利用酶法酯交换技术制备新型油脂的制作方法

1.本发明属于油脂的制备方法，特别是涉及到一种利用酶法酯交换技术制备新型油脂。


背景技术：

2.油脂在食品的加工与制备中起着重要的作用，不仅影响着食物的口感与外观，同时与食物健康也有较大关系。大多数未改性的油脂在食品中的应用还是存在着许多局限性，为了扩大油脂的应用范围，需要对油脂进行不同程度的改性来满足不同需求。油脂酯交换是通过改变甘三酯中脂肪酸的分布来改变油脂的性质的一种方法。在酯交换过程中，不改变脂肪酸的结构，只改变甘三酯上脂肪酸位置或种类。
3.我国是畜产品的生产国和消费国。羊尾脂是屠宰加工过程中一种重要的副产物，随着羊屠宰量的增大，羊尾脂出现大量的囤积和浪费。羊尾脂是恶劣生存条件下自然选择的结果，因为肥大的尾巴不仅可以为胴体提供日常营养，还可以保护其免受严重干旱和饲料短缺的影响，其含有丰富的脂肪酸，刘成江等人对新疆肥尾羊羊尾的各项指标检测，羊尾油脂中的主要的脂肪酸组成成分为硬脂酸（13.5%）、棕榈酸（23.6%）、豆蔻酸（8.9%）、油酸（34.9%）、亚油酸（2.4%）、和亚麻酸（1.3%）。羊尾脂与其他动物油脂相比，其胆固醇含量最低、平均相对分子质量小、酸败速度慢且有独特的香味，富含25类脂肪酸和丰富的cla（共轭亚油酸），是一种良好的食用油脂。羊尾脂中含有含量相对较高的饱和脂肪酸，其具有良好的起酥性和贮存稳定性，在食品加工行业中已得到广泛应用。
4.现以蒙古羊苏尼特羊尾脂为例：苏尼特羊尾脂就有良好的n-6/n-3脂肪酸比值，但是含量相对较低，n-3多不饱和脂肪酸含量不能满足人体需求，不能作为脂肪酸平衡油脂来食用；同时，羊尾脂油在常温下是固态，不易分装。


技术实现要素：

5.本发明旨在于克服现有技术的不足，提供了一种利用酶法酯交换技术制备新型油脂，无反式脂肪酸，低胆固醇和低熔融温度，使其具有良好的脂肪酸组成比例，易于吸收，更能满足人体需求。
6.本发明的利用酶法酯交换技术制备新型油脂，是通过下列方法制得：a、预处理：将羊尾油脂于30～60℃水浴中加热融化成液体，备用；b、混合：将亚麻籽油缓慢的加入羊尾油脂中，边加边搅拌，其加入量为羊尾油脂和亚麻籽油的质量比1～2:1；c、酯交换：在b步骤制得的混合物中加入脂肪酶lipozyme rm im，酶添加量为b步骤中混合物质量的5～8%，在50～70℃、真空条件下恒温反应时间3～4h后，静止2～30min；d、分离：将c步骤制得的混合物进行分离，取上层油脂，对其进行8000r/min的转速离心2min后，取其上层油脂，即制得二元混合新型油脂。
7.作为本发明的进一步改进，上述c步骤中将混合液在抽真空条件下，于60℃旋转蒸
发仪中反应3h。旋转蒸发可避免大量生产时脂肪酶堆积无法发挥最大催化功效问题，防止了反式脂肪酸的产生，最大程度保证了底物与脂肪酶的接触面积，从而提升生产效率与产物稳定均一性。
8.亚麻籽油是从亚麻籽中提取的，其中含有各种营养物质和大量不饱和脂肪酸，其中不饱和脂肪酸主要包括α-亚麻酸（ala）和亚油酸，其中α-亚麻酸含量为45.0%至60.0%，是n-3多不饱和脂肪酸，是人体必需的但不能由人体合成，其可由人体直接代谢，合成二十碳五烯酸（epa）和二十二碳六烯酸（dha）等。α-亚麻酸本身也是一种强大的抗氧化剂，能直接对人体产生抗衰老、抗氧化作用，对细胞凋亡、身体免疫等方面有积极作用。亚油酸属于n-6多不饱和脂肪酸（n-6 pufas），也是人体必需的一种脂肪酸，可以促进肠道对亲脂性营养物质的吸收。
