CN105821089A - 一种酶法合成中长链结构甘油三酯的方法 - Google Patents

一种酶法合成中长链结构甘油三酯的方法 Download PDF

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Abstract

本发明公开了一种酶法合成中长链结构甘油三酯的方法，将长链甘油三酯和中链甘油三酯按一定质量比混合，在无溶剂体系下，加入脂肪酶，在一定温度下搅拌反应一段时间，进行酯交换反应，得到含有中长碳链结构甘油三酯的产物。本发明提供的合成方法反应速率快，转化率高，反应条件温和，是一种高效、快速、符合绿色化学、便于大规模工业化推广的合成方法，其应用潜力巨大。

Description

一种酶法合成中长链结构甘油三酯的方法
技术领域
本发明属于油脂合成技术领域，具体涉及一种酶法合成中长链结构甘油三酯的方法。
背景技术
中长链结构甘油三酯(MLCT)是通过酯化或酯交换方式合成的结构甘油三酯，其甘油骨架上连接的脂肪酸中同时含有中碳链脂肪酸和长碳链脂肪酸。其中，中链脂肪酸是指碳数从C6～C12的脂肪酸，主要来自于棕榈油、椰子油，它具有独特的消化代谢特点：在体内由门静脉直接进入血液，可以更快速的水解和吸收；不会在脂肪组织贮存和肝脏积累；代谢生成的酮体物质对机体免疫功能具有促进作用；不依赖于肉毒碱直接进线粒体进行氧化分解；在体内转运不需要白蛋白的参与。但中链脂肪酸不是必需脂肪酸，大量摄入后会导致酮体过量中毒，不能取代长碳链脂肪酸。MLCT可以实现脂肪酸的同步运输，可以将中碳链脂肪酸在一个更可控制的水解速率释放到血液中，减轻了中碳链脂肪酸的毒性；不仅能提供必需脂肪酸，且能提高对长碳链脂肪酸的吸收利用。MLCT具有快速供能，减少脂肪积累，利于体重控制的特点，同时具有烟点低，不易起泡的优良煎炸特性。目前，MLCT广泛应用于制药、食品等行业。
其制备方法通常有以下几种途径：
(1)化学法合成。
化学酯交换一般指在以碱金属、碱金属氢氧化物等作为催化剂下进行的，其优势是价格低廉，工艺成熟，可实现大规模生产。但化学法存在反应温度高，随机性强，特异性弱，产物难以控制，因而不能把所需脂肪酸结合到甘油三酯特定的位置上的缺点。
(2)直接酯化法
直接酯化法是指甘油分子和长链脂肪酸以及中链脂肪酸在特异性脂肪酶催化下生产结构脂质和水，该法的主要缺点是必须随时地除去酯化反应过程中生成的水，以防止产品水解导致结构脂质的产率降低，因此该方法在应用方面受到了限制。
(3)酸解法
酸解法是指游离脂肪酸与甘油三酯上的酰基在脂肪酶的作用下进行反应，此方法中多采用sn1,3特异性脂肪酶作为催化剂，在保持原有油脂sn2位上的脂肪酸不变，在sn1,3位上***具有特殊功能的脂肪酸形成结构脂质。但是反应需要加入过量脂肪酸，脂肪酸价格高，会增加成本与后续分离操作难度。
(4)酯交换法
酯交换法是指在特异性脂肪酶催化作用下，两种不同组成的甘油三酯或甘油三酯与简单脂肪酸酯之间发生的反应，酯类分子间的酰基发生交换而得到目的结构脂质的方法。酯交换的原料可以是价格相对便宜的天然油脂，成本降低，同时反应条件易于控制，工艺简单，是生产非特异构型结构脂的最佳方法。MLCT消化代谢的独特优势，在临床医用营养补充剂领域应用广泛。随着食品营养学和油脂营养科学的发展，在食用领域，MLCT除了为人们提供必需的能量和营养外，还可潜在的治疗和预防某些疾病，具有重要的实际意义和应用潜力。因此有必要研究生产MLCT的低成本、工艺简单的生产方法，其中使用低价的天然油脂或者含有特殊营养价值的脂肪酸(EPA、DHA)的天然油脂为原料，选择具有操作简单，易于分离的酯交换方式是优选方法。
发明内容
本部分的目的在于概述本发明的实施例的一些方面以及简要介绍一些较佳实施例。在本部分以及本申请的说明书摘要和发明名称中可能会做些简化或省略以避免使本部分、说明书摘要和发明名称的目的模糊，而这种简化或省略不能用于限制本发明的范围。
