CN105506008A - 一种富含ω-3脂肪酸单甘脂的制备方法 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及一种富含ω-3脂肪酸单甘脂的制备方法。称取微藻藻粉，以有机溶剂作为萃取剂藻油；色谱柱加入己烷、硅胶，然后将藻油加入到色谱柱中可获得三酰甘油；将三酰甘油与乙醇混合，同时加入固定化脂肪酶A-CALA和少许水反应得到富含ω-3脂肪酸的单甘脂粗品；将单甘脂粗品与食品级正己烷按照比例混合，经3次萃取，收集乙醇相，旋转蒸发去除乙醇和水后获得纯化后的富含ω-3脂肪酸的单甘脂。采用本发明所述的工艺条件，酶催化反应后单甘脂中ω-3脂肪酸的总含量可达90%以上。
Description
技术领域
本发明涉及一种富含ω-3脂肪酸单甘脂的制备方法。
背景技术
单甘脂（monoacylglycerols,MAGs）是一类具有疏水基团和亲水基团的非极性物质，其产量约占国内乳化剂总产量的50%。MAGs作为乳化剂，已广泛应用于食品、制药、化妆品等领域。开发富含ω-3脂肪酸的单甘脂作为乳化剂或添加剂应用到食品领域的研究是当前研发改性油脂领域的热门方向之一。众所周知，ω-3脂肪酸（如SDA（18:4n-3）、EPA（20:5n-3）和DHA（22:6n-3）是人体的必须脂肪酸，它们具有促进婴幼儿生长发育、增强人体免疫力、抗肿瘤、预防中风和痛风等方面的生物学功能。当前，单甘脂的生产技术主要是化学催化法和酶催化法。虽然化学催化法是目前主要生产具有饱和脂肪酸的单甘脂的方法，具有低成本和短时的优势，但高温下易导致油的氧化，进而产生副产物、色变等现象。由化学法生产单甘脂具有熔点高的缺点，直接影响了单甘脂的应用。酶催化制备富含ω-3脂肪酸的单甘脂具有高效、专一、反应条件温和、副产物少、重复利用酶等优点，将是应用于工业化生产的首选技术。欧美、日本等发达国家在油脂改性及其工业化应用的研究一直处于领先地位(CamilaA.Pallaetal,2014;Adityaetal,2014;LalitMohanNegietal,2014)。近年来，国外对开发富含ω-3脂肪酸的单甘脂的研究已进入到中试水平，如Alicia.R等（Alicia.Retal,2012）人利用诺维信435酶醇解鲱鱼肝脏的鱼油制备可达20-25%(wt%=60-75mol%)的2-单甘脂，其ω-3脂肪酸含量可达35.5%，主要用于开发功能性甘三脂替代婴幼儿奶脂。在Feltes（FeltesM.M.Cetal,2013）的综述论文中指出，利用鱼油开发富含ω-3脂肪酸的单甘脂和甘二脂应用于食品领域，具有广阔市场前景。随后，丹麦奥胡斯大学ZhengGuo团队（Angelaetal,2016）研究利用诺维信435酶催化沙丁鱼鱼油与甘油进行甘油解反应制备含31.7%（wt%）ω-3脂肪酸的单甘脂，成功放大到中试水平。而国内对该方面的研究暂处于空白。因此，研究开发富含ω-3脂肪酸的功能性单甘脂应用到食品、制药等领域，具有重要的意义。
富含ω-3脂肪酸的可食用油主要是鱼油和海洋微藻藻油。近年来，水产养殖业消耗了全球83%的鱼油，人类直接食用鱼油仅仅占总量的6%。2015年6月，FAOGlobefish已公布了鱼油的价格为2400$/吨，比去年鱼油价格高了300$/吨；此外，今年的上半年，我国已进口25.3万吨鱼油，以满足国内市场需求。高价格的鱼油和依赖进口的因素直接制约了开发富含ω-3脂肪酸的功能性单甘脂。基于海洋食物链角度分析，海鱼富集ω-3脂肪酸主要来自富含ω-3脂肪酸的海洋微藻。在一定程度上，富含ω-3脂肪酸的藻油可替代鱼油开发功能性单甘脂是可行的；而且，2009年，欧盟委员会（文件：Decisions2009/777）已批准裂殖壶藻藻油可作为食品添加剂。因此，利用富含ω-3的藻油开发高营养价值的功能性单甘脂，可以解决该技术所面临油源问题。