9.本发明的利用酶法酯交换技术制备新型油脂，具有下列有益效果：（1）以苏尼特羊尾油脂和亚麻籽油为原料，在无任何溶剂条件下使用脂肪酶lipozyme rm im催化两种原料进行酯交换得到新型酯交换油脂，其酯交换油脂中甘三酯sn-2位上亚麻酸的平均含量为24.64
±
0.37%；且反应过程中不会产生反式脂肪酸。
10.（2）对比原料苏尼特羊尾油脂，酯交换油脂的不饱和脂肪酸有显著增加，饱和脂肪酸含量降低。通过上述方法制得的新型酯交换油脂具有良好的脂肪酸比例，其饱和脂肪酸、单不饱和脂肪酸和多不饱和脂肪酸的比例为0.85:1:0.87，接近中国营养学会的膳食推荐值（《1:1:1）。且在甘三脂sn-2位上含有较多的不饱和脂肪酸，利于人体的消化吸收；（3）对反应原料以及酯交换油脂的酸价、过氧化值进行检测，结果表明均符合国家安全相关标准的规定；（4）通过测定原料油及酯交换油脂的胆固醇含量，结果表明酯交换油脂的胆固醇含量相对苏尼特羊尾油脂的胆固醇含量降低了2.10mg/100g，属于低胆固醇油脂，日常可适量摄入。酯交换油脂的固体脂肪含量相对苏尼特羊尾油脂有大幅度的减少，在20℃以上固体脂肪含量基本为0。较低的固体脂肪含量表明该油脂不适合应用于起酥油的制备。通过差示扫描量热法（dsc）测定了苏尼特羊尾油脂、亚麻籽油及酯交换油脂的熔融和结晶特性，发现酯交换油脂的熔融温度和结晶温度的峰值与之前相比均有所降低。熔融温度低于人体生理体温，能被消化系统快速消化吸收。
附图说明
11.图1 是苏尼特羊尾油脂、亚麻籽油、酯交换油脂的胆固醇含量；图2 苏尼特羊尾油脂和酯交换油脂的固体脂肪含量曲线图；图3是苏尼特羊尾油脂、亚麻籽油及酯交换油脂dsc图的熔融曲线；图4是苏尼特羊尾油脂、亚麻籽油及酯交换油脂dsc图的结晶曲线。
具体实施方式
12.本发明中的羊尾油脂采用苏尼特羊尾油脂，苏尼特羊也被叫做戈壁羊，属于大尾巴蒙古羊品种。是荒漠半荒漠草原生态环境中，经过长期的自然选择和人工选择精心培育而成的。内蒙古锡林郭勒盟苏尼特左旗和右旗是苏尼特羊的主要生产地，被誉为“肉中人参”的苏尼特羊肉质色泽鲜红饱满，具有高蛋白质、低脂肪、嫩度高的优良品质。苏尼特羊于
2014年经农业部审定被列入《国家级畜禽遗传资源保护名录》。横跨两千多年历史，苏尼特羊大羊尾脂肪始终没有被淘汰保存至今。羊尾脂中含有维生素e等具有抗氧化作用的脂溶性维生素等有效成分和含量相对较高的饱和脂肪酸，其具有良好的起酥性和贮存稳定性，在食品加工行业中已得到广泛应用。
13.实施例1本发明的利用酶法酯交换技术制备新型油脂，是通过下列方法制得：a、预处理：将羊尾油脂于30℃水浴中加热融化成液体，备用；b、混合：将亚麻籽油缓慢的加入羊尾油脂中，边加边搅拌，其加入量为羊尾油脂和亚麻籽油的质量比1:1；c、酯交换：在b步骤制得的混合物中加入脂肪酶lipozyme rm im，酶添加量为b步骤中混合物质量的5%，在50℃、真空条件下恒温反应时间3h后，静止2min；d、分离：将c步骤制得的混合物进行分离，取上层油脂，对其进行8000r/min的转速离心2min后，取其上层油脂，即制得二元混合新型油脂。
