CN1157854A - 一种富含γ-亚麻酸的脂肪酸组合物 - Google Patents

Abstract

本发明涉及的是一种富含γ-亚麻酸的脂肪酸组合物及其所采用的发酵生产方法，其特征是采用被孢霉菌菌种进行培养发酵，生产富含γ-亚麻酸的脂肪酸组合物；采用本发明所述的脂肪酸组合物包括肉豆蔻酸、棕榈酸、棕榈烯酸、硬脂酸、油酸、亚油酸、γ-亚麻酸；其中，所述的脂肪酸组合物中富含γ-亚麻酸，可以按本发明所述方法制备得到组合物并将其中的γ-亚麻酸成分用于保健器、饮料、或药物等中作为主成分或添加剂。

Description

一种富含γ-亚麻酸的脂肪酸组合物

本发明涉及的是一种富含γ-亚麻酸的脂肪酸组合物及其制备方法，特别是一种发酵法制备富含γ-亚麻酸的脂肪酸组合物以及制备过程。

本发明所述的富含γ-亚麻酸的脂肪酸组合物包括有肉豆蔻酸、棕榈酸、棕榈烯酸、硬脂酸、油酸、亚油酸、和γ-亚麻酸。

本发明所述的脂肪酸组合物中所含的多种成分，都有助于人体的所需，例如其中所含的亚油酸在体内经Δ⁶-去饱和酶的作用形成多不饱和脂肪酸，如转化成双高γ-亚麻酸，它是一种前列腺素的前体。

本发明所述的脂肪酸组合物中所富含γ-亚麻酸(gamma-Linolenic acid)学名：6，9.12，十八碳三烯酸，为全顺式，非共轭立体构型，分子式：C18 H30 O2，性状为无色或浅黄色油状液体，是一种高级多不饱合脂肪酸。γ-亚麻酸作为人体必需脂肪酸，是组成人体各组织生物膜的结构材料，也是合成人体一系列前列腺素的前体，有降血脂，抑制血小板聚集，血拴素A2合成抗脂质氧化，抑制溃疡及胃出血，增强胰岛素及减肥作用。γ-亚麻酸作为一种特殊的、罕见的人体必需的脂肪酸，由于它本身具有的生理活性和多种药理作用，已引起国内外的高度重视，并应用于医药、保健品、食品、化妆品等领域。

本发明所述的脂肪酸中含大量的不饱和脂肪酸，近年类，研究人员发现，不饱和脂肪酸具有良好的降血脂作用，其降血脂的强度是随其分子中双键的数目而增加，花生四烯酸有四个双键，作用最强，亚麻酸有三个双键，作用次之；由于天然的花生四烯酸很少，研究人员发现亚油酸、亚麻酸配合VB₆，可使之在VB₆的酶促作用下在体内生成花生四烯酸，VB＾的存在可增加亚油酸、亚麻酸的降胆固醇的作用，又可防止亚油酸、亚麻酸的氧化。

利用微生物发酵法生产脂肪酸，尤其是富含γ-亚麻酸的脂肪酸组合物是近几年国内外开辟的新途径。

本发明所述的富含γ-亚麻酸的脂肪酸组合物存在于某些细菌、真菌及微藻类的细胞中，其总的含量有时高达20％以上，其中γ-亚麻酸的含量约占总脂肪的6％-24％。

本发明的目的在于利用中国上海工业微生物研究所通过毛霉目下有关菌种筛选诱变获得的菌种，经发酵制备富含γ-亚麻酸的脂肪酸组合物。此菌种是接合菌纲(Zygomycetes)毛霉目(Mucorales)被孢霉科(Mortierellaceae)被孢霉属(Mortierilla Coemans)的一种，分离自吉林安国，基物是革菌。该菌株具有以下优良的生产性能：

1、具有较高的菌株系数(消耗100克碳源时生成的菌体克数)和脂质系数(消耗100克碳源时生成的脂质的克数)。例如：大罐生产时菌体系数和脂质系数分别为30和15，均得到很高的值。

2、适于高密度培养，菌体分离容易。

3、γ-亚麻酸含量高，通过合适的培养条件，γ-亚麻酸在菌株的脂质中含量超过4-21％(而且月见草种子油中γ-亚麻酸含量为6.7％左右。)

