一種脂肪酶促酸解藻油制備母乳脂肪替代品的方法
【專利摘要】一種脂肪酶促酸解藻油制備母乳脂肪替代品的方法，將富含甘油三酯的藻油與油酸混合，在脂肪酶的催化下酸解合成適合嬰幼兒直接使用的母乳脂肪替代品；藻油與油酸混合質(zhì)量比為1:1～1:9；脂肪酶占反應(yīng)體系的質(zhì)量比例為3%～12%；反應(yīng)溫度為25～90℃；反應(yīng)時(shí)間為0.5h～10h。現(xiàn)階段我國(guó)所用的母乳脂肪替代品大都依賴進(jìn)口，本技術(shù)有利于國(guó)內(nèi)自行大規(guī)模生產(chǎn)研制，減少進(jìn)口壓力。相比于傳統(tǒng)原料制備的母乳脂肪替代品，本發(fā)明利用來(lái)源安全、容易獲得的藻油制備母乳脂肪替代品，產(chǎn)品中富含多不飽和脂肪酸DPA和DHA，更有助于嬰兒生長(zhǎng)發(fā)育。
【專利說(shuō)明】一種脂肪酶促酸解藻油制備母乳脂肪替代品的方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明屬于生物化工【技術(shù)領(lǐng)域】，具體涉及一種脂肪酶催化藻油來(lái)源甘油三酯轉(zhuǎn)酯化制備成高營(yíng)養(yǎng)價(jià)值的母乳脂肪替代品的方法。
【背景技術(shù)】
[0002]優(yōu)質(zhì)的母乳脂肪替代品(Human milk fat substitute, HMFS)功能應(yīng)當(dāng)與天然母乳脂肪極其類似。眾所周知，嬰幼兒腸道是生長(zhǎng)發(fā)育的營(yíng)養(yǎng)中轉(zhuǎn)站，其生產(chǎn)發(fā)育所需的營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)消化、吸收都依賴健康的腸道功能。添加HMFS的配方奶粉，脂肪分子結(jié)構(gòu)發(fā)生改變，能有效降低發(fā)生鈣皂的可能，從而軟化大便，減少嬰幼兒腸道不通暢甚至發(fā)生便秘的幾率；減少營(yíng)養(yǎng)成分流失，有效提高嬰幼兒對(duì)于能量和鈣等礦物質(zhì)的吸收和利用；促進(jìn)骨骼發(fā)育，能有效降低鈣皂形成，不影響鈣的吸收，使鈣在骨骼中充分沉淀，從而更好支持嬰幼兒體格和骨骼自然成長(zhǎng)。因此，HMFS的化學(xué)結(jié)構(gòu)與脂肪酸組成是影響嬰幼兒配方奶粉營(yíng)養(yǎng)功能的重要因素。
[0003]目前，人工合成的HMFS的原料主要有以下一種或多種油脂的混合而制備:一是來(lái)源于動(dòng)物中的油脂，如豬油、魚油和牛乳脂；二是來(lái)源于植物，如棕櫚油、高油酸葵花籽油、低芥酸菜籽油、大豆油、棕仁油、椰子油、紅花油等多種油料。合成方法主要有物理混合法、化學(xué)催化和酶法合成。其中，在脂肪酶催化下，混合油脂的酯交換反應(yīng)、油脂與混合脂肪酸酯交換反應(yīng)這兩種工藝由于其高度的選擇性和高效性而被推薦利用。
[0004]按上述分類方法，HMFS的制備工藝研究現(xiàn)狀如下:(1)專利CN102229866A公開了一種以豬油為原料，經(jīng)除膽固醇后與油酸在Sn-1，3位專一性脂肪酶作用下制備1，3- 二油酸-2-棕櫚酸甘油三酯；(2)專利CN101940241A公開了一種以湄公河三角洲鯰魚油脂及應(yīng)用及制備HMFS的方法；(3)專利US5，601，860公開了一種將棕櫚油和大豆油調(diào)和制備HMFS的方法；(4)專利EP0376628以植物油為原料，用化學(xué)催化劑隨機(jī)酯交換制備；(5)專利 CN102776077A、US4876107、US5658768、EP0496456 和 W01994/268551 公開了以普通植物油(如棕櫚油、大豆油等)為原料與脂`肪酸酯交換合成HMFS的方法。綜上，這些原材料來(lái)源往往受到諸多方面的限制，且營(yíng)養(yǎng)價(jià)值也良莠不齊；制備工藝過程繁瑣，不飽和脂肪酸易氧化，生產(chǎn)成本高；不同國(guó)家、地區(qū)、民族、及文化背景等人文因素的影響客觀存在。