鉴于上述和/或现有合成中长链结构甘油三酯的方法中存在的问题，提出了本发明。
因此，本发明目的是，克服现有常规化学法合成的不足，提供一种在有机单相体系中用生物酶催化合成中长链结构甘油三酯的方法。
为解决上述技术问题，根据本发明的一个方面，本发明提供了如下技术方案：一种酶法合成中长链脂肪酸结构甘油三酯的方法，其特征在于，包括，将长链甘油三酯和中链甘油三酯按质量比1：0.2～5混合，在无溶剂体系下，加入脂肪酶，在温度为40～100℃、搅拌转速为50～800r/min的条件下搅拌反应0.5～15h，得到含有中长碳链结构甘油三酯的产物。
作为本发明所述酶法合成中长链结构甘油三酯的方法的一种优选方案，其中：所述长链甘油三酯包括菜籽油、大豆油、花生油、玉米油、茶籽油、红花籽油、橄榄油、米糠油、高油酸葵花籽油、鱼油或藻油中的一种或几种。
作为本发明所述酶法合成中长链结构甘油三酯的方法的一种优选方案，其中：所述藻油包括富含花生四烯酸的藻油或富含二十二碳六烯酸的藻油。
作为本发明所述酶法合成中长链结构甘油三酯的方法的一种优选方案，其中：所述中链甘油三酯为C6～C12脂肪酸的酰基甘油三酯包括，己酸甘油三酯、辛酸甘油三酯、癸酸甘油三酯、辛癸酸甘油三酯、月桂酸甘油三酯中的一种或几种。
作为本发明所述酶法合成中长链结构甘油三酯的方法的一种优选方案，其中：所述将长链甘油三酯和中链甘油三酯按质量比1：0.2～5混合优选为将长链甘油三酯和中链甘油三酯按质量比1:0.4～1混合。
作为本发明所述酶法合成中长链结构甘油三酯的方法的一种优选方案，其中：所述脂肪酶包括固定化酶LipozymeRMIM、固定化酶NS40086、固定化酶LipozymeTLIM、固定化酶Novozym435、固定化酶Lipozyme435中的一种或几种，其加入量占甘油三酯总质量的1％～15％。
作为本发明所述酶法合成中长链结构甘油三酯的方法的一种优选方案，其中：所述加入量占甘油三酯总质量的1％～15％优选为5～10％。
作为本发明所述酶法合成中长链结构甘油三酯的方法的一种优选方案，其中：所述温度为40～100℃优选为50～80℃。
作为本发明所述酶法合成中长链结构甘油三酯的方法的一种优选方案，其中：所述搅拌转速为50～800r/min优选为200～500r/min。
作为本发明所述酶法合成中长链结构甘油三酯的方法的一种优选方案，其中：所述反应0.5～15h优选为1～5h。
本发明所具有的有益效果为，本发明所提供的酶法合成中长链结构甘油三酯的方法，是通过利用酶法制备的特异性与高效性并通过优选优化物料因素、反应条件因素，使得本发明拥有反应条件温和、反应高效以及工艺简单的优势，能达到常规化学法合成所不具备的效果。同时，本发明不引入多余的有机试剂，增加了酶与底物的相互作用，提高了反应效率；使用价格较低的天然油脂，所选用脂肪酶可回收利用，成本大大降低；制备过程中没有副产物的产生，降低了后续纯化操作的难度。由此可见，本发明提供的合成方法反应速率快，转化率高，反应条件温和，是一种高效、快速、符合绿色化学、便于大规模工业化推广的合成方法。
附图说明
为了更清楚地说明本发明实施例的技术方案，下面将对实施例描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动性的前提下，还可以根据这些附图获得其它的附图。其中：
图1为实施例1的大豆油和辛癸酸甘三酯酶法酯交换反应原料混合物的反相液相色谱。
图2为实施例1的大豆油和辛癸酸甘三酯酶法酯交换反应产物的反相液相色谱。
图3为实施例5的高油酸葵花籽油和癸酸甘油酯酶法酯交换反应产物的反相液相色谱。
具体实施方式
为使本发明的上述目的、特征和优点能够更加明显易懂，下面结合具体实施例对本发明的具体实施方式做详细的说明。
