一种利用33℃棕榈油酶促酯交换制备类可可脂的方法
【专利摘要】本发明公开了一种利用33℃棕榈油酶促酯交换制备类可可脂的方法，属于酶促酯交换制备类可可脂技术领域。以食品安全性高、原料来源广泛的33℃棕榈油为原料，采用Sn?1,3位选择性好、催化效率高、反应条件宽泛且价格低廉的脂肪酶酶促酯交换制备类可可脂，特别是在酶催化过程添加科学复配的天然抗氧化剂，可显著降低类可可脂的酸价，延长产品的保质期。最终制备的类可可脂组分和产品物化性质与天然可可脂极其相似，并且酸值低、酯交换率高、酰基转移率低、保质期长、成本低。制备的类可可脂酸值为0.5?0.8mgKOH/g，酯交换率为82.68?88.76％，酰基转移率为4.41?6.61％。
【专利说明】
一种利用33°C棕榈油酶促酯交换制备类可可脂的方法
技术领域
[0001] 本发明涉及酶促酯交换制备类可可脂，特别涉及一种利用33°C棕榈油酶促酯交换 制备类可可脂的方法。
【背景技术】
[0002] 可可脂(Cocoa Butter,CB)又称可可白脱，是从可可液块中取出的乳黄色硬性天 然植物油脂，是一种非常独特的油脂。可可脂除了具有浓重而优美的独特香味外，在15°C以 下，还具有相当坚实和脆裂的特性。可可脂放在嘴里很快融化，并一点也不感到油腻;而且 它也不像其它一般植物油脂，容易发生酸败。可可脂主要由98%的甘油三酯、0.3%甘油二 酯、0.2%单甘脂、1%游离脂肪酸以及微量生育酚和磷脂组成。大部分甘油三酯的组成形式 是甘油骨架上连接两个饱和脂肪酸和一个不饱和脂肪酸，并以对称的形式出现，可可脂中 1，3_二棕榈酸-2-油酸甘油酯(POP)、1_棕榈酸-2-油酸-3-硬脂酸甘油酯(P0S)、1，3_二硬脂 酸-2-油酸甘油酯(S0S)正是这种特殊的甘油三酯组成与结构，使之具有其他油脂所无法比 拟的物理性质:塑性范围窄，凝固收缩且易脱模。这些性能能够很好的应用于巧克力糖果等 行业。
[0003] 可可脂主要产于南美、西非、中美和远东地区，是巧克力配方中的重要组分，它主 要由Sn-2位油酸的SUS对称型甘三酯组成。在室温下呈硬脂状态，在30-32°C软化，32-35°C 的狭窄范围内迅速熔化，这种独特的熔融特性正是CB适宜作为糖果用油的关键。但由于CB 产量的限制以及需求量的不断扩大，CB供需之间矛盾日益突出，同时不同产地的可可脂成 分的差异导致品质不同，促使人们转向更为经济、方便易得的植物油，以期能满足巧克力糖 果的需求。
[0004] 目前类可可脂(Cocoa butter equivalent，CBE)的主要生产方法主要有物理调配 法、微生物法和酯交换法。
[0005] 物理调配法是将一些天然原料脂通过干法、溶剂法和表面活性剂法分提得到与CB 性质相似的产物，或者把两种或多种原料脂有选择性的混合调配而成CBE。通常用到的原料 主要有棕榈油、Illipe脂、Shea脂、Kokum脂、芒果仁油(Mango kernel fat)和Sal脂等，但实 际工业生产中，一方面分提原料多为稀有油脂，另一方面分提工艺主要基于热力学差异实 现目标组分与杂质分离的目的，存在众多难以解决的技术问题。
[0006] 微生物法主要通过诱变或培养微生物菌株，如细菌、霉菌、酵母菌及藻类等，使其 在菌体内产生理化性质或甘三酯组成与可可脂接近的CBE，但其工业应用的经济可行性仍 需大量的研究进行改善。