下面是附图说明，通过附图及其后面的详细叙述，可以更好的理解本发明，具体如下：

附图1为亚麻酸甲脂标准红外光谱图；

附图2为本发明所述的富含γ-亚麻酸的脂肪酸组合物分离、甲酯化产物的红外光谱图；

附图3为本发明所述的脂肪酸组合物分离、甲酯化产物的紫外光谱图；

附图4为亚麻酸甲脂标准¹H核磁共振图；

附图5为本发明所述的富含γ-亚麻酸的脂肪酸组合物分离、甲酯化产物的H核磁共振图；

附图6为γ-亚麻酸甲脂标准质谱图；

附图7为本发明所述的富含γ-亚麻酸的脂肪酸组合物分离、甲酯化产物的质谱图；

附图8为高分辩质谱图；

附图9为本发明所述的富含γ-亚麻酸的脂肪酸组合物分离、甲酯化产物的气相色谱图；

附图10为本发明所述的富含γ-亚麻酸的脂肪酸组合物分离、甲酯化产物的液相色谱图；

附图11为本发明所述的制备工艺流程图

本发明所述的富含γ-亚麻酸的脂肪酸组合物在发酵时专用的并能使本发明所述的的工艺发挥最大能的培养基配方如下：

1、土豆培养基(做斜面)：

土豆             20-30％

琼脂             1.5-2％

葡萄糖           2-3％

2、种子培养基：

葡萄糖            6-8％

尿素              0.5-1％

(NH4)2SO4         0.5-1％

麦芽汁            0.1％

酵母膏            0.05-0.1％

KH2 PO4           0.1-0.2％

MgSO4             0.04-0.08mg/L

柠檬酸三钠        0.4-0.6％

3、发酵培养基：

葡萄糖            8-10％

KH2 PO4           0.2-0.3％

NH4 NO3           0.2-0.3％

MgSO4             0.03-0.05％

酵母粉            0.03-0.05％

Fe2+(FeSO4)       10-30mg/L

Ca(CaCL2)         10-30mg/L

Cu(CuSO4)         0.4-0.8％

Zn(ZnSO4)         1-3mg

Mn(MnCL2)         1-3mg

柠檬酸三钠        1.0-1.2％

柠檬酸            0.3-0.6％

本发明所所述的富含γ-亚麻酸的脂肪酸组合物的制备工艺流程见图11。

本发明所述的富含γ-亚麻酸的脂肪酸组合物的制备过程简述如下：将在土豆培养基中经斜面培养的菌种AS.3410，从斜面转到种子瓶(内含种子培养基)，上摇床，28-30℃，24hr，摇床频率为45-50HZ；待种子瓶中生长旺盛时，以10％接种量接到50L一级种子罐(内装种子培养基)，28-30℃，搅拌通风，培养24hr，后转500L二级种子罐(内装种子培养基)，搅拌通风，培养24hr，温度为28-30℃；然后转到5吨发酵罐(内含发酵培养基)，28-30℃通风搅拌，培养72-96hr。上种子罐、发酵罐期间，每隔4hr取样检验，测定糖度、PH值、菌丝体湿重，并显微镜观察菌体生长情况，培养液保持PH3.7-4.1之间，待发酵液糖度降到1％左右，菌丝体湿重30％以上时，放罐，再进行离心分离，即得到富含γ-亚麻酸的脂肪酸组合物菌丝体，再用蒸馏水清洗菌丝体，然后用切片机切碎菌丝体，用真空低湿干燥器烘干，真空度0.1大气压左右，温度45-50℃，烘干时间4hr，得到含水量在5％以下的富含γ-亚麻酸的脂肪酸组合物。

为了验证本发明所述的富含γ-亚麻酸的脂肪酸组合物中各种成分，通过如下方法可得本发明的富含γ-亚麻酸的脂肪酸组合物的各种成分。

首先通过实验测定脂肪酸组合物中所含的γ-亚麻酸，可以将上述方法制得的脂肪酸组合物以其甲酯形式分离，并加以鉴定，分离、甲酯化方法如下：

γ-亚麻酸甲酯分子式：C₁₉H₃₂O₂

         分子量：292.2402

         结构式：CH₃(CH₂)₃(CH₂CH＝CH)₃(CH₂)4COCH₃

γ-亚麻酸甲酯的确证：

前述的脂肪酸组合物分离、甲酯化产物的红外吸收光谱(1R)：

仪器型号：Perkin-Elmer 983型红外光谱仪测试条件：液膜法测定Resolution 3.0 Ordinate mode％T

                ORD High 100.00，0RD LOW 10.00

                RANCE 4000-800.0 Abso.scale 0.50红外光谱图如附图1、附图2附图1为亚麻酸甲脂标准红外光谱图，附图2为脂肪酸组合物分离、甲酯化产物的红外光谱图。