[0005]純天然來(lái)源的藻油深受人們喜愛，富含營(yíng)養(yǎng)豐富的多不飽和脂肪酸(EuropeanJournal of Lipid Science and Technology, 2013，115 (9):965_976)。其中，裂殖壺藻(Schizochytrium sp.)和雙鞭甲藻(Crypthecodinium cohnii)油中含有豐富的二十二碳六烯酸(Docosahexaenoic acid, DHA)、二十二碳五烯酸(Docosapentenoic acid, DPA)等ω-3不飽和脂肪酸，含量高達(dá)50%以上。DHA，俗稱“腦黃金”，是神經(jīng)系統(tǒng)細(xì)胞生長(zhǎng)及維持的基本元素，是大腦和視網(wǎng)膜的重要構(gòu)成成分。DHA在人體內(nèi)只能由α-亞麻酸轉(zhuǎn)化而成，或者從食物中直接獲得。目前富油微藻可在人工控制條件下大規(guī)模發(fā)酵培養(yǎng)，分離制備的藻油安全可靠、無(wú)污染、營(yíng)養(yǎng)價(jià)值高、無(wú)需額外添加DHA等特點(diǎn)，是制備HMFS的理想油脂原料。但是，藻油由于其甘油三酯中脂肪酸組成及分布的自身特點(diǎn)，其sn-1，3位含有一定量的棕櫚酸，對(duì)嬰幼兒的生長(zhǎng)發(fā)育不利，不能直接用作HFMS，需要構(gòu)建高效、低耗、省時(shí)的制備工藝。截至目前，未見報(bào)道將容易獲得、食用安全的藻油作為原料酶法酸解定向合成HMFS。
[0006]近年來(lái)，低溫微波技術(shù)(BioresourceTechnology, 2010, 101(13):4851-4861)和微流控反應(yīng)器技術(shù)(Nature, 2006, 442(7101):368-373)由于微波和微反應(yīng)器對(duì)酶活性具有較大的影響，優(yōu)于傳統(tǒng)間歇式反應(yīng)器對(duì)酶的增強(qiáng)效應(yīng)，在生物催化與生物合成領(lǐng)域的研究與應(yīng)用日益受到廣泛關(guān)注。與傳統(tǒng)反應(yīng)器相比，微波場(chǎng)強(qiáng)化和微反應(yīng)器的高效傳熱和傳質(zhì)促使酶促反應(yīng)高效進(jìn)行，大大提高了目標(biāo)產(chǎn)物的時(shí)空產(chǎn)率，縮短了反應(yīng)時(shí)間(BioresourceTechnology, 2013, 149(0): 367-374)。此外，微反應(yīng)器可以通過增加反應(yīng)器微管道的數(shù)量或者長(zhǎng)度，從而實(shí)現(xiàn)規(guī)?；瓦B續(xù)化的工藝放大。然而，低溫微波技術(shù)和微反應(yīng)器技術(shù)在酶法催化天然油脂定向改造，制備HMFS方面未有相關(guān)報(bào)道。因此，本發(fā)明在間歇式反應(yīng)器中酶促藻油制備HMFS的同時(shí)，將微波和微反應(yīng)器技術(shù)應(yīng)用到制備富含DHA的HMFS。
