使用pla和plc磷脂酶混合物进行的酶法脱胶的利记博彩app
【专利说明】
[0001] 本申请是申请日为2008年01月28日、申请号为200880009294. 7、名称为"使用 PLA和PLC磷脂酶混合物进行的酶法脱胶"的发明申请的分案。
技术领域
[0002] 本申请涉及从植物油中去除各种磷脂和卵磷脂（已知被统称为"胶"）以制造可用 于食物生产和/或非食物应用的脱胶油或脂肪产品的酶方法。更具体而言，本申请涉及酶 处理和去除各种磷脂和卵磷脂的方法，该方法可应用于粗制油或水脱胶油。在一个实施方 案中，所述酶反应或处理周期可少于约1小时。
【背景技术】
[0003] 通过压榨或溶剂提取法获得的粗制植物油是一种甘油三酯、磷脂、留醇、生育酚、 游离脂肪酸、痕量金属以及其它微量化合物的复杂混合物。人们希望去除磷脂、游离脂肪酸 和痕量金属，从而生产出口味淡、色泽浅和保质期长的高品质色拉油。
[0004] 去除磷脂可导致几乎所有与植物油精制相伴的损失。如图1所示，磷脂在其甘油 骨架的两个末端之一带有磷酸酯基团，而甘油三酯包含至少一个脂肪酸。
[0005] 磷脂的该磷酸酯基团是"亲水的"或是"喜水的"，其表示该官能团X被水吸引。磷 脂的脂肪酸链R1和R2是"亲脂的"或"喜脂的"，其表示它们被脂质吸引。由于磷脂分子同 时具有亲水官能团和亲脂脂肪酸链，因此它是一种出色的天然乳化剂。
[0006] 在图1中表示为"X"的磷脂的含磷酸官能团决定了其亲水性程度。图1中的官能 团X可以是各种已知类型中的任意一种，表2中列举了这些类型中的一小部分。
[0007] 含有胆碱官能团和乙醇胺官能团的磷脂对水具有最大的亲和性，而含酸、酸性盐 (钙、镁和铁）以及肌醇官能团的磷脂对水具有较低的亲和性。磷脂酸和磷脂酸的盐通常被 称为"不可水合的磷脂"或NHP。磷脂通常以百万分之几的"磷含量"在油中测量到。表1 中包含了主要的油籽作物中存在的典型磷脂量，以及各种官能团在油中存在的磷脂中的百 分比分布。
[0008] 磷脂组成
[0009]
[0010] 表1 :常见油籽的典型磷脂含量和分布。
[0011] 磷脂可通过多种不同的已知手段从植物油中部分或完全去除。工业中最常用的方 法是水脱胶、酸脱胶、碱炼以及酶法脱胶。
[0012] 水脱胶
[0013]该技术通常应用于含有高水平可水合磷脂的粗制油。由于其温和的特性，所得的 磷脂可用作卵磷脂（一种天然乳化剂）。从该技术获得的油在本行业中通常被称为"脱胶 的"，尽管只是被部分脱胶。由于水脱胶的油依然含有大量的磷脂，特别是非水合性磷脂，可 能需要其它工艺技术（例如碱炼或PLA1酶脱胶）来生产最终的、具有高稳定性和低色泽的 尚品质油。
[0014] 在水脱胶工艺中，在60-75°C下，将水（1至5%w/w)添加至粗制油中，并剧烈搅 拌。然后将油轻柔混合15至60分钟，以帮助油中存在的磷脂的水合。磷脂或"胶"的水合 使胶膨胀并凝集为絮状物。该絮状物是水合胶和油的乳化液或混合物。该乳化液具有高于 油的比重，并可通过沉降、过滤或离心的工业操作进行分离。离心可产生两种流体，水脱胶 油和湿胶。该水脱胶工艺主要仅去除可水合的磷脂。作为磷脂酸盐和/或PI测得的剩余 磷脂（50至250ppm)可在后续的加工操作中去除。
[0015]分离的湿胶是一种每两分子磷脂（或胶）含有至少一分子甘油三酯（或油）的乳 化油混合物。这种乳化油不能从乳化液中物理分离或回收，并被认为是一种工艺损耗。该 胶可被干燥，并作为食品级卵磷脂出售，但它们通常作为副产物被用于经济价值较低的其 它应用（例如动物饲料或工业过程）。
[0016]乳化导致的油损耗非常大，并对精制油工艺成本的总体经济平衡产生负面经济影 响。
[0017]酸脱胶
[0018] 当目标为总体去除磷脂时，该技术通常被应用于粗制油。所得的油在行业中通常 称为"超脱胶"或"完全脱胶"。