14.实施例2本发明的利用酶法酯交换技术制备新型油脂，是通过下列方法制得：a、预处理：将羊尾油脂于60℃水浴中加热融化成液体，备用；b、混合：将亚麻籽油缓慢的加入羊尾油脂中，边加边搅拌，其加入量为羊尾油脂和亚麻籽油的质量比2:1；c、酯交换：在b步骤制得的混合物中加入脂肪酶lipozyme rm im，酶添加量为b步骤中混合物质量的8%，在70℃、真空条件下恒温反应时间4h后，静止10min；d、分离：将c步骤制得的混合物进行分离，取上层油脂，对其进行8000r/min的转速离心2min后，取其上层油脂，即制得二元混合新型油脂。
15.实施例3本发明的利用酶法酯交换技术制备新型油脂，是通过下列方法制得：a、预处理：将羊尾油脂于60℃水浴中加热融化成液体，备用；b、混合：将亚麻籽油缓慢的加入羊尾油脂中，边加边搅拌，其加入量为羊尾油脂和亚麻籽油的质量比1.5:1；c、酯交换：在b步骤制得的混合物中加入脂肪酶lipozyme rm im，酶添加量为b步骤中混合物质量的6%，在真空条件下、于60℃旋转蒸发仪中恒温反应时间3h后，静止5min；d、分离：将c步骤制得的混合物进行分离，取上层油脂，对其进行8000r/min的转速离心2min后，取其上层油脂，即制得二元混合新型油脂。
16.实施例4本发明的利用酶法酯交换技术制备新型油脂，是通过下列方法制得：a、预处理：将羊尾油脂于60℃水浴中加热融化成液体，备用；b、混合：将亚麻籽油缓慢的加入羊尾油脂中，边加边搅拌，其加入量为羊尾油脂和亚麻籽油的质量比5.6:4.4；c、酯交换：在b步骤制得的混合物中加入脂肪酶lipozyme rm im，酶添加量为b步骤中混合物质量的6.8%，在真空条件下、于60℃旋转蒸发仪中恒温反应时间3.3h后，静止5min；lipozyme rm im可以降低甘油三酯的饱和度，提高不饱和脂肪酸的含量；
d、分离：将c步骤制得的混合物进行分离，取上层油脂，对其进行8000r/min的转速离心2min后，取其上层油脂，即制得二元混合新型油脂。
17.下面以实施例4为例，来说明本发明制得的新型酯交换油脂的效果：表1为苏尼特羊尾油脂、亚麻籽油及酯交换产物的总脂肪酸组成（x
±
sd, %）表1反映了在反应条件为：底物质量比（苏尼特羊尾油脂：亚麻籽油）5.6:4.4，酶添加量为6.8%，反应时间为3.3h，反应温度为57℃时苏尼特羊尾油脂、亚麻籽油及酯交换油脂
的总脂肪酸组成。结果显示，苏尼特羊尾油脂主要由饱和脂肪酸和单不饱和脂肪酸组成。饱和脂肪酸含量为45.65
±
0.04%，其中棕榈酸含量为22.76
±
0.03%、硬脂酸含量为16.33
±
0.05%。单不饱和脂肪酸总含量为50.89
±
0.02%，其中油酸含量最多，含量为44.01
±
0.03%。亚麻籽油的脂肪酸主要由不饱和脂肪酸组成，总含量为88.75
±
0.01%，主要由亚油酸、油酸和亚麻酸组成，含量分别为16.33
±
0.01%、、17.43
±
0.02%、54.60
±
0.01%。与苏尼特羊尾油脂相比酯交换油脂的多不饱和脂肪的含量得到很大提高，亚麻酸含量从0.26