[0007] 酶促酯交换制备类可可脂的方法因其脂肪酶催化具有催化活性高、反应条件温 和、选择性强、产物分离简单等优点成为重要研究方向，在国内外类可可脂的研究中，以乌 桕脂和棕榈油中熔点分提物(P0MF)为原料进行酯交换反应较多，由于乌桕这一植物被认为 在其果肉中含有巴豆碱、蓖麻碱等生物碱，多用于制烛、制漆等工业领域，已慢慢不被食品 行业所接受。中国专利CN 104522264 A公开了一种利用棕榈油中间分提物酶促酯交换制备 类可可脂的方法，该方法是将棕榈油中间分提物与硬脂酸按一定质量比进行混合，通过特 异性脂肪酶进行酯化反应制备类可可脂，再通过两步结晶分提提纯产物。利用本发明的制 备类可可脂的方法，生产出的类可可脂与天然可可脂相似度高，成本低，安全性高。中国专 利CN 102370028 B公开了一种用于巧克力和烘烤的可可脂替代脂，其是由包含以下步骤的 方法制备:对植物脂进行分馏;通过将所述经过分馏的植物脂与脂肪酸衍生物混合来制备 原料脂；以及使所述原料脂进行酶促转酯化反应。所述可可脂替代脂的POP含量以所述可可 脂替代脂的总重量计为10%或更少且三酸甘油酯中的P0S/S0S含量比为1.0到1.5。所述可 可脂替代脂因 POP含量较低而具有极好的耐热性，因具有与可可脂的三酸甘油酯组合物中 类似的高P0S含量而迅速地熔化，且可替代具有松软质地的可可脂。因此，所述可可脂替代 脂将替代天然可可脂用于巧克力或烘烤涂层，进而提供质量与使用可可脂的巧克力相同的 巧克力。也有以其它油脂或混合油脂制备类可可脂的：中国专利CN 104673848 A公开了一 种以羊油为原料制备类可可脂的生物转化法。以羊油为主要原料，硬脂酸甲酯作为辅料，通 过耶氏解脂酵母发酵得到酵母胞内脂质，该脂质的脂肪酸组成与可可脂的脂肪酸组成极其 相似，可单独或和可可脂混合用作巧克力等产品的原料。此发明使用的是微生物发酵方法， 细胞增殖快、生长周期短，能连续大规模生产，降低成本，同时不受季节、气候变化限制，而 且所用的底物羊油，产量大，价格低廉。中国专利CN 103815104 A公开了一种利用化学酯交 换法制备类可可脂的方法，其特征在于将羊油、24度棕榈油与硬脂酸甲酯按一定质量比进 行混合，然后通过高效催化剂进行酯化反应制备的一种类可可脂，利用此发明的可可脂的 制备方法，生产出的类可可脂得率高，成本低。上述公开的专利以棕榈油中熔点分提物 (P0MF)为原料进行酯交换反应较多，制备的类可可脂很难同时达到组分和物化性质与天然 可可脂极其相似，以33°C棕榈油为原料酶促酯交换制备类可可脂的较少，几乎没有。
[0008] 此外，目前，Novozyme酶制剂公司生产的食品级固定化脂肪酶Lipozyme TL IM和 LipozymeRM IM在类可可脂的生产中的应用频率较高，马芳宋海东魏安池赵凯艳郑彦芳等 发表的论文《Lipozyme TL頂酶促酯交换棕榈油中间熔点物制备类可可脂的研究》从油脂 脂肪酸的角度研究棕榈油中间熔点物(P0MF)与硬脂酸(StA)酶促酯交换制备类可可脂.以 酯交换率为指标，酰基转移率为参考值，考察底物质量比、加酶量、反应温度和反应时间对 反应进程的影响.正交试验表明，影响酯交换率的因素依次为加酶量反应温度底物质量比 反应时间.优化工艺条件为:加酶量12%、反应温度60°C、P0MF与StA的底物质量比1:1.8、反 应时间10h，此时酯交换率为75.52%，酰基转移率为13.96% .(《河南工业大学学报（自然科 学版)》2014年03期）。但是这些酶价格昂贵、酶促催化时间长、效率低、酰基转移率较高，不 适于大规模生产应用。
