一种富含OPL和OPO的油脂的制备方法及其产品

摘要

本发明公开了一种富含OPL和OPO的油脂的制备方法，包括如下步骤：（1）制备OPO或LPL：按照PPP与油酸/亚油酸=1:3‑1:5，将PPP原料和油酸/亚油酸混合，加入脂肪酶和溶剂，在一定温度，一定时间下搅拌或连续流进行酶促酯交换反应，经纯化除去脂肪酸后得到富含OPO/LPL的油脂；（2）制备富含OPO和OPL的油脂：将上述富含OPO/LPL的油脂按照一定比例与亚油酸/油酸混合，加入脂肪酶和溶剂，在一定温度下搅拌或连续流进行酶促酯交换反应，经纯化除去脂肪酸后得到富含OPO和OPL的油脂。本发明以廉价易得的甘油、棕榈酸、油酸、亚油酸为原料，通过制备中间产物OPO/LPL，可获得同时富含OPO和OPL油脂，具有合成产物成分相对简单，目标产物含量可控等优点。

说明书

技术领域

本发明涉及一种富含OPL和OPO的油脂的制备方法及其产品，属于结构酯和食品添加剂制备领域。

背景技术

1,3-二油酸-2-棕榈酸甘油三酯(OPO)作为一种营养强化剂主要用于婴幼儿配方食品。对婴幼儿来说，母乳是生长发育过程中最理想的食物来源。但由于某些特殊的原因无法进行母乳喂养时，婴幼儿配方奶粉是一种较为理想的选择。乳脂肪作为母乳的重要组成成分，虽然只占母乳成分中的3-5％左右，却为婴幼儿提供了50％～60％的能量，是婴儿成长所需能量的主要来源。母乳脂肪中98％以上是甘油三酯，母乳中70％的棕榈酸位于甘油三酯的sn-2位，棕榈酸位于sn-2位上的甘油酯能以单甘酯的形式被吸收。而普通植物油的棕榈酸分布在甘油骨架上的sn-1,3位，经人体胰酯酶水解后会生成游离的棕榈酸并与体内的钙镁离子结合排出体外，导致棕榈酸和钙质的流失。然而，在北京、湖北、四川等地区发现天然母乳中1-油酸-2-棕榈酸-3亚油酸(OPL)的含量高于OPO。因此，提供一种人工合成OPL的方法，对模拟人乳脂肪具有重要意义。根据孕妇或乳母的饮食不同，其母乳脂结构和组成也有较大差异，但主要是富含OPO和OPL这两种结构酯，两者的比例也具有较大差异。目前已有大量文献制备1,3-二油酸-2-棕榈酸甘油三酯(OPO)的方法，但制备同时富含OPO和1-油酸-2-棕榈酸-3亚油酸甘油三酯(OPL)两种结构酯的母乳脂替代品还鲜有报道，发明专利申请CN 109468349A和CN109566769A分别公开了一种制备OPL和富含OPO/OPL油脂组合物的方法，均是以高纯度的三棕榈酸甘油酯为原料，该原料无法直接获取，需要多步制备纯化才能得到；普遍采用“一锅法”，即把三棕榈酸甘油酯(PPP)和油酸、亚油酸等原料同时加入一起反应，极易产生LPL(1,3-二亚油酸-2-棕榈酸甘油三酯)，OOO，LLL，LOL，OLO，PPO，PPL等大量不同结构的副产物；无法精准制备富含OPO、OPL两种活性结构酯的油脂，难以得到较高含量的OPL和OPO油脂，更无法实现OPO/OPL两者比例的调控。