在下面的描述中阐述了很多具体细节以便于充分理解本发明，但是本发明还可以采用其他不同于在此描述的其它方式来实施，本领域技术人员可以在不违背本发明内涵的情况下做类似推广，因此本发明不受下面公开的具体实施例的限制。
其次，此处所称的“一个实施例”或“实施例”是指可包含于本发明至少一个实现方式中的特定特征、结构或特性。在本说明书中不同地方出现的“在一个实施例中”并非均指同一个实施例，也不是单独的或选择性的与其他实施例互相排斥的实施例。
实施例1
间歇式酶反应在分批式搅拌罐反应釜中进行，大豆油和辛癸酸甘三酯按质量比为6:4，无溶剂体系下，加入8％固定化脂肪酶Lipozyme435，常压85℃下搅拌反应3h，搅拌速度为400r/min，反应结束后，4000r/min条件下离心10min除去脂肪酶，得到中长链结构甘油三酯，经HPLC分析，中长链结构甘油三酯的含量达到82.26％。
实施例2
间歇式酶反应在分批式搅拌罐反应釜中进行，菜籽油和辛癸酸甘三酯按质量比为1:1，在无溶剂体系下，加入5％固定化脂肪酶Novozym435，常压80℃下搅拌反应4h，搅拌速度为300r/min，反应结束后，4000r/min条件下离心10min除去脂肪酶，得到中长链结构甘油三酯，经HPLC分析，中长链结构甘油三酯的含量达到73.26％。
实施例3
间歇式酶反应在分批式搅拌罐反应釜中进行，鱼油和辛酸甘三酯按质量比为1:2，在无溶剂体系下，加入10％固定化脂肪酶NS40086，常压60℃下搅拌反应2h，搅拌速度为500r/min，反应结束后，4000r/min条件下离心10min除去脂肪酶，得到中长链结构甘油三酯，经HPLC分析，中长链结构甘油三酯的含量达到65.82％。
实施例4
间歇式酶反应在分批式搅拌罐反应釜中进行，二十二碳六烯酸(DHA)的藻油和癸酸甘油三酯按质量比为1:3，在无溶剂体系下，加入6％固定化脂肪酶LipozymeRMIM，常压55℃下搅拌反应4h，搅拌速度为400r/min，反应结束后，4000r/min条件下离心10min除去脂肪酶，得到富含二十二碳六烯酸(DHA)的中长链结构甘油三酯，经HPLC分析，中长链结构甘油三酯的含量达到56.45％。
实施例5
间歇式酶反应在分批式搅拌罐反应釜中进行，高油酸葵花籽油和癸酸甘油酯按质量比为3:1，无溶剂体系下，加入5％固定化脂肪酶LipozymeTLIM，常压50℃下搅拌反应3h，搅拌速度为400r/min，反应结束后，4000r/min条件下离心10min除去脂肪酶，得到中长链结构甘油三酯，经HPLC分析，中长链结构甘油三酯的含量达到59.28％。
实施例6
间歇式酶反应在分批式搅拌罐反应釜中进行，富含花生四烯酸(ARA)的藻油和己酸甘油三酯按质量比为2:1，无溶剂体系下，加入10％固定化脂肪酶Lipozyme435，常压70℃下搅拌反应5h，搅拌速度为300r/min，反应结束后，4000r/min条件下离心10min除去脂肪酶，得到富含花生四烯酸(ARA)的中长链结构甘油三酯，经HPLC分析，中长链结构甘油三酯的含量达到78.33％。
由此可见，本发明利用酶的特异性与高效性催化酯交换反应，同时发挥有机单相体系的优势，使得反应效率高，工艺简单，无副产物生成，降低了后续纯化操作的难度，适合随机中长链结构甘油三酯的大规模工业化生产推广；原料为天然植物油，价格低，安全性高，同时，通过对酶的回收利用可大大降低成本。可见，本发明是一种高效、快速、符合绿色化学、便于大规模工业化推广的合成方法，其应用前景十分广阔。
应说明的是，以上实施例仅用以说明本发明的技术方案而非限制，尽管参照较佳实施例对本发明进行了详细说明，本领域的普通技术人员应当理解，可以对本发明的技术方案进行修改或者等同替换，而不脱离本发明技术方案的精神和范围，其均应涵盖在本发明的权利要求范围当中。