[0009] 应用33°C棕榈油和解脂耶氏酵母脂肪酶酶促酯交换制备生产类可可脂的方法还 未见报道。
【发明内容】
[0010] 本发明所解决的技术问题是克服现有酶促酯交换制备类可可脂的缺陷，以食品安 全性高、原料来源广泛的33°C棕榈油为原料，采用Sn-1，3位选择性好、催化效率高、反应条 件宽泛且价格低廉的脂肪酶酶促酯交换制备类可可脂。最终制备的类可可脂组分和产品物 化性质与天然可可脂极其相似，并且酸值低、酯交换率高、酰基转移率低、保质期长、成本 低。
[0011] 为了达到上述目的，本发明采用以下技术方案：
[0012] 一种利用33°C棕榈油酶促酯交换制备类可可脂的方法，包括如下步骤：
[0013] 按质量比1:1.9-2.2称取33°(：棕榈油和硬脂酸，加入正己烷，在70-90°(：条件下预 热5-10min。加入棕榈油质量8-20 %的脂肪酶和0.3-0.5 %的天然抗氧化剂，于40-50 °C条件 下，在搅拌式反应器中反应120~150min。反应结束后保温、过滤，除掉脂肪酶得反应物A，加 入正己烷，置于0-4 °C条件下结晶3-6h，过滤，滤液旋转蒸发去除正己烷得反应物B，再加入 丙酮，置于〇_4°C条件下结晶4-6h，过滤，收集结晶即得类可可脂。
[0014] 进一步地，每克所述33°C棕榈油加入正己烷8-12mL;
[0015] 进一步地，所述脂肪酶为解脂耶氏酵母脂肪酶中的任意一种；
[0016] 优选地，所述解脂耶氏酵母脂肪酶为游离脂肪酶或固定化脂肪酶；
[0017] 进一步地，所述天然抗氧化剂含有茶多酚、葡萄籽原花青素、迷迭香提取物、甘草 提取物、杏叶提取物和Vc中的任意一种或几种；
[0018] 优选地，所述天然抗氧化剂的质量组成为：葡萄籽原花青素:茶多酚:杏叶提取物 = 3-5:2-4:1-3 〇
[0019] 进一步地，每克所述反应物A加入正己烷8-12mL;
[0020]进一步地，每克所述反应物B加入丙酮8-12mL。
[0021]采用上述方法制备的类可可脂酸值为0.5-0.8!1^1(0!1/^，酯交换率为82.68-88 · 76 %，酰基转移率为4 · 41-6 · 61 %。
[0022] 有益效果：
[0023]本发明制备类可可脂的方法以食品安全性高、原料来源广泛的33°C棕榈油为原 料，采用Sn_l，3位选择性好、催化效率高、反应条件宽泛且价格低廉的脂肪酶酶促酯交换制 备类可可脂，特别是在酶促催化过程添加科学复配的天然抗氧化剂，可显著降低类可可脂 的酸价，延长产品的保质期(见实施例8)。最终制备的类可可脂组分和产品物化性质与天然 可可脂极其相似(见实施例9和说明书附图），并且酸值低、酯交换率高、酰基转移率低、保质 期长、成本低。
[0024]需要说明的是本发明的技术效果是各个步骤技术特征协同作用的总和，各步骤之 间具有一定的内在相关性，并非单个技术特征效果的简单叠加。
【附图说明】
[0025] 图1:天然可可脂的熔点曲线；
[0026] 图2:本发明实施例1制备的类可可脂的熔点曲线。
【具体实施方式】
