CN112195199A - 一种1,3-二油酸-2-棕榈酸甘油三酯的生产方法 - Google Patents

一种1,3-二油酸-2-棕榈酸甘油三酯的生产方法 Download PDF

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Abstract

本发明提供一种生产成本低、环境友好、产品含量高的1,3‑二油酸‑2‑棕榈酸甘油三酯的生产方法。本发明方法采用Sn‑1,3专一性脂肪酶为催化剂,使棕榈油与棕榈酸发生脂交换反应提高油酯中棕榈酸的含量;然后通过自由转化酶使棕榈酸在甘油三脂的位置上发生重新排列,提高Sn‑2为棕榈酸的甘油三酯含量;同时通过交替使用Sn‑1,3专一性脂肪酶和自由转化酶可不断提高Sn‑2为棕榈酸的甘油三酯含量;将富含Sn‑2位棕榈酸的甘油三酯与油酸混合,以Sn‑1,3专一性脂肪酶为催化剂,使油酸替换Sn‑1,3位上的棕榈酸,得到高含量的1,3‑二油酸‑2‑棕榈酸甘油三酯(OPO)。

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
本发明属于甘油三酯合成技术领域,具体涉及一种1,3-二油酸-2-棕榈酸甘油三酯的生产方法。
背景技术
母乳被认为是婴儿成长中唯一的绿色食品。母乳中含有各种生理活性物质和约3%-4%的脂肪,其中98%是甘油三酯,他们不仅能提供婴儿所需的各种营养,而且可提供婴儿所需的非必需不饱和脂肪酸(即婴儿体内自己不能合成的不饱和脂肪酸,需要靠外界补充),为婴幼儿的成长发育中提供着大部分的能量。研究发现,母乳中的甘油三酯结构具有高度特异性,这种结构特异性有利于婴幼儿对母乳脂肪的高效吸收。母乳中约60%-70%的棕榈酸酯化在甘油三酯的Sn-2位置,不饱和脂肪酸油酸和亚油酸在Sn-1和Sn-3。它们在婴儿的生长发育过程中起了重要的作用,尤其是对婴儿中枢神经系统的发育起着决定性的作用。
1,3-二油酸-2-棕榈酸甘油三酯(OPO)是母乳中的一种特异结构脂,其含量比人乳中其它甘油三脂总量还高。它是婴幼儿营养补充剂,可以增强婴幼儿对于脂肪和矿质元素的吸收,促进骨骼发育,同时缓解便秘。2008年,OPO被列为营养补充剂,可以添加到婴幼儿配方奶粉中。
目前,国内关于OPO的相关研究并不多。而且,国内生产奶粉中添加的也不是OPO,而是与OPO具有相似结构的脂肪。因此,OPO的合成也已成为研究热点,受到国内研究者的广泛关注。
国内、外现有1,3-二油酸-2-棕榈酸甘油三酯(OPO)生产一般以Sn-1,3专一性脂肪酶为催化剂,催化纯度较高并且富含Sn-2位棕榈酸的甘油三酯如(PPP)和油酸(OA)反应生成1,3-二油酸-2-棕榈酸甘油三酯(OPO)。该方法原料稀少,生产成本高,大规模生产不具有可行性。
棕榈油是一种热带木本植物油,是目前世界上生产量、消费量和国际贸易量最大的植物油品种,与大豆油、菜籽油并称为“世界三大植物油”,拥有超过五千年的食用历史。棕榈油中棕榈酸含量达40-50%,油酸含量达36-44%,其他主要为亚油酸和豆蔻酸。
发明内容
本发明的目的是为了解决原料稀少,生产成本高,大规模生产不具有可行性的缺陷而提供一种生产成本低、环境友好、产品含量高的1,3-二油酸-2-棕榈酸甘油三酯的生产方法。
为了实现上述目的,本发明采用以下技术方案:
一种1,3-二油酸-2-棕榈酸甘油三酯的生产方法,所述生产方法包括以下步骤:
a)将催化剂与原料油脂与脂肪酸加入反应釜中进行脂交换反应;
b)将步骤a)的反应液进行过滤,回收催化剂;对滤液进行降温结晶,得到高棕榈酸含量的甘油三脂和棕榈酸的混合物A;
c)将步骤b)得到的混合物A与自由转化酶加入反应釜中,使棕榈酸在Sn-1,2,3位重新排列,使Sn-2为棕榈酸的甘油三酯含量升高;