发明内容

本发明所要解决的技术问题是针对上述技术存在的不足而提供一种高纯度OPO和OPL的制备方法，具有产物相对简单、目标物含量可控等优点。

为解决上述技术问题，本发明提供了如下技术方案：

一种富含OPO和OPL的制备方法，包括如下步骤：

(1)制备PPP结构酯：甘油和棕榈酸在酸催化下发生酯化反应，获得高纯度PPP原料(>70％)；或采用棕榈油硬酯进行化学随机重排，获得PPP原料；

(2)制备OPO或LPL：按照PPP∶油酸＝1:3-1:8，将PPP原料和油酸混合，加入脂肪酶和溶剂，在一定温度，一定时间下搅拌发生酯交换反应，经纯化除去脂肪酸后得到富含OPO的油脂(OPO含量大于60％)；

或者，按照PPP∶亚油酸＝1:3-1::8，将PPP原料和亚油酸混合，加入脂肪酶和溶剂，在一定温度，一定时间下搅拌发生酯交换反应，经纯化除去脂肪酸后得到富含LPL的油脂(LPL的含量大于60％)；

(3)制备富含OPL的结构酯：将上述富含OPO的油脂按照一定比例与亚油酸混合，加入脂肪酶和溶剂，在一定温度下搅拌反应一定时间，经纯化除去脂肪酸后得到富含OPO和OPL的油脂；

或者，将上述富含LPL的油脂按照一定比例与油酸混合，加入脂肪酶和溶剂，在一定温度下搅拌反应一定时间，经纯化除去脂肪酸后得到富含OPO和OPL的油脂。

按上述方案，油酸来自高油酸菜籽油、花生油、葵花油水解产物等；亚油酸来自葵花籽油，大豆油的水解产物等。

按上述方案，步骤(1)所述甘油和棕榈酸反应，催化剂为硫酸、对甲苯磺酸等酸性催化剂，反应温度为90-110℃，时间1-2小时。

按上述方案，步骤(1)所述棕榈酸硬酯，脂肪酸含量大于70％，碱催化剂为乙醇钠、甲醇钠等，反应温度60-80℃，时间1-2小时。

按上述方案，步骤(2)中脂肪酶加入量为底物总质量的3％-8％，反应温度50-70℃，搅拌速度为100-300转/分。

按上述方案，步骤(2)和(3)所述脂肪酶来源包括南极假丝酵母，解脂假丝酵母，洋葱伯克霍尔德氏菌，猪胰腺酶等一种或几种。

按上述方案，步骤(3)所述脂肪酶加入量为总质量3％-8％。

按上述方案，采取的反应方法包括搅拌反应，也可采用连续流反应，反应温度均为50℃-70℃，搅拌速度均为100-300rpm，反应均为3-10h；其中，连续流反应的流速为10-100mL/min。其中，连续流反应，是将脂肪酶固定化后，填充到内径为10-40cm含有夹套的不锈钢柱管中，柱管内部中有盘管，采用循环水浴保证柱管内温度恒定，在蠕动泵或齿轮泵的驱动下，将原料液以10-150mL/min的流速流过酶反应器，反应柱温度50-65℃。

按上述方案，步骤(2)所述的纯化方法是通过分子蒸馏，真空度小于20Pa，温度180-240℃，刮膜速度200-400rpm，除去反应体系中的游离脂肪酸。

按上述方案，反应体系包括正己烷、异辛烷、正丁烷等非水体系；原料中添加缓冲溶液形成的乳液反应体系；也可以使用无溶剂，即采用原料油酸或亚油酸作为溶剂；

与现有技术相比，本发明的有益效果是：

1.本发明通过合成中间产物OPO/LPL，避免了一锅法制备OPL中其它副产物的生成，提高了目标产物OPL和OPO的含量，所得的产物主要含有OPO和OPL都是母乳结构酯中最主要的两种成分，OPO和OPL的总含量介于30％-60％之间，PPP含量小于5％，OPO和OPL的质量比例在3:1-1:3范围内；