±
0.00%增至23.84
±
0.01%，亚油酸的含量从2.22
±
0.02%增至7.92
±
0.01%。并且酯交换油脂的棕榈酸（饱和脂肪酸）、硬脂酸（饱和脂肪酸）以及油酸（单不饱和脂肪酸）的含量相比苏尼特羊尾油脂有明显的减少，棕榈酸含量从22.76
±
0.03%降至17.95
±
0.05%，硬脂酸含量从16.33
±
0.05%降低至8.95
±
0.04%，以及油酸含量从44.01
±
0.03%降至33.98
±
0.05%。对比苏尼特羊尾油脂，其饱和脂肪酸含量下降了14.67%，多不饱和脂肪酸含量增加了14.74%。并且通过计算得出酯交换油脂的饱和脂肪酸、单不饱和脂肪酸以及多不饱和脂肪酸的比例为0.85:1:0.87。《中国居民膳食营养素参考摄入量》建议饱和脂肪酸、单不饱和脂肪酸、多不饱和脂肪酸的摄入比例为＜1:1:1。试验所得的酯交换油脂接近中国营养学会的膳食推荐值（《1:1:1）。
18.表2为苏尼特羊尾油脂、亚麻籽油及酯交换产物的sn-2位脂肪酸组成（x
±
sd, %）从表2中可以看出，苏尼特羊尾油脂的sn-2位上主要由棕榈酸、硬脂酸和油酸组成，含量分别位25.39
±
0.12%、17.25
±
0.01%、48.74
±
0.01%。亚麻籽油sn-2位上主要由油酸、亚油酸和亚麻酸组成，含量分别为17.49
±
0.01%、16.49
±
0.04%、54.64
±
0.13%。酯交换油脂的sn-2位上的脂肪酸组成主要由棕榈酸、硬脂酸、油酸、亚油酸和亚麻酸组成，含量分别为17.01
±
0.01%、8.46
±
0.01%、37.27
±
0.02%、8.29
±
0.01%、24.71
±
0.07%。长链多不饱和脂肪酸位于sn-2位置时，吸收率明显提高。对比苏尼特羊尾油脂，酯交换油脂sn-2位上的多不饱和脂肪酸含量有显著提高。同时，sn-2位不饱和脂肪酸的吸收率高于sn-1,3位饱和脂肪酸的吸收率。
19.可见，本发明利用脂肪酶lipozyme rm im催化苏尼特羊尾油脂和亚麻籽油合成的
新型酯交换油脂不仅能提供平衡的人体所需的必需脂肪酸，在功能性食品方面也有一定应用前景。
20.下面是本发明实施例4制得的新型酯交换油脂的性能指标比较：1 、理化性质（酸价、过氧化值）的分析对苏尼特羊尾油脂、亚麻籽油、酯交换油脂的酸价和过氧化值进行分析，结果如表3。
21.表3
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苏尼特羊尾油脂、亚麻籽油、酯交换油脂的理化性质酸价，又称为酸值，是衡量油脂质量的一个关键指标。由于油脂在除杂、贮藏、加工等过程中油脂会产生游离脂肪酸，其含量愈高说明油脂的分解愈严重，油脂的品质也就愈差。表中苏尼特羊尾油脂、亚麻籽油及酯交换油脂酸价均小于1mg koh/g，均符合国家相关标准，表明油脂精炼度和质量较好。
22.过氧化值是鉴定油脂氧化程度的指标，一般来说氧化值愈高其酸败愈厉害。油脂氧化会生成氢过氧化物、醛、酮等化合物。从表3中可以看出，三种油脂的过氧化值均较低，符合食品安全国家标准gb 15196-2015的相关规定。
23.2 、胆固醇的分析如图1所示，图1是苏尼特羊尾油脂、亚麻籽油、酯交换油脂的胆固醇含量。