d)将步骤c)得到的反应液过滤,回收自由转化酶,得到滤液为高Sn-2位棕榈酸的甘油三酯和棕榈酸混合液记为中间体a;
e)检测中间体a中,Sn-2位棕榈酸的甘油三酯占总甘油三酯含量;根据产品要求确定是否重复a,b,c,d步骤,提升Sn-2位棕榈酸的甘油三酯含量;
f)将步骤e)的中间体a精馏,得到高Sn-2位棕榈酸的甘油三酯;
g)将步骤f)得到的高Sn-2位棕榈酸的甘油三酯与催化剂加入反应釜中进行脂交换反应;
h)将步骤g)的反应液过滤,回收催化剂,将滤液精馏,得到高含量的1,3-二油酸-2-棕榈酸甘油三酯;
其中,所述油脂包括棕榈油,所述脂肪酸包括棕榈酸;所述催化剂为Sn-1,3专一性脂肪酶。
作为优选,所述油脂还包括棕榈硬油、猪油或菜籽油。
作为优选,所述棕榈油和棕榈酸的摩尔比为1:2-10。
作为优选,催化剂的加入量为棕榈油重量的3%-10%。进一步优选地催化剂的加入量为棕榈油重量的为5%、6%或7%。
作为优选,步骤a)所述的脂交换反应中,反应条件为温度为60-80℃,常压,催化时间100-150min。进一步优选地,条件为温度65℃,常压,催化反应时间为120min。
作为优选,步骤b)中所述的结晶工艺为:降温速度3℃/分钟,温度降至30-35℃时保温60分钟。
作为优选,步骤c)中所述的脂自由转化的反应条件为温度60-80℃,常压,催化反应时间为50-70min。
作为优选,步骤g)中所述,脂交换反应条件为温度50-65℃,常压,催化反应时间为150-180min。
作为优选,所述自由转化酶的加入量为甘油三酯重量的3%-10%。进一步优选地,自由转化酶的加入量为甘油三酯重量的为5%、6%、7%
作为优选,所述甘油三酯和油酸的摩尔比为1:2-10。进一步优选地,条件为温度55℃,常压,催化反应时间为160min。
与现有技术相比,本发明优点在于:
本发明通过交替使用Sn-1,3专一性脂肪酶和自由转化酶,提高Sn-2位棕榈酸的甘油三酯含量,反应绿色、高效、无污染;
本发明以棕榈硬油为原料,原料中棕榈酸含量高,原料供应大、价格便宜;
本发明生产的1,3-二油酸-2-棕榈酸甘油三酯可以生产出与母乳中的甘油三酯组成相似的产品,即OPO含量占比超过50%,棕榈酸70%以上酯化在甘油三酯的Sn-2位置,不饱和脂肪酸油酸大多在Sn-1和Sn-3位置上;
本发明通过步骤a,b,c,d可有效提高Sn-2位棕榈酸的甘油三酯含量,且通过增加重复次数可提高最终产品中OPO的含量;
本发明通过降温结晶分离、脱去步骤a中脂交换反应中置换下来的油酸、亚油酸和豆蔻酸等杂质,得到高棕榈酸含量的甘油三脂和棕榈酸的混合物A。该方式与传统精馏相比,大量节约了能耗,减轻了高温对产品的破坏,减少了棕榈酸的用量;
本发明反应都为脂肪酶催化反应,反应条件温和,设备投入小;
本发明分离、提纯采用过滤、结晶、精馏等物理方法,无需加入溶剂,生产时污染小,产品更绿色、安全,更适合婴幼儿奶粉添加使用。
附图说明
图1是本发明的工艺流程图。
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。
参照图1,本发明提供了一种1,3-二油酸-2-棕榈酸甘油三酯的生产方法,以棕榈硬油为原料,原料中棕榈酸含量高,原料供应大、价格便宜;生产的1,3-二油酸-2-棕榈酸甘油三酯可以生产出与母乳中的甘油三酯组成相似的产品,即OPO含量占比超过50%,棕榈酸70%以上酯化在甘油三酯的Sn-2位置,不饱和脂肪酸油酸大多在Sn-1和Sn-3位置上;通过步骤a,b,c,d可有效提高Sn-2位棕榈酸的甘油三酯含量,且通过增加重复次数可提高最终产品中OPO的含量。
实施例1