2.本发明通过控制油酸/亚油酸的添加量、反应时间、温度等参数，可简单、准确的控制产物中OPO和OPL的比例，为不同结构酯组成的母乳脂替代物的开发提供了可靠方法；

3.本发明主要采用酶法制备，反应条件温和；可采用连续流酶法反应，操作程序简单，易于规模化和自动化，可以保证产品品质和质量稳定性。

附图说明

图1为实施例3和5所制备的油脂产物中OPO和OPL的色谱图，其中a-实施例3，b-实施例5。

具体实施方式

为了更好地理解本发明，下面结合具体实施例进一步阐明本发明的内容，但本发明不仅仅局限于下面的实施例。

实施例1

一种富含OPO和OPL油脂的制备方法，具体包括如下步骤：

(1)制备PPP结构酯：以甘油:棕榈酸的摩尔比为1:5，加入催化剂对甲苯磺酸(占反应底物总重量的0.5％)置于烧瓶中，搅拌速度200rpm，反应温度90℃，反应时间2h，反应期间不断通入氮气作为保护气体，反应完成后分离纯化获得高纯度PPP原料；

经液相检测，反应产物中PPP的含量为85％(含量以质量百分比计)；

(2)制备OPO的结构酯：按照PPP∶油酸的摩尔比为1:3，将PPP原料和油酸混合，加入底物质量3％南极假丝酵母脂肪酶和底物质量10倍的正己烷，在50℃，搅拌速率100rpm下发生酯交换反应10h，经分子蒸馏纯化，除去脂肪酸和脂肪酸酯后得到富含OPO的油脂；

经液相检测，该步骤所得反应产物中OPO的含量为51％；

(3)制备富含OPO和OPL的结构酯：将上述得到的OPO与亚油酸按照摩尔比1:3混合，加入3％解脂假丝酵母脂肪酶(脂肪酶的用量以占底物的百分比来计)和正己烷(溶剂的用量一般为底物质量的8-12倍)，在50℃，搅拌速率100rpm下发生酯交换反应10h，经分子蒸馏纯化除去脂肪酸后得到富含OPO和OPL的油脂。

经液相检测，反应产物中OPO的含量为23％，OPL的含量为22％，PPP的含量为3％，其他主要成分OOO，LLL，LPL等。

实施例2

一种富含OPO和OPL油脂的制备方法，具体包括如下步骤：

(1)制备PPP结构酯：用棕榈酸含量70％以上的棕榈硬脂为原料，加入化学催化剂甲醇钠，进行分子内重排反应，反应完成后经分离纯化后得到富含棕榈酸的甘油三酯原料；

(2)制备OPO结构酯：按照PPP∶油酸的摩尔比为1:5，将PPP原料和油酸混合，加入5％解脂假丝酵母菌脂肪酶和异辛烷，在60℃，搅拌速率200rpm下发生酯交换反应8h，经分子蒸馏纯化，除去脂肪酸后得到富含OPO的油脂；经液相检测，反应产物中OPO的含量为48％；

(3)制备富含OPO和OPL的结构酯：将上述得到的OPO与亚油酸按照摩尔比1:5混合，加入5％洋葱伯克霍尔德氏菌脂肪酶和异辛烷，在60℃，搅拌速率200rpm下发生酯交换反应8h，经分子蒸馏纯化除去脂肪酸后得到富含OPO和OPL的油脂。经液相检测，反应产物中OPO的含量为28％，OPL的含量为14％。

实施例3

一种富含OPO和OPL油脂的制备方法，具体包括如下步骤：

(1)制备PPP结构酯：同实施例1

(2)制备OPO：按照PPP∶油酸的摩尔比为1:8，将PPP原料和油酸混合，加入8％解脂假丝酵母菌脂肪酶和缓冲乳液(pH 7.0，底物总质量2％)，在70℃，搅拌速率300rpm下发生酯交换反应3h，经分子蒸馏纯化，除去脂肪酸后得到富含OPO的油脂；经液相检测，反应产物中OPO的含量为65％；