[0007]本發(fā)明的目的在于，針對(duì)用于嬰兒配方食品的現(xiàn)有HMFS及其制備方法存在的上述問題，提供一種將藻油酶法制備HMFS的方法。所采用的基于酶促藻油酸解合成的HMFS具有營(yíng)養(yǎng)價(jià)值高、安全可靠和無(wú)需額外添加DHA等特點(diǎn)，而且工藝操作簡(jiǎn)便，可明顯提高藻油甘油三酯Sn-1，3位不飽和脂肪酸的含量分布。更重要的是，將低溫微波技術(shù)和微反應(yīng)器技術(shù)應(yīng)用到酶促轉(zhuǎn)酯化合成HMFS中，為今后規(guī)?；苽湓逵蛠?lái)源的HMFS提供理論基礎(chǔ)和技術(shù)支撐，對(duì)于國(guó)外壟斷產(chǎn)品的國(guó)產(chǎn)化、提高富油微藻的資源利用度、延伸我國(guó)乳品行業(yè)的產(chǎn)業(yè)鏈具有積極的現(xiàn)實(shí)指導(dǎo)意義。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0008]解決的技術(shù)問題:本發(fā)明針對(duì)用于嬰兒配方食品的現(xiàn)有HMFS及其制備方法的相關(guān)問題，以富油微藻為原料，提供一種脂肪酶催化藻油來(lái)源甘油三酯轉(zhuǎn)酯化制備成與母乳脂肪組成接近、高營(yíng)養(yǎng)價(jià)值的DHA型HMFS的方法，選擇性富集甘油三酯中Sn-1，3位上DHA等不飽和脂肪酸的含量，制備出的HMFS不用再額外添加DHA。
[0009]技術(shù)方案:一種脂肪酶促酸解藻油制備母乳脂肪替代品的方法，步驟為:
[0010] 1)藻粉中提取富含甘油三酯的藻油:將微藻粉原料清洗，烘干后將藻粉進(jìn)行溶劑浸提法，并采用超聲波輔助，功率為200W，然后經(jīng)過減壓蒸餾，然后離心，得到的粗脂肪進(jìn)行脫水，然后精煉，即得富含甘油三酯的藻油；
[0011]2)脂肪酶催化藻油酸解合成母乳脂肪替代品:將步驟1)得到的富含甘油三酯的藻油在脂肪酶催化下與脂肪酸為底物進(jìn)行酶法酯交換反應(yīng)，所述藻油與脂肪酸混合質(zhì)量比為1:1~1:9 ;脂肪酶占反應(yīng)體系的質(zhì)量比例為3%~12% ;反應(yīng)溫度為25~90°C ;反應(yīng)時(shí)間為0.5h~10h。酯交換反應(yīng)后，經(jīng)減壓蒸餾分離出反應(yīng)所得到的油脂并精煉，即得母乳脂肪替代物。
[0012]所述溶劑為乙醚、乙醇、正丁醇、丙酮、正己烷、環(huán)己烷、石油醚、氯仿、乙酸乙酯或乙酸丁酯。
[0013]所述微藻種類為裂殖壺菌(Schizochytrium sp.)、雙鞭甲藻(Crypthecodiniumcohnii)、小球藻(Chorella spp.)。
[0014]所述脂肪酶為L(zhǎng)ipozyme RM IM、Lipozyme IM60、Lipozyme IM20、Lipase SP435、Lipase SP382、Candida rugosa lipase、Lipase MC7、Lipozyme TL IM、Novozym435>Candida antarctica lipase B、R275A lipase 或豬膜脂肪酶。
[0015]所述脂肪酸為油酸。
[0016]有益效果:本發(fā)明采用sn-1，3位特異性脂肪酶催化藻油和脂肪酸定向合成HMFS。由于藻油甘油三酯sn-2位上的棕櫚酸含量相對(duì)較高，反應(yīng)終產(chǎn)物中的sn-2位上的棕櫚酸含量也相對(duì)較高，可以保證與天然母乳脂肪中sn-2位上棕櫚酸含量相當(dāng)，即達(dá)到40%以上。同時(shí)，藻油甘油三酯sn-1，3位上富含DPA和DHA，即這種母乳脂肪替代物產(chǎn)品添加到配方奶粉中，則不需要再額外添加游離的DPA和DHA。更重要的是，將低溫微波技術(shù)和微反應(yīng)器技術(shù)應(yīng)用到酶促轉(zhuǎn)酯化合成HMFS中，為今后規(guī)模化制備藻油來(lái)源的HMFS提供理論基礎(chǔ)和技術(shù)支撐，對(duì)于國(guó)外壟斷產(chǎn)品的國(guó)產(chǎn)化、提高富油微藻的資源利用度、延伸我國(guó)乳品行業(yè)的產(chǎn)業(yè)鏈具有積極的現(xiàn)實(shí)指導(dǎo)意義。