本实施例提供了一种1,3-二油酸-2-棕榈酸甘油三酯的生产方法,其生产方法包括以下步骤:
a)以棕榈硬油为主要原料,混合棕榈酸,Sn-1,3专一性脂肪酶按质量比1:3:0.06放入不锈钢反应釜中,开启搅拌,升温至65℃,保温120分钟;
b)将反应液过滤,回收Sn-1,3专一性脂肪酶;将反应液按降温速度3℃/分钟,温度降至30-35℃时保温60分钟方式进行降温结晶,脱去脂交换反应中置换下来的油酸、亚油酸和豆蔻酸等杂质,得到高棕榈酸含量的甘油三脂和棕榈酸的混合物A;
c)将混合物A:自由转化酶按质量比1:0.06,放入不锈钢反应釜中,开启搅拌,升温至65℃,保温120分钟;
d)将反应液过滤,回收自由转化酶,滤液为高Sn-2为棕榈酸的甘油三酯和棕榈酸混合液记为中间体a-1;
e)将中间体a-1和棕榈酸,Sn-1,3专一性脂肪酶按质量比1:1:0.06放入不锈钢反应釜中,开启搅拌,升温至65℃,保温120分钟重复b,c,d操作一次,得中间体a-2;
f)将中间体a-2通过减压精馏回收过量的棕榈酸;
g)将中间体a-2,油酸,Sn-1,3专一性脂肪酶按质量比1:3:0.07放入不锈钢反应釜中,开启搅拌,升温至55℃,保温160分钟;
h)将反应液过滤,回收Sn-1,3专一性脂肪酶;将滤液进行精馏,回收过量的油酸和脂交换反应中置换下来的棕榈酸,脱去亚油酸和豆蔻酸等杂质,得到高含量的1,3-二油酸-2-棕榈酸甘油三酯(OPO)。
检测棕榈硬油、中间体a-1、中间体a-2、成品各脂肪酸组成,见下表1:
表1.实施例1检测结果
Figure BDA0002749665410000041
实施例2:
本实施例提供了一种1,3-二油酸-2-棕榈酸甘油三酯的生产方法,其生产方法包括以下步骤:
a)以棕榈硬油为主要原料,混合棕榈酸,Sn-1,3专一性脂肪酶按质量比1:2:0.05放入不锈钢反应釜中,开启搅拌,升温至65℃,保温120分钟;
b)将反应液过滤,回收Sn-1,3专一性脂肪酶;将反应液按降温速度3℃/分钟,温度降至30-35℃时保温60分钟方式进行降温结晶,脱去脂交换反应中置换下来的油酸、亚油酸和豆蔻酸等杂质,得到高棕榈酸含量的甘油三脂和棕榈酸的混合物A;
c)将混合物A:自由转化酶按质量比1:0.06,放入不锈钢反应釜中,开启搅拌,升温至65℃,保温120分钟;
d)将反应液过滤,回收自由转化酶,滤液为高Sn-2为棕榈酸的甘油三酯和棕榈酸混合液记为中间体a-1;
e)将中间体a-1和棕榈酸,Sn-1,3专一性脂肪酶按质量比1:1:0.06放入不锈钢反应釜中,开启搅拌,升温至65℃,保温120分钟重复b,c,d操作一次,得中间体a-2;
a-1)将中间体a-2和棕榈酸,Sn-1,3专一性脂肪酶按质量比1:1:0.06放入不锈钢反应釜中,开启搅拌,升温至65℃,保温120分钟重复b,c,d操作一次,得中间体a-3;
f)将中间体a-3通过减压精馏回收过量的棕榈酸;
g)将中间体a-3,油酸,Sn-1,3专一性脂肪酶按质量比1:2:0.05放入不锈钢反应釜中,开启搅拌,升温至55℃,保温160分钟;
h)将反应液过滤,回收Sn-1,3专一性脂肪酶;将滤液进行精馏,回收过量的油酸和脂交换反应中置换下来的棕榈酸,脱去亚油酸和豆蔻酸等杂质,得到高含量的1,3-二油酸-2-棕榈酸甘油三酯(OPO)。
检测棕榈硬油、中间体a-1、中间体a-2、中间体a-3、成品各脂肪酸组成,见下表2:
表2.实施例2检测结果
Figure BDA0002749665410000051
Figure BDA0002749665410000061
由表1与表2可见,本发明生产的1,3-二油酸-2-棕榈酸甘油三酯可以生产出与母乳中的甘油三酯组成相似的产品,即OPO含量占比超过50%,棕榈酸70%以上酯化在甘油三酯的Sn-2位置,不饱和脂肪酸油酸大多在Sn-1和Sn-3位置上。