脂肪酸组合物分离、甲酯化产物的测定的数据吸收峰cm-1      振动类型       基 团     吸引强度3009            伸缩振动       C＝C       64.002926            伸缩振动       -CH₂-     35.172855            伸缩振动       CH₃-      46.981742            伸缩振动       -C-O-CH₃  39.701459    剪式振动         -CH₂-    64.001434    伸缩振动         C-O       63.971362    伸缩振动         C-O-C     71.941172    面内弯曲振动     C＝C      60.901018    面外弯曲振动     C＝C      76.03722    弯曲振动         -CH₂-    70.30

解析结果：由本发明所述的富含γ-亚麻酸的脂肪酸组合物经上述方法分离、甲酯化后的的产物中含CH₃CH₂CH＝CHC-O等基团，并与文献(J.Chem Soc2779(1961))报告的γ-亚麻酸甲脂的主要吸收峰3040，1735 720相符，与亚麻酸标准图谱相同。

结论：本发明所述的富含γ-亚麻酸的脂肪酸组合物经上述方法分、甲酯化后的的产物为γ-亚麻酸甲脂

前述的富含γ-亚麻酸的脂肪酸组合物分离、甲酯化产物的紫外吸收谱(UV)：

仪器型号：Varion EMS-200型紫外分光光度计

测试条件：Ord Max/Min 1.000 0.000

WL Max/Min nm 300.0 200.0

Speed(nm/min)200溶剂乙醇

紫外光谱图：如附图3

附图3为本发明所述的富含γ-亚麻酸的脂肪酸组合物经上述方法分离、甲酯化后的的产物紫外光谱图。

测试结果：λmax＝203.4nm是-C-OCH3的特征吸收峰

解析：γ-亚麻酸甲脂因无共轭体系，因此没有标准的UV图谱，本鉴定测定了其酯基吸收峰。

前述的富含γ-亚麻酸的脂肪酸组合物分离、甲酯化产物的¹H核磁共振谱(¹HNMR)：

仪器型号：Varion VXR-300MHz核磁共振仪

测定条件：TMS 内标 溶剂CDCl3

¹H核磁共振图谱如附图4、5；

附图4为亚麻酸甲脂标准¹H核磁共振图；

附图5为本发明所述的富含γ-亚麻酸的脂肪酸组合物分离、甲酯化产物的¹H核磁共振图。

              测定数据序号    化学位移ppm    质子数    多重性     相应质子a         0.894          3         三          -CH3b       0.904-1.612      10        多       C_{3、4、15、16、17}

                                           -CH₂-c       1.637-2.342      6         多       C_2、5、14

                                             O

                                        -CH₂-C-，＝CH-CH₂-d       2.805-2.820      4         多       C_8、11＝CH-CH₂-CH＝e       3.679            3         单           -OCH3f       5.337-5.373      6         多           -CH＝

解析——本发明所述的富含γ-亚麻酸的脂肪酸组合物经过上述方法的分离、甲酯化后所得的产物内含有CH₃-，-CH₂-，CH＝CH，-CH＝CH-CH₂-CH＝，C-OCH3；

结论：本发明所述的富含γ-亚麻酸的脂肪酸组合物经上述方法分离、甲酯化后的的产物与γ-亚麻酸甲酯文献报道数据(中草药.13(9)385(1982))相同(14)，与亚麻酸甲脂标准图谱相近。

前述的富含γ-亚麻酸的脂肪酸组合物分离、甲酯化产物的质谱(MS)：

仪器型号：KyKy-ZHP-5质谱议

测试条件：分辨率7000加速电压6KV AEI MS 50

质谱图：如附图6、7、8；

附图6为γ-亚麻酸甲脂标准质谱图；

附图7为前述的脂肪酸组合物分离、甲酯化产物质谱图；

附图8为高分辩质谱图。

测定数据：质荷比(m/e)     相对丰度     质荷比(m/e)      相对丰度292(M)         2.85           79              2.64194            2.11           67              61.11150            5.58           55              67.66121            7.06           41              61.76107            8.55           28(基峰)        100.00  93             14.4591             9.8081            46.82

解析：292M.