[0019] 在60-90°C下，用250至2000ppm的磷酸或柠檬酸处理粗制油并剧烈搅拌。使酸与 NHP的盐反应10至90分钟。酸可提高NHP的亲水性，从而促进它们的去除。然后在60-75°C 下，将水（1至5%w/w)添加至酸处理的粗制油中并剧烈搅拌。然后将油轻柔混合15至60 分钟，以帮助磷脂的水合。磷脂或"胶"的水合使胶膨胀并凝集为絮状物。该絮状物是水合 胶和油的乳化液或混合物。该乳化液的比重高于油，并可通过沉降、过滤或离心的工业操作 进行分离。离心得到酸脱胶的油和湿胶。该酸脱胶工艺可去除大部分的磷脂，但该脱胶油 中仍残留了较多的磷脂（25-100ppm)，从而需要另外加工。对于食品应用，该酸脱胶油通常 要进行漂白和除臭，本行业中称为"物理精炼"的一种工艺。这种用酸处理的胶不能作为食 品级卵磷脂使用。
[0020] 与水脱胶工艺一样，该酸脱胶工艺中的分离和干燥的胶中每两分子磷脂（或胶） 含有至少一分子的甘油三酯（或油）。这种乳化的油不能被物理分离或回收，并被认为是一 种工艺损耗，其对精制油工艺成本的总体经济平衡具有负面经济影响。
[0021] 碱炼
[0022] 当目标为去除所有磷脂和游离脂肪酸时，该技术通常被应用于粗制或水脱胶油。
[0023] 在60_90°C下，用200至lOOOppm的磷酸或柠檬酸处理粗制或水脱胶油，并剧烈搅 拌。使酸与NHP的盐反应10至90分钟。酸可提高NHP的亲水性，从而促进它们的去除。在 65-75°C下向酸处理的油中添加稀释的氢氧化钠溶液（10-18%w/w)。氢氧化钠（苛性碱） 的量是基于油中存在的游离脂肪酸的量，并在干重基础上过量〇. 05 %至0. 20%。该苛性碱 溶液中和游离脂肪酸（生成钠皂）、中和过量的酸，并与所生成的钠皂一起帮助所有剩余磷 脂的水合和乳化。
[0024] 该氢氧化钠/油溶液被混合约10分钟，然后通过沉降、过滤或通过工业离心进行 分离。离心获得苛性碱处理的油和皂脚。然后在90_95°C下用10至20%的软化水"洗涤" 该苛性碱处理的油，并再次离心。离心所得的油被称为"曾被精炼的"（OnceRefined)，而 该水通常称为"洗水"（WashWater)。对于食品应用，该"曾被精炼的"油通常要进行漂白 和除臭以生产色拉油。水洗的替代方式是用吸收性硅胶处理该苛性碱处理的油，并滤走初 始离心中的残余皂和未去除的磷脂。
[0025] 如同水和酸脱胶工艺一样，该碱炼工艺中的分离和干燥的胶中每两分子磷脂（或 胶）含有一分子的甘油三酯（或油）。这种乳化油不能被物理分离或回收，并被认为是一种 工艺损耗。此外，该氢氧化钠将与中性油反应生成皂，从而进一步减少总体的油产率，并对 精制油工艺成本的总体经济平衡产生负面经济影响。
[0026] 酶处理
[0027] 植物油行业中采用的另一种精炼技术是"酶催化精炼"或"酶法脱胶"。当目标为 完全去除磷脂时，酶法脱胶可被使用。一般而言，现有技术中的酶法脱胶处理已被应用在已 经通过其它方法中的一种（通常为水脱胶）进行了脱胶的油。对于食品应用，该酶法脱胶 油随后进行漂白和除臭，本行业中称为"物理精炼"的一种工艺。酶法脱胶提供了比水、酸 或苛性碱脱胶更好的油产率，并具有更好的经济效益。
[0028] 该酶催化反应改变了磷脂的性质，裂解了一些磷脂的部分。这减少了磷脂的乳化 特性，使得从油中分离胶时损耗较少的油，从而节省了油。对磷脂具有活性的酶通常被称为 "磷脂酶"。磷脂酶可根据该酶在磷脂分子上反应的位置分类，并被称为PLA1、PLA2、PLC和 PLD。磷脂分子上与不同类型的磷脂酶反应的位置显示于图3中。
[0029] 从图3可以看到，不同的磷脂酶可在与磷脂反应时获得不同的化合物。此外，每个 类型的磷脂酶具有其自身的反应速率和最佳反应条件（pH^K%和温度）。PLA在单独使用 时通常需要至少约4小时的反应时间，而PLC单独使用时通常需要约1小时的反应时间。已 知酶催化处理应当在pH小于或等于8下进行，从而尽量减少不希望的油皂化，但PLA最佳 反应pH为4. 5,而PLC的最佳反应pH为7. 0。每种酶还具有不同的耐热性。PLA酶将在约 50°C下变性，而PLC酶将在约65°C下变性。
