸-2-棕榈酸甘油三酯的组合物的制备方法，包括：将碘值＜8的棕榈油硬酯精和油酸或油酸低碳直链酯进行酶促酯交换，所述酶促反应体系的水含量小于0.1％；分离去除棕榈酸或棕榈酸非甘油酯的酯，得到含1,3-二油酸-2-棕榈酸甘油三酯的组合物；
其中，酶促酯交换反应所用的酶为非1,3位特异性脂肪酶，所述的非1,3位特异性脂肪酶为Novozym 435或Lipozyme TM IM；
控制酶促反应体系的水含量小于0.1％的工艺步骤，包括：
将碘值＜8的棕榈油硬酯精、非1,3位特异性脂肪酶和油酸或油酸低碳直链酯于60～70℃抽真空脱水，控制真空度<1000Pa，抽真空1～3小时；或，
将碘值＜8的棕榈油硬酯精和油酸或油酸低碳直链酯于150～160℃条件下抽真空，真空度控制在2kPa～20kPa，抽真空0.5～1小时；而后将体系降温至70℃以下，加入非1,3位特异性脂肪酶；或，
将碘值＜8的棕榈油硬酯精和油酸或油酸低碳直链酯于150～160℃条件下，惰性气体分压控制体系水含量小于0.1％后，将体系降温至70℃以下，加入非1,3位特异性脂肪酶；其中，每100克物料量的惰性气体的流量控制为10～100ml/min。
2.根据权利要求1所述的含有1,3-二油酸-2-棕榈酸甘油三酯的组合物的制备方法，其特征在于，所述酶促反应在惰性气体氛围中进行，反应体系的水含量为0.01～0.05％，所述酶促反应温度为55～60℃，以测定棕榈酸甘油三酯占总甘油三酯含量小于8％为终点。
3.根据权利要求1所述的含有1,3-二油酸-2-棕榈酸甘油三酯的组合物的制备方法，其特征在于，非1,3位特异性脂肪酶的用量为占酶促反应全部物料总质量的2～30％。
4.根据权利要求1所述的含有1,3-二油酸-2-棕榈酸甘油三酯的组合物的制备方法，其特征在于，所述棕榈油硬酯精和油酸或油酸低碳直链酯的重量比为1:1～10；其中，油酸低碳直链酯中的低碳直链为具有1～6个碳原子的饱和碳氢化合物。
5.根据权利要求1所述的含有1,3-二油酸-2-棕榈酸甘油三酯的组合物的制备方法，其特征在于，所述酶促酯交换反应采用分批次或连续的方式，任选地在有机溶剂体系或无溶剂体系中进行。
6.根据权利要求5所述的含有1,3-二油酸-2-棕榈酸甘油三酯的组合物的制备方法，其特征在于，所述酶促酯交换采用分批次方式，具体包括以下步骤：
(i)将碘值＜8的棕榈油硬酯精和油酸或油酸低碳直链酯，在非1,3位特异性脂肪酶1作用下进行酶促酯交换，制备含1,3-二油酸-2-棕榈酸甘油三酯的组合物；
(ii)分离过量的油酸和反应生成的棕榈酸后，将分离得到的高沸甘油三酯成分，在非1,3位特异性脂肪酶2作用下，和新的油酸或油酸低碳直链酯重复步骤(i)操作，得高含量1,3-二油酸-2-棕榈酸甘油三酯组合物；
其中，非1,3位特异性脂肪酶1和非1,3位特异性脂肪酶2相同或不同。
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Denomination of invention: Preparation method of a composition containing 1,3-dioleic acid-2-palmitic acid triglyceride

Effective date of registration: 20230830

Granted publication date: 20210720

Pledgee: Zhejiang Mintai Commercial Bank Co.,Ltd. Hangzhou Jiande Branch

Pledgor: Zhejiang Baijia Biotechnology Co.,Ltd.

Registration number: Y2023330001886

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