      41            CH₃-C＝CH₂

      29(基峰)      CH₃-CH₂

      194           41+(CH₂)_n－1 n＝11

      81            41+-CH₂-CH＝CH-

      67            41+-CH＝CH-

      55            41+-CH₂-

结论：本发明所述的脂肪酸组合物分离、甲酯化产物经上述方法分离、甲酯化后的的产物本化合物具有和γ-亚麻酸甲脂标准图谱相同的峰，经高分辨MS鉴定，其中有292.2400的峰值，与C19 H32 O2的计算值292.2402相同。

经上述解析可以确证本发明所述的脂肪酸组合物的分离、甲酯化后的的产物具有γ-亚麻酸甲脂结构，所测分离、甲酯化后的的产物内含有γ-亚麻酸。

分离、甲酯化后的的产物中除含有γ-亚麻酸外，还有亚油酸等不饱和脂肪酸、氨基酸、维生素等，

为了进一步确定本发明所述的脂肪酸组合物的成分，下面通过一系例的手段来获得其他成分的名称和含量。

本发明所述的脂肪酸组合物中脂肪酸的测定(接GB9695.2-88)：

仪器：气相色谱仪，积分仪

试验方法：将脂肪酸组合物用索氏抽提法提取出油脂，在三氯化硼存在下进行甘油脂的皂化和游离脂肪酸的甲酯化，然后进气相色谱仪(如附图9为样品2的图谱)，用面积归一化法测其组成；下面是4个样品的总油脂中各种脂肪酸的检测结果(％)：名称            样品1(％)     样品2      样品3     样品414∶0(肉豆蔻酸)     1.7          1.8        1.9       1.816∶0(棕榈酸)       26.9         26.1       26        19.916∶1(棕榈烯酸)     3.4          3.1        3.0       2.118∶0(硬脂酸)       1.9          2.0        2.1       118∶1(油酸)         49           49.4       49.3      43.518∶2(亚油酸)       12.4         12.1       12.3      12.118∶3(γ-亚麻酸)    4.2          4.9        5         19.0

当然，本发明所述的脂肪酸组合物还含有其它的成分，例如，菌丝体中还含有维生素E，通过测定(按GB12388-90)发现，脂肪酸组合物中还含有约67-70mg/100g的维生素E，以下是几个样品的具体检测结果：检测结果      样品5      样品6     样品7     样品8

                   (mg/100g)维生素E含量   69.23      68.02      68.0     67.78

本发明所述的面菌丝体还含有氨基酸，可按照我国国家标准GB/T14965-94关于氨基酸的测定方法，其结果如下(mg/100g)：名称           样品9     样品10     样品11    样品12天门冬氨酸      1350      1320       1330      1300苏氨酸          500       520        510       550丝氨酸          400       500        440       430谷氨酸          2300      2100       2200      2300脯氨酸          2450      2450       2500      2550甘氨酸          4100      4200       4000      4300丙氨酸          1800      1900       1800      1900缬氨酸          850       830        820       800蛋氨酸          310       300        280       340异亮氨酸        770       760        710       750亮氨酸          1300      1200       1100      1000酪氨酸          370       350        310       380苯丙氨酸        700       650        660       700组氨酸          220       250        270       300赖氨酸          1000      1000       950       1050精氨酸          1750      1700       1600      1600

通过上述方法的试验研究，证实本发明所述的脂肪酸组合物中含有γ-亚麻酸、亚油酸等脂肪酸，维生素E、A，十六种氨基酸，微量元素，蛋白质等多种对人体有益的成份，以上结果由北京医科大学和中国预防医学科学院营养与食品卫生研究所测试认可。

其中，所述的干体脂肪酸组合物中含有的蛋白质约14.0g/100g。

在所述的干体脂肪酸组合物中约含有的V_A约0.079mg/100g。

在所述的干体脂肪酸组合物中含有的微量元素包括：铁约55.5mg/100g；锌约0.14；铜约0.28；钙约375.4；镁约87.6；钾约55.6；钠约244；锰约3.04；磷约2125.8；硒约1.65。

