酶法催化生产母乳脂肪替代物的研究

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母乳是婴儿最主要的营养来源,对婴儿的健康成长起着至关重要的作用。母乳中含有4-4.5%的脂肪,其中的98%的组成结构均为甘油三酯。母乳脂肪的甘油三酯有着特殊的结构特点,即sn-2位含有60%以上的棕榈酸,sn-1,3位多分布为油酸为主的不饱和脂肪酸。棕榈酸结合在甘油三酯的sn-2位时最容易被婴幼儿消化,能够促进机体对能量物质(脂肪)的吸收,而在sn-1,3位则大部分不能被吸收,且易与矿物质发生皂化反应。在母乳供应不足的情况下,婴幼儿的配方奶粉成为提供婴幼儿营养的最佳选择,但目前国内市场的很多配方奶粉,其脂肪酸组成与分布都与母乳脂肪差别很大,这些差异会造成婴幼儿在消化吸收配方奶粉过程中钙皂等问题的出现,直接影响婴幼儿对脂肪和钙的吸收效率。本文着重于母乳脂肪的结构特点,分别以两种不同底物生产与母乳脂肪的脂肪酸组成与分布类似的母乳脂肪替代物(HMFS)。以三棕榈酸甘油三酯(PPP)和油酸(OA)为底物,脂肪酶RMIM作催化剂,催化酸解反应,生产母乳化的结构油脂1,3-二油酸-2-棕榈酸甘油三酯(OPO),OPO符合母乳脂肪的脂肪酸组成结构特点,可作为营养强化剂加入到配方奶粉中,提高其质量。经过单因素优化反应条件,得到生产OPO的最适条件是:在正己烷作溶剂的条件下,反应温度为50℃,在200r/min摇床中反应,控制PPP与OA的摩尔比例为1:6,催化剂RMIM含量加入8%(w/w底物质量),反应时间为6h。得到的产物总脂肪酸中含棕榈酸39.20%,油酸54.86%,其中sn-2位棕榈酸含量为87.64%。选取棕榈硬脂为生产母乳脂肪替代物的原料,对其进行化学法随机酯交换反应,使其提高sn-2位棕榈酸含量,更适合作为生产母乳脂肪替代物的原料。真空下,加入甲醇钠催化的棕榈硬脂的随机酯交换反应进行50min,得到的棕榈硬脂sn-2位棕榈酸含量最高,为54.03%。以随机酯交换后的棕榈硬脂为底物,选取月桂酸、肉豆蔻酸、油酸和亚油酸的自由脂肪酸混合物为酰基供体,酶催化生产母乳脂肪替代物。通过单因素条件优化,确定生产母乳脂肪替代物的最佳反应条件是:无溶剂体系下,反应温度65℃,底物摩尔比(油脂:酰基供体)为1:4,催化剂RMIM用量为8%(w/w底物总质量),反应时间为1h。反应后得到的产物的脂肪酸组成为月桂酸3.39%,肉豆蔻酸1.93%,棕榈酸28.10%,硬脂酸2.36%,油酸48.76%,亚油酸14.72%。其中sn-2位棕榈酸占50.61%。各脂肪酸组成与分布较接近母乳脂肪。只利用一种植物油作为底物,降低了以往报道中多种植物油混合的成本及反应后的分离问题,虽然有报道猪油生产的母乳脂肪替代物更接近母乳脂肪,但相比之下,植物油做底物更易推广,再通过简单的反应生产结构脂OPO,作为营养强化剂加入到母乳脂肪替代物中,能更加提高与母乳脂肪结构的相似度,这也是母乳脂肪替代物进一步的发展的一个新思路,同时也为低成本开发植物油来生产母乳化结构油脂提供了理论及参考基础。
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