【具體實(shí)施方式】
[0017]下面結(jié)合具體實(shí)施例，進(jìn)一步闡述本發(fā)明。應(yīng)理解，這些實(shí)施例僅用于說(shuō)明本發(fā)明而不用于限制本發(fā)明的范圍。此外應(yīng)理解，在閱讀了本發(fā)明講授的內(nèi)容之后，本領(lǐng)域技術(shù)人員可以對(duì)本發(fā)明作各種改動(dòng)或修改，這些等價(jià)形式同樣落于本申請(qǐng)所附權(quán)利要求書所限定的范圍。
[0018]脂肪酸的定性定量分析采用高效氣相色譜。條件為:Agilent6820氣相色譜儀，色譜柱型號(hào)HP-1NN0WAX長(zhǎng)度為30m，內(nèi)徑為0.25 μ m，采用梯度升溫方式，初始溫度80°C，柱箱最高溫度250°C，后進(jìn)樣口最高溫度250°C，后檢測(cè)器最高溫度280°C，總計(jì)43min，進(jìn)樣量為1 μ Lo
[0019]其中，產(chǎn)物中得率計(jì)算方法為:
[0020]
【權(quán)利要求】
1.一種脂肪酶促酸解藻油制備母乳脂肪替代品的方法，其特征在于步驟為:1)藻粉中提取富含甘油三酯的藻油:將微藻粉原料清洗，烘干后將藻粉進(jìn)行溶劑浸提法，并采用超聲波輔助，功率為200W，然后經(jīng)過減壓蒸餾，然后離心，得到的粗脂肪進(jìn)行脫水，然后精煉，即得富含甘油三酯的藻油；2)脂肪酶催化藻油酸解合成母乳脂肪替代品:將步驟1)得到的富含甘油三酯的藻油在脂肪酶催化下與脂肪酸為底物進(jìn)行酶法酯交換反應(yīng)，所述藻油與脂肪酸混合質(zhì)量比為1:1~1:9 ;脂肪酶占反應(yīng)體系的質(zhì)量比例為3%~12% ;反應(yīng)溫度為25~90°C ;反應(yīng)時(shí)間為0.5h~10h。酯交換反應(yīng)后，經(jīng)減壓蒸餾分離出反應(yīng)所得到的油脂并精煉，即得母乳脂肪替代物。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種脂肪酶促酸解藻油制備母乳脂肪替代品的方法，其特征在于所述溶劑為乙醚、乙醇、正丁醇、丙酮、正己烷、環(huán)己烷、石油醚、氯仿、乙酸乙酯或乙酸丁酯。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種脂肪酶促酸解藻油制備母乳脂肪替代品的方法，其特征在于所述微藻種類為裂殖壺菌(Schizochytrium sp.)、雙鞭甲藻(Crypthecodiniumcohnii)或小球藻(Chorella spp.)。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種脂肪酶促酸解藻油制備母乳脂肪替代品的方法，其特征在于所述脂肪酶為 Lipozyme RM IM、Lipozyme IM60、Lipozyme IM20、Lipase SP435、LipaseSP382、Candida rugosa lipase、Lipase MC7、Lipozyme TL IM、Novozym435> Candidaantarctica lipase B、R275A lipase 或豬膜脂肪酶。
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種脂肪酶促酸解藻油制備母乳脂肪替代品的方法，其特征在于所述脂肪酸為油酸。
【文檔編號(hào)】C12P7/64GK103667379SQ201310694776
【公開日】2014年3月26日 申請(qǐng)日期:2013年12月17日 優(yōu)先權(quán)日:2013年12月17日
【發(fā)明者】王俊, 王旭東, 劉曦, 趙星宇, 吳福安 申請(qǐng)人:江蘇科技大學(xué)