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；藻油與油酸混合質量比為1:1～1:9；脂肪酶占反應體系的質量比例為3%～12%；反應溫度為25～90℃；反應時間為0.5h～10h。現(xiàn)階段我國所用的母乳脂肪替代品大都依賴進口，本技術有利于國內自行大規(guī)模生產研制，減少進口壓力。相比于傳統(tǒng)原料制備的母乳脂肪替代品，本發(fā)明利用來源安全、容易獲得的藻油制備母乳脂肪替代品，產品中富含多不飽和脂肪酸DPA和DHA，更有助于嬰兒生長發(fā)育。
【專利說明】一種脂肪酶促酸解藻油制備母乳脂肪替代品的方法
【技術領域】
[0001]本發(fā)明屬于生物化工【技術領域】，具體涉及一種脂肪酶催化藻油來源甘油三酯轉酯化制備成高營養(yǎng)價值的母乳脂肪替代品的方法。
【背景技術】
[0002]優(yōu)質的母乳脂肪替代品(Human milk fat substitute, HMFS)功能應當與天然母乳脂肪極其類似。眾所周知，嬰幼兒腸道是生長發(fā)育的營養(yǎng)中轉站，其生產發(fā)育所需的營養(yǎng)物質消化、吸收都依賴健康的腸道功能。添加HMFS的配方奶粉，脂肪分子結構發(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；減少營養(yǎng)成分流失，有效提高嬰幼兒對于能量和鈣等礦物質的吸收和利用；促進骨骼發(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。因此，HMFS的化學結構與脂肪酸組成是影響嬰幼兒配方奶粉營養(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:一是來源于動物中的油脂，如豬油、魚油和牛乳脂；二是來源于植物，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、油脂與混合脂肪酸酯交換反應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和制備HMFS的方法；(4)專利EP0376628以植物油為原料，用化學催化劑隨機酯交換制備；(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，這些原材料來源往往受到諸多方面的限制，且營養(yǎng)價值也良莠不齊；制備工藝過程繁瑣，不飽和脂肪酸易氧化，生產成本高；不同國家、地區(qū)、民族、及文化背景等人文因素的影響客觀存在。
[0005]純天然來源的藻油深受人們喜愛，富含營養(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50%以上。DHA，俗稱“腦黃金”，是神經系統(tǒng)細胞生長及維持的基本元素，是大腦和視網膜的重要構成成分。DHA在人體內只能由α-亞麻酸轉化而成，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、無污染、營養(yǎng)價值高、無需額外添加DHA等特點，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，其sn-1，3位含有一定量的棕櫚酸，對嬰幼兒的生長發(fā)育不利，不能直接用作HFMS，需要構建高效、低耗、省時的制備工藝。截至目前，未見報道將容易獲得、食用安全的藻油作為原料酶法酸解定向合成HMFS。
[0006]近年來，低溫微波技術(BioresourceTechnology, 2010, 101(13):4851-4861)和微流控反應器技術(Nature, 2006, 442(7101):368-373)由于微波和微反應器對酶活性具有較大的影響，優(yōu)于傳統(tǒng)間歇式反應器對酶的增強效應，在生物催化與生物合成領域的研究與應用日益受到廣泛關注。與傳統(tǒng)反應器相比，微波場強化和微反應器的高效傳熱和傳質促使酶促反應高效進行，大大提高了目標產物的時空產率，縮短了反應時間(BioresourceTechnology, 2013, 149(0): 367-374)。此外，微反應器可以通過增加反應器微管道的數(shù)量或者長度，從而實現(xiàn)規(guī)?；瓦B續(xù)化的工藝放大。然而，低溫微波技術和微反應器技術在酶法催化天然油脂定向改造，制備HMFS方面未有相關報道。因此，本發(fā)明在間歇式反應器中酶促藻油制備HMFS的同時，將微波和微反應器技術應用到制備富含DHA的HMFS。
[0007]本發(fā)明的目的在于，針對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具有營養(yǎng)價值高、安全可靠和無需額外添加DHA等特點，而且工藝操作簡便，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，將低溫微波技術和微反應器技術應用到酶促轉酯化合成HMFS中，為今后規(guī)模化制備藻油來源的HMFS提供理論基礎和技術支撐，對于國外壟斷產品的國產化、提高富油微藻的資源利用度、延伸我國乳品行業(yè)的產業(yè)鏈具有積極的現(xiàn)實指導意義。

【發(fā)明內容】

[0008]解決的技術問題:本發(fā)明針對用于嬰兒配方食品的現(xiàn)有HMFS及其制備方法的相關問題，以富油微藻為原料，提供一種脂肪酶催化藻油來源甘油三酯轉酯化制備成與母乳脂肪組成接近、高營養(yǎng)價值的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，烘干后將藻粉進行溶劑浸提法，并采用超聲波輔助，功率為200W，然后經過減壓蒸餾，然后離心，得到的粗脂肪進行脫水，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行酶法酯交換反應，所述藻油與脂肪酸混合質量比為1:1~1:9 ;脂肪酶占反應體系的質量比例為3%~12% ;反應溫度為25~90°C ;反應時間為0.5h~10h。酯交換反應后，經減壓蒸餾分離出反應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Lipozyme 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較高，反應終產物中的sn-2位上的棕櫚酸含量也相對較高，可以保證與天然母乳脂肪中sn-2位上棕櫚酸含量相當，即達到40%以上。同時，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，將低溫微波技術和微反應器技術應用到酶促轉酯化合成HMFS中，為今后規(guī)?；苽湓逵蛠碓吹腍MFS提供理論基礎和技術支撐，對于國外壟斷產品的國產化、提高富油微藻的資源利用度、延伸我國乳品行業(yè)的產業(yè)鏈具有積極的現(xiàn)實指導意義。
【具體實施方式】
[0017]下面結合具體實施例，進一步闡述本發(fā)明。應理解，這些實施例僅用于說明本發(fā)明而不用于限制本發(fā)明的范圍。此外應理解，在閱讀了本發(fā)明講授的內容之后，本領域技術人員可以對本發(fā)明作各種改動或修改，這些等價形式同樣落于本申請所附權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HP-1NN0WAX長度為30m，內徑為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，后進樣口最高溫度250°C，后檢測器最高溫度280°C，總計43min，進樣量為1 μ Lo
[0019]其中，產物中得率計算方法為:
[0020]
【權利要求】
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，烘干后將藻粉進行溶劑浸提法，并采用超聲波輔助，功率為200W，然后經過減壓蒸餾，然后離心，得到的粗脂肪進行脫水，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行酶法酯交換反應，所述藻油與脂肪酸混合質量比為1:1~1:9 ;脂肪酶占反應體系的質量比例為3%~12% ;反應溫度為25~90°C ;反應時間為0.5h~10h。酯交換反應后，經減壓蒸餾分離出反應所得到的油脂并精煉，即得母乳脂肪替代物。
2.根據權利要求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.根據權利要求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.根據權利要求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.根據權利要求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】C12P7/64GK103667379SQ201310694776
【公開日】2014年3月26日 申請日期:2013年12月17日 優(yōu)先權日:2013年12月17日
【發(fā)明者】王俊, 王旭東, 劉曦, 趙星宇, 吳福安 申請人:江蘇科技大學