(3)制备富含OPO和OPL的结构酯：将上述得到的OPO与亚油酸按照摩尔比1:8混合，加入8％洋葱伯克霍尔德氏菌脂肪酶和缓冲乳液(pH 7.0，底物总质量2％)，在70℃，搅拌速率300rpm下发生酯交换反应3h，经分子蒸馏纯化除去脂肪酸后得到富含OPO和OPL的油脂。经液相检测，反应产物中OPO的含量为25％，OPL的含量为28％(图1中a)。

实施例4

一种富含OPO和OPL油脂的制备方法，具体包括如下步骤：

(1)制备PPP结构酯：同实施例1

(2)制备LPL结构酯：按照PPP∶亚油酸的摩尔比为1:3，将PPP原料和亚油酸混合，加入解脂假丝酵母菌脂肪酶，在50℃，无溶剂条件下搅拌速率100rpm下发生酯交换反应10h，经分子蒸馏纯化，除去脂肪酸后得到富含LPL的油脂；经液相检测，反应产物中LPL的含量为62％；

(3)制备富含OPL和OPO的结构酯：将上述得到的LPL与油酸按照摩尔比1:3混合，加入洋葱伯克霍尔德氏菌脂肪酶，在50℃，无溶剂条件下100rpm搅拌反应10h，经分子蒸馏纯化除去脂肪酸后得到富含OPL和OPO的油脂。经液相检测，反应产物中OPO的含量为22％，OPL的含量为30％。

实施例5

一种富含OPO和OPL油脂的制备方法，具体包括如下步骤：

(1)制备PPP结构酯：同实施例1

(2)制备LPL结构酯：按照PPP∶亚油酸的摩尔比为1:5，将PPP原料和亚油酸混合，加入假丝酵母菌脂肪酶和缓冲乳液，在60℃，搅拌速率200rpm下发生酯交换反应6h，经分子蒸馏纯化，除去脂肪酸后得到富含LPL的油脂；经液相检测，反应产物中LPL的含量为52％；

(3)制备富含OPL和OPO的结构酯：将上述得到的LPL与油酸按照摩尔比1:5混合，加入洋葱伯克霍尔德氏菌脂肪酶和异辛烷，在60℃，搅拌速率200rpm下发生酯交换反应6h，经分子蒸馏纯化除去脂肪酸后得到富含OPL和OPO的油脂。经液相检测，反应产物中OPO的含量为12％，OPL的含量为36％(图1中b)。

实施例6

一种富含OPO和OPL油脂的制备方法，具体包括如下步骤：

(1)制备PPP结构酯：同实施例1

(2)制备LPL结构酯：按照PPP∶亚油酸的摩尔比为1:8，将PPP原料和亚油酸混合，加入解脂假丝酵母菌脂肪酶和缓冲乳液(pH 7.0，底物总质量5％)，在70℃，搅拌速率300rpm下发生酯交换反应3h，经分子蒸馏纯化，除去脂肪酸后得到富含LPL的油脂；经液相检测，反应产物中LPL的含量为62％；

(3)制备富含OPL和OPO的结构酯：将上述得到的LPL与油酸按照摩尔比1:8混合，加入洋葱伯克霍尔德氏菌脂肪酶和缓冲乳液(pH 7.0，底物总质量5％)，在70℃，搅拌速率300rpm下发生酯交换反应3h，经分子蒸馏纯化除去脂肪酸后得到富含OPL和OPO的油脂。经液相检测，反应产物中OPO的含量为12％，OPL的含量为36％。

实施例7

主要步骤与实施例3相同，采用连续流反应替代搅拌反应，把固定化的解脂假丝酵母脂肪酶填充到内径10cm，含有夹套和盘管不锈钢柱中，反应温度50℃，反应流速为10mL/min。

实施例8

主要步骤与实施例3相同，采用连续流反应替代搅拌反应，把固定化的南极假丝酵母脂肪酶填充到内径40cm，含有夹套和盘管的不锈钢柱中，反应温度60℃，反应流速为150mL/min。

以上所述仅是本发明的优选实施方式，应当指出，对于本领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明创造构思的前提下，还可以做出若干改进和变换，这些都属于本发明的保护范围。