由上可知，本发明提供的发酵法生产的脂肪酸组合物通过皂化、甲醇化预处理，经紫外、红外、核磁共振及质谱分析鉴定，证明油中含有γ-亚麻酸，其结构为顺-6，9，12-十八碳三烯酸，分子式为C₁₈H₃₀O₂，油中γ-亚麻酸含量约为6.5-23％。依照我国国家标准关于蛋白质、脂肪酸、氨基酸、维生素及微量元素的测定方法，测得脂肪酸中除含有γ-亚麻酸、亚油酸等多不饱和脂肪酸和十六种氨基酸外，还含有上述的微量组分，所述的微量组分包括维生素E、A、铁、锌、钙、镁、硒等微量元素。

本发明中所述的脂肪酸组合物真空干燥后为褐色的固体颗粒，其中，脂肪酸组合物中各主要成分的分布如下：

      标准    样品13    样品14    样品15    样品16总脂肪％  ＞30    44.4      46.1       47.9     48.3亚麻酸％  ＞6     4.2       9.7        19       13.7酸值      ＜4     1.6       1.50       1.4       --

这里所述的脂肪酸组合物单独使用或配合使用其它成分，可用于很多的方面，本发明所述的脂肪酸组合物配合VE等添加剂制成的三鸣养生王由北京医院通过对120例高血脂、高血粘病例的临床服用、观察，并对血脂指标：总胆固醇、甘油三脂、高密度脂蛋白、TC-HDL-C/HDL-C和血流变学指标：血浆纤维蛋白原、血浆粘度、血小板粘附率、PGI/TXA在治疗前后的测定，这从另一个角度正明本发明所述的富含r-亚麻酸的脂肪酸组合物所具有的广泛的用途；另外，也给需要从本发明所述的脂肪酸组合物提取和/或纯化单一成分提供了原料。

Claims (6)

1、一种富含γ-亚麻酸的脂肪酸组合物，其特征在于所述的组合物在菌丝体中含有大于等于约30％的脂肪。

2、根据权利要求1所述的富含γ-亚麻酸的脂肪酸组合物，其特征在于所述的脂肪酸包括约有1.7～1.9％的肉豆蔻酸；19.9～26.9％的棕榈酸；2.1～3.4％的棕榈烯酸；1～2.1％的硬脂酸；43.5～49.4的油酸；12.1～12.4的亚油酸；4.2～19的γ-亚麻酸。

3、根据权利要求1或2所述的富含γ-亚麻酸的脂肪酸组合物，其特征在于所述的脂肪酸包括约有1.7～1.9％的肉豆蔻酸；19.9～26.9％的棕榈酸；2.1～3.4％的棕榈烯酸；1～2.1％的硬脂酸；43.5～49.4的油酸；12.1～12.4的亚油酸；6～19的γ-亚麻酸。

4、根据权利要求1所述的富含γ-亚麻酸的脂肪酸组合物，其特征在于所述的脂肪酸的酸值小于等于4。

5、一种发酵法生产权利要求1所述的富含γ-亚麻酸的脂肪酸组合物的方法，其特征在于通过毛霉目下有关菌种筛选诱变获得的产γ-亚麻酸的菌种，经土豆培养基(做斜面)培养，将在土豆培养基中经斜面培养的菌种从斜面转到种子瓶(内装种子培养基)，上摇床，25-35℃，24hr，摇床频率为45-50HZ；待种子瓶中生长旺盛时，以10％的接种量接到50L一级种子罐(内装种子培养基)，25-35℃，搅拌通风，培养24-48hr，后转到500L二级种子罐(内装种子培养液)，搅拌通风，培养24-48hr；然后转到5吨发酵罐(内装发酵培养基)，25-35℃，通风搅拌，培养72-96hr，上种子罐、发酵罐期间培养液保持PH值3.7-5.1之间，待发酵液糖度降到1％左右，菌丝体湿重30％以上时，放罐，并进行离心分离，即制得本发明所述的富含γ-亚麻酸的脂肪酸组合物。

6、按权利要求5所述的生产富含γ-亚麻酸的脂肪酸组合物的方法，其特征在于将制得的富含γ-亚麻酸的脂肪酸组合物用蒸馏水清洗，再用切片机切碎，采用真空低温干燥器烘干，真空度0.1个大气压，温度45-65℃，烘4hr，得到含水量在5％以下的富含γ-亚麻酸的脂肪酸组合物。

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