发达国家开发功能性单甘脂还面临如何筛选具有专一性强、催化效率高和绿色环保的脂肪酶。目前常用的商用脂肪酶有非选择性的固定化脂肪酶（如，Novozyme435，CALA等）和1,3选择性的酶（如TLIM，RMIM,AK-20等）。正如上述所述，利用Novozyme435等酶催化制备的单甘脂，其ω-3脂肪酸总含量相等或稍高于原料鱼油的总ω-3脂肪酸含量。寻找具有水解食用油的饱和脂肪酸和单不饱和脂肪酸的脂肪酶，是当前开发富含ω-3脂肪酶的单甘脂技术的难题。2011年，丹麦奥胡斯大学的XuebingXu教授研究CALA脂肪酶的生物印记发现：在乙醇条件，该酶能水解油脂的8个碳链和油酸；但他们未进一步利用该酶醇解鱼油开发功能性单甘脂。
发明内容
本发明的目的就是以富含ω-3脂肪酸的藻油为原料，利用绿色环保、高效的酶催化法制备富含ω-3脂肪酸的单甘脂。
为实现本发明的目的而采用的技术方案和步骤是：
1、藻油提取。称取一定量的微藻藻粉，以有机溶剂作为萃取剂，利用加速溶剂萃取仪萃取藻油，萃取温度为40～125℃，萃取时间25～120min，萃取次数为2～5次。萃取结束后将萃取液置于真空旋转蒸发器将有机溶解蒸发，蒸发后所得剩余物即为藻油。
本发明所述的有机溶剂是指氯仿、正己烷、乙醇或甲醇。
本发明所述的微藻藻粉中加入有机溶剂，其比例为微藻藻粉（g）：有机溶剂（mL）=1：15～35。
2、三酰甘油分离。色谱柱加入己烷，同时加入80g硅胶，然后将步骤1得到的藻油加入到色谱柱中；
用500mL正己烷-乙醚洗脱色谱柱分离并去除非极性组分的油脂，其中正己烷:乙醚的体积比为90:5；
用1000mL正己烷-乙醚洗脱色谱柱分离获得富含ω-3脂肪酸的三酰甘油，其中正己烷:乙醚的体积比为90:10；
3、富含ω-3脂肪酸的单甘脂的合成。
将上述提取的三酰甘油与乙醇混合，同时加入固定化脂肪酶A-CALA和少许水进行醇解反应得到富含ω-3脂肪酸的单甘脂粗品。醇解反应条件为：三酰甘油和乙醇的质量比1:1～4、反应温度25～55℃、固定化脂肪酶A-CALA的用量占单甘脂质量的5～12.5%、加水量占单甘脂和乙醇的总质量的2～9%、反应时间为10h～48h，搅拌速度500r/min。
所述的固定化脂肪酶A-CALA购自丹麦诺维信公司。
4、富含ω-3脂肪酸的单甘脂的纯化。
将步骤3得到的富含ω-3脂肪酸的反应产物单甘脂粗品与食品级正己烷按照1:9的体积份比例混合，经3次萃取，收集乙醇相，旋转蒸发去除乙醇和水后获得纯化后的富含ω-3脂肪酸的单甘脂。
采用本发明专利所述的工艺条件，酶催化反应后单甘脂中ω-3脂肪酸的总含量可达90%以上。
具体实施方式
实施例1
1、提取藻油。称取10g微绿球藻藻粉，加350mL正己烷:乙醇（1:2,v/v）的混合液，利用加速溶剂萃取仪提取藻油，提取条件为：温度75℃、萃取时间50min，重复萃取3次。萃取结束后将提取液置于真空旋转蒸发器将正己烷、乙醇蒸发，蒸发后所得剩余物即为藻油。
2、不同成分藻油的分离。色谱柱加入己烷，同时加入80g硅胶，然后将步骤1得到的藻油加入到色谱柱中；
用500mL正己烷-乙醚洗脱色谱柱分离去除非极性组分的油脂，其中正己烷:乙醚的体积比为90:5；
用1000mL正己烷-乙醚洗脱色谱柱分离获得三酰甘油，其中正己烷:乙醚的体积比为90:10。
3、富含ω-3脂肪酸的单甘脂的合成。利用上述提取的藻油的三酰甘油与乙醇混合，同时加入固定化脂肪酶A-CALA和少许水进行醇解反应制备富含ω-3脂肪酸的单甘脂，反应条件为：三酰甘油和乙醇的质量比1:3、反应温度35℃、固定化脂肪酶A-CALA的用量占三酰甘油质量的12.5%、加水量占单甘脂和乙醇的总质量的6%、反应时间46h，搅拌速度500r/min条件下反应制备富含ω-3脂肪酸的单甘脂粗品。
所述的脂肪酶（固定化脂肪酶A-CALA）购自丹麦诺维信公司。
4、富含ω-3脂肪酸的单甘脂的纯化。