[0030] 具有磷脂酶活性的氨基酸序列已在文献中广泛报道，并披露于专利中，且据报道 它们中的一部分对植物油中存在的磷脂具有活性。所有这些已为本领域所知。
[0031] -种具有磷脂酶活性的商业化的PLA1酶产品为Novozymes的磷脂酶 A1Lecitase?Ultra。根据Novozymes的应用表油与脂肪（ApplicationSheet Oils&Fats) #2002-185255-01 和 2002-05894-03 中的描述，该产品可在 40°C<T〈55°C下与缓 冲至4. 5〈pH〈7. 0的具有1-1. 5 %水柠檬酸-NaOH的脱胶油混合时，可产生极性溶血磷脂和 极性脂肪酸。该PLA1选择性水解甘油骨架上与磷酸酯官能团相对的脂肪酸，如图4所示。
[0032] 所形成的反应获得溶血磷脂和脂肪酸。该溶血磷脂分子丢失了一个亲水性官能 团，而在反应位点的剩余醇基团为亲水的。具有两个亲水位点后，该溶血磷脂分子为水溶 性，并丧失了其乳化特性。该PLA1脱胶工艺通过不再随胶去除任何中性油，而仅损失原始 的磷脂分子，从而减少了精炼损耗。
[0033] 尽管酶法脱胶相对油处理器提供了显著的优势，它也具有一定的缺点。一个缺点 是酶与磷脂的反应可能比较慢，较为耗时。特别地，磷脂酶A与磷脂的反应可能需要数小 时，其时间取决于反应变量，如PH、温度、相对浓度以及混合条件。这种延长的反应时间对酶 法脱胶工艺的总体经济价值具有严重的负面影响。由于PLA反应缓慢，酶法脱胶通常在已 经过水脱胶的油组合物中进行。这样一来，油必须被脱胶两次，以获得磷浓度低至可以实现 其目标用途的产品。
[0034] 本领域已知PLC酶通过选择性水解磷酸酯官能团与磷脂反应，如图5所示。所形成 的反应生成甘油二酯（"DAG")和磷脂酸基团。该甘油二酯分子不再具有磷酸酯官能团，且 不需要被去除。该PLC脱胶工艺通过保留原始的磷脂分子而仅去除磷酸酯官能团，从而减 少了精炼损耗。然而，PLC不与油中存在的所有磷脂反应。一般而言，PLC不与磷脂酸（PA) 或磷脂肌醇（PI)反应，如图2所示。然而PA和PI都是在水脱胶后保留在油中的非水合性 磷脂。因此PLC处理过的油必须进一步用苛性碱处理，从而去除残留的胶。
[0035] 已知某些PLC仅与特定的磷脂酸基团反应。例如，已知被鉴定为PI-PLC的PI特 异性PLC。
[0036] 因此，本发明的一个方面提供了油的酶脱胶方法，其中所述酶催化反应速率快于 现有技术中的酶法脱胶工艺。
[0037] 本发明的另一方面提供了提高酶法脱胶工艺中所用的磷脂酶A的反应速率的方 法。
[0038] 本发明的另一方面提供了对油组合物进行脱胶的方法，其中可在同一过程中同时 处理水合性磷脂和非水合性磷脂。
[0039] 本发明的另一方面提供了酶法脱胶和处理方法，其中所述酶催化反应的持续时间 少于约1小时。
[0040] 以下的参考文献涉及油的酶法脱胶技术。
[0041] Aalrust等人的美国专利5, 264, 367描述了磷脂酶A1、A2或B处理油的用途，该油 被首次精炼至50_250ppm磷。该专利中描述的技术在商业上被称为.Ejizymut:⑩sAalrust 指出由于这些酶作用于卵磷脂，"将本发明的方法用于具有高浓度卵磷脂的油（如粗制大豆 油）将没有意义"。该反应在20-80°C的温度下，pH范围3-7的柠檬酸及其盐中进行。该专利 指出所述酶应当彻底分散在油中，其酶_水溶液作为直径小于10ym的液滴存在。重量平均 值的测量和计算方式并未被披露。乳化剂被用于溶解从胰酵素或胰腺产物获取的磷脂酶， 其包含脂肪。Aalrust指出由于回收的油包含少于5ppm的磷，其适合被物理精炼成为食用 油。随后，Aalrust所述技术的细节被披露于多个出版物中（Dahlke，K.和Eichelsbacher， M. ,Enzvmax?and