尽管参照前述实施例对本发明进行了详细的说明,对于本领域的技术人员来说,其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改,或者对其中部分技术特征进行等同替换,凡在本发明的精神和原则之内,所作的任何修改、等同替换、改进等,均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (10)

1.一种1,3-二油酸-2-棕榈酸甘油三酯的生产方法,其特征在于,所述生产方法包括以下步骤:
a)将催化剂与原料油脂与脂肪酸加入反应釜中进行脂交换反应;
b)将步骤a)的反应液进行过滤,回收催化剂;对滤液进行降温结晶,得到高棕榈酸含量的甘油三脂和棕榈酸的混合物A;
c)将步骤b)得到的混合物A与自由转化酶加入反应釜中,使棕榈酸在Sn-1,2,3位重新排列,使Sn-2为棕榈酸的甘油三酯含量升高;
d)将步骤c)得到的反应液过滤,回收自由转化酶,得到滤液为高Sn-2位棕榈酸的甘油三酯和棕榈酸混合液记为中间体a;
e)检测中间体a中,Sn-2位棕榈酸的甘油三酯占总甘油三酯含量;根据产品要求确定是否重复a,b,c,d步骤,提升Sn-2位棕榈酸的甘油三酯含量;
f)将步骤e)的中间体a精馏,得到高Sn-2位棕榈酸的甘油三酯;
g)将步骤f)得到的高Sn-2位棕榈酸的甘油三酯与催化剂加入反应釜中进行脂交换反应;
h)将步骤g)的反应液过滤,回收催化剂,将滤液精馏,得到高含量的1,3-二油酸-2-棕榈酸甘油三酯;
其中,所述油脂包括棕榈油,所述脂肪酸包括棕榈酸;所述催化剂为Sn-1,3专一性脂肪酶。
2.根据权利要求1所述的一种1,3-二油酸-2-棕榈酸甘油三酯的生产方法,其特征在于,所述油脂还包括棕榈硬油、猪油或菜籽油。
3.根据权利要求1所述的一种1,3-二油酸-2-棕榈酸甘油三酯的生产方法,其特征在于,所述棕榈油和棕榈酸的摩尔比为1:2-10。
4.根据权利要求1所述的一种1,3-二油酸-2-棕榈酸甘油三酯的生产方法,其特征在于,催化剂的加入量为棕榈油重量的3%-10%。
5.根据权利要求1所述的一种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a)所述的脂交换反应中,反应条件为温度为60-80℃,常压,催化时间100-150min。
6.根据权利要求1所述的一种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b)中所述的结晶工艺为:降温速度3℃/分钟,温度降至30-35℃时保温60分钟。
7.根据权利要求1所述的一种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c)中所述的脂自由转化的反应条件为温度60-80℃,常压,催化反应时间为50-70min。
8.根据权利要求1任一项所述的一种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g)中所述,脂交换反应条件为温度50-65℃,常压,催化反应时间为150-180min。
9.根据权利要求1所述的一种1,3-二油酸-2-棕榈酸甘油三酯的生产方法,其特征在于,所述自由转化酶的加入量为甘油三酯重量的3%-10%。
10.根据权利要求1所述的一种1,3-二油酸-2-棕榈酸甘油三酯的生产方法,其特征在于,所述甘油三酯和油酸的摩尔比为1:2-10。
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