24.从图1可以看出，苏尼特羊尾油脂的胆固醇含量为52.21mg/100g，亚麻籽油的胆固醇含量为9.38mg/100g，酯交换油脂的胆固醇含量为50.11mg/100g。酯交换油脂的胆固醇含量与苏尼特羊尾油脂胆固醇含量相比降低了2.10mg/100g，属于低胆固醇油脂，适量摄取该油脂不会对人体健康产生不利影响。
25.3、固体脂肪含量的分析固体脂肪含量是反应油脂结晶和融化性质的指标，其与油脂物理性质有关，如硬度、口熔性和稳定性等。固体脂肪含量随温度的变化趋势是对油脂中不同甘三酯熔点的反应。
26.苏尼特羊尾油脂与亚麻籽油在酶促酯交换反应前后固体脂肪含量如图2所示，固体脂肪含量随温度升高而下降。苏尼特羊尾油脂的固体脂肪含量在0-30℃温度范围内一直较高，当温度达到40℃左右固体脂肪含量才基本降为0。经过酯交换反应后，油脂中的脂肪酸会发生结构重组，从而改变其固体脂肪含量。与苏尼特羊尾油脂相比，酯交换油脂的固体脂肪含量有较大幅度的下降。酯交换油脂固体脂肪含量始终处于一个较低的水平，在0-20℃温度范围内有5-10%的固体脂肪含量，随着温度继续升高，酯交换油脂的固体脂肪含量基本为0。
27.本试验所得的酯交换油脂因其固体脂肪含量较低，不适合后期应用于起酥油的制备，更适合在后期作为作日常食用油脂和功能性食品油脂来利用。
28.4、油脂热性质的分析差示热量扫描法（dsc）是一种测定油脂热量变化的方法。可用于监测甘三酯的相
变，预测油脂中甘三酯组成对结晶性能的影响，直接测定与物理或化学变化过程有关的能量变化，还可提供结晶和融化信息。
29.苏尼特羊尾油脂、亚麻籽油及酯交换油脂融化曲线（图3）和结晶曲线（图4），，苏尼特羊尾油脂在较广的温度区间内存在四个吸热峰：-0.17℃（峰ⅰ）、3.67℃（峰ⅱ）分别代表低熔点组分，20.41℃（峰ⅲ）代表有中熔点组分，37.61℃（峰ⅳ）代表高熔点组分，这说明苏尼特羊尾油脂含有的甘油三酯种类丰富。常温下为液态的亚麻籽油只有在-32.64℃存在单一的吸热峰。酯交换油脂分别在-32.62℃（峰ⅰ）、-13.83℃（峰ⅱ）、-5.54℃（峰ⅲ）、13.19℃（峰ⅳ）、26.16℃（峰
ⅴ
）出现四个吸热峰。甘三酯总脂肪酸组成和位置是影响其的熔融结晶的主要因素，通常甘三酯的脂肪酸种类愈多，其表现出愈多的熔融和结晶峰，并具有多晶型态，主要晶型形式有α，β'，β。在第二次扫描（冷却）中，苏尼特羊尾油脂有三个放热峰，峰值结晶温度分别为21.18℃（峰ⅰ）、2.91℃（峰ⅱ）、-40.40℃（峰ⅲ）。亚麻籽油只有在-19.51℃（峰ⅰ）和-41.93℃（峰ⅱ）存在两个较小的放热峰。酯交换油脂存在两个放热峰，峰值结晶温度分别为9.33℃（峰ⅰ）和-7.50℃（峰ⅱ）。
30.dsc法得到苏尼特羊尾油脂和酯交换油脂的熔点分别为37.61℃（峰ⅳ）和26.16℃（峰
ⅴ
），参照国标毛细管法测得苏尼特羊尾油脂和酯交换油脂熔点为35.27℃和26.93℃，两组油脂在不同方法下测得的熔点基本一致。zou等研究表明油脂的熔点低于人体正常温度（36.6-37.3℃），才能够被消化系统迅速乳化吸收。因此，本技术所制备的酯交换油脂是可以被人体快速消化吸收的健康油脂。