Claims (10)

1.一种酶法合成中长链脂肪酸结构甘油三酯的方法，其特征在于：包括，
将长链甘油三酯和中链甘油三酯按质量比1：0.2～5混合，在无溶剂体系下，加入脂肪酶，在温度为40～100℃、搅拌转速为50～800r/min的条件下搅拌反应0.5～15h，得到含有中长碳链结构甘油三酯的产物。
2.如权利要求1所述的酶法合成中长链结构甘油三酯的方法，其特征在于：所述长链甘油三酯包括菜籽油、大豆油、花生油、玉米油、茶籽油、红花籽油、橄榄油、米糠油、高油酸葵花籽油、鱼油或藻油中的一种或几种。
3.如权利要求2所述的酶法合成中长链结构甘油三酯的方法，其特征在于：所述藻油包括富含花生四烯酸的藻油或富含二十二碳六烯酸的藻油。
4.如权利要求1或2所述的酶法合成中长链结构甘油三酯的方法，其特征在于：所述中链甘油三酯为C6～C12脂肪酸的酰基甘油三酯包括，己酸甘油三酯、辛酸甘油三酯、癸酸甘油三酯、辛癸酸甘油三酯、月桂酸甘油三酯中的一种或几种。
5.如权利要求1或2所述的酶法合成中长链结构甘油三酯的方法，其特征在于：所述将长链甘油三酯和中链甘油三酯按质量比1：0.2～5混合优选为将长链甘油三酯和中链甘油三酯按质量比1:0.4～1混合。
6.如权利要求1或2所述的酶法合成中长链结构甘油三酯的方法，其特征在于：所述脂肪酶包括固定化酶LipozymeRMIM、固定化酶NS40086、固定化酶LipozymeTLIM、固定化酶Novozym435、固定化酶Lipozyme435中的一种或几种，其加入量占甘油三酯总质量的1％～15％。
7.如权利要求6所述的酶法合成中长链结构甘油三酯的方法，其特征在于：所述加入量占甘油三酯总质量的1％～15％优选为5～10％。
8.如权利要求1或2所述的酶法合成中长链结构甘油三酯的方法，其特征在于：所述温度为40～100℃优选为50～80℃。
9.如权利要求1或2所述的酶法合成中长链结构甘油三酯的方法，其特征在于：所述搅拌转速为50～800r/min优选为200～500r/min。
10.如权利要求1或2所述的酶法合成中长链结构甘油三酯的方法，其特征在于：所述反应0.5～15h优选为1～5h。
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