将上述反应产物与食品级正己烷（1:9，v/v）混合，经3次萃取，每次萃取时间50min，收集乙醇相，旋转蒸发去除乙醇和水后获得富含ω-3脂肪酸的单甘脂。
采用本发明专利所述的工艺条件，酶催化反应后单甘脂中ω-3脂肪酸的总含量可达92%。
实施例2
1、提取藻油。称取10g等鞭金藻藻粉，加200mL正己烷:甲醇（1:2,v/v）的混合液，利用加速溶剂萃取仪提取藻油，萃取条件为：温度为75℃，萃取时间为45min，重复提取5次。提取结束后将提取液置于真空旋转蒸发器将有机溶解蒸发，蒸发后所得剩余物即为藻油。
2、不同成分藻油的分离。色谱柱加入己烷，同时加入80g硅胶，然后将步骤1得到的藻油加入到色谱柱中；
用500mL正己烷-乙醚洗脱色谱柱去除非极性组分的油脂，其中正己烷:乙醚的体积比为90:5；
用1000mL正己烷-乙醚洗脱色谱柱分离获得三酰甘油粗品，其中正己烷:乙醚的体积比为90:10。
3、富含ω-3脂肪酸的三酰甘油粗品的合成。利用上述萃取的藻油的三酰甘油与乙醇进行醇解反应制备富含ω-3脂肪酸的单甘脂粗品；反应条件为：三酰甘油和乙醇的质量比为1:4、反应温度为30℃、固定化脂肪酶A-CALA的用量占三酰甘油质量的12.5%、加水量占单甘脂和乙醇的总质量的5%、反应时间为40h，搅拌速度500r/min条件下反应制备得到富含ω-3脂肪酸的单甘脂。
所述的脂肪酶（固定化脂肪酶A-CALA）购自丹麦诺维信公司。
4、富含ω-3脂肪酸的单甘脂的纯化。
将上述反应产物与食品级正己烷（1:9，v/v）提取3次，收集乙醇相，每次萃取时间50min，收集乙醇相，旋转蒸发去除乙醇和水后获得富含ω-3脂肪酸的单甘脂。
采用本发明专利所述的工艺条件，酶催化反应后单甘脂中ω-3脂肪酸的总含量可达90%。
Claims (7)
1.一种富含ω-3脂肪酸单甘脂的制备方法，其特征是：
称取一定量的微藻藻粉，以有机溶剂作为萃取剂，利用加速溶剂萃取仪萃取藻油，萃取结束后将萃取液置于真空旋转蒸发器将有机溶解蒸发，剩余物即为藻油；
色谱柱加入己烷，同时加入80g硅胶，然后将步骤1得到的藻油加入到色谱柱中；
用500mL正己烷-乙醚洗脱色谱柱分离并去除非极性组分的油脂；用1000mL正己烷-乙醚洗脱色谱柱分离获得富含ω-3脂肪酸的三酰甘油，其中正己烷:乙醚的体积比为90:10；
将上述提取的三酰甘油与乙醇混合，同时加入固定化脂肪酶A-CALA和少许水进行醇解反应得到富含ω-3脂肪酸的单甘脂粗品；
将得到的富含ω-3脂肪酸的反应产物单甘脂粗品与食品级正己烷混合，经3次萃取，收集乙醇相，旋转蒸发去除乙醇和水后获得纯化后的富含ω-3脂肪酸的单甘脂。
2.根据权利要求1所述的一种采用脂肪酶催化法制备结构甘油酯的方法，其特征是所述的萃取条件，萃取温度为40～125℃，萃取时间25～120min，萃取次数为2～5次。
3.根据权利要求1所述的一种富含ω-3脂肪酸单甘脂的制备方法，其特征是所述的有机溶剂是指氯仿、正己烷、乙醇或甲醇。
4.根据权利要求1所述的一种富含ω-3脂肪酸单甘脂的制备方法，其特征是所述的微藻藻粉中加入有机溶剂，其比例为微藻藻粉（g）：有机溶剂（ml）=1：15～35。
5.根据权利要求1所述的一种富含ω-3脂肪酸单甘脂的制备方法，其特征是所述的步骤2中正己烷-乙醚的配制体积比为90:5。
6.根据权利要求1所述的一种富含ω-3脂肪酸单甘脂的制备方法，其特征是步骤3）所述的醇解，反应条件为：三酰甘油和乙醇的质量比1:1～4、反应温度25～55℃、固定化脂肪酶A-CALA的用量占单甘脂质量的5～12.5%、加水量占单甘脂和乙醇的总质量的2～9%、反应时间为10h～48h，搅拌速度500r/min。
7.根据权利要求1所述的一种富含ω-3脂肪酸单甘脂的制备方法，其特征是步骤4）中所述的单甘脂粗品与食品级正己烷混合，是按照单甘脂粗品与食品级正己烷体积份比例1:9的进行的。
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