[0027] 下面通过具体的实施方案叙述本发明。除非特别说明，本发明中所用的技术手段 均为本领域技术人员所公知的方法。另外，实施方案应理解为说明性的，而非限制本发明的 范围，本发明的实质和范围仅由权利要求书所限定。对于本领域技术人员而言，在不背离本 发明实质和范围的前提下，对这些实施方案中的物料成分和用量进行的各种改变或改动也 属于本发明的保护范围。
[0028] 主要原料来源：
[0029] 1.33°C棕榈油:市售
[0030] 2.脂肪酶:解脂耶氏酵母脂肪酶，北京凯泰新世纪生物科技有限公司 [0031 ] 3.硬脂酸：国药集团化学试剂有限公司，分析纯AR
[0032] 4.葡萄籽原花青素购买于河南安阳晶森生物科技有限公司，有效成分：0PC/ Polyphenol,Assay 0PC95 %/polyphenol 90%；
[0033] 银杏叶提取物购买于徐州恒凯银杏制品有限公司，中国药典2010版银杏叶提取 物，总黄酮醇苷彡24%，产品注册商标:公孙堂Ginkgo Town;
[0034] 迷迭香提取物购买于河南森源本草天然产物股份有限公司，主要成分:迷迭香酸、 迷迭香酚等，含量85 %，注册商标森源本草；
[0035] 甘草提取物购买于西安源森生物科技有限公司，主要成分:甘草酸、甘草甙等，含 量98 %，注册商标源森生物。
[0036] 茶多酚购买于西安瑞林生物公司生产的绿茶茶多酚，茶多酚含量98%，注册商标 瑞林生物。
[0037] 实施例1
[0038] 一种利用33°C棕榈油酶促酯交换制备类可可脂的方法，包括如下步骤：
[0039] 按质量比1:1.9称取33°(：棕榈油和硬脂酸，每克棕榈油加入正己烷1〇1^，在70°(：条 件下预热5min。加入棕榈油质量8%的脂肪酶和0.3%的天然抗氧化剂，于40°C条件下，在搅 拌式反应器中反应120min。反应结束后保温、过滤，除掉脂肪酶得反应物A，每克反应物A加 入正己烷10mL，置于0°C条件下结晶3h，过滤，滤液旋转蒸发去除正己烷得反应物B，每克反 应物B加入丙酮10mL，置于0°C条件下结晶4h，过滤，收集结晶即得类可可脂。
[0040]所述脂肪酶为解脂耶氏酵母游离脂肪酶。
[0041 ]所述天然抗氧化剂的质量组成为:葡萄籽原花青素:茶多酚:杏叶提取物=4:3:2。 [0042]采用上述方法的制备类可可脂酸值为0.8mgK0H/g，酯交换率为88.76%，酰基转移 率为4.41%。
[0043] 实施例2
[0044] -种利用33°C棕榈油酶促酯交换制备类可可脂的方法，包括如下步骤：
[0045]按质量比1:2称取33°C棕榈油和硬脂酸，每克棕榈油加入正己烷8mL，在80°C条件 下预热8min。加入棕榈油质量10%的脂肪酶和0.4%的天然抗氧化剂，于45°C条件下，在搅 拌式反应器中反应140min。反应结束后保温、过滤，除掉脂肪酶得反应物A，每克反应物A加 入正己烷8mL，置于2°C条件下结晶4h，过滤，滤液旋转蒸发去除正己烷得反应物B，每克反应 物B加入丙酮8mL，置于2°C条件下结晶5h，过滤，收集结晶即得类可可脂。
[0046] 所述脂肪酶为解脂耶氏酵母游离脂肪酶。
[0047] 所述天然抗氧化剂的质量组成为:葡萄籽原花青素:茶多酚:杏叶提取物=3:2:1。 [0048]采用上述方法制备的类可可脂酸值为0.7mgK0H/g，酯交换率为86.58%，酰基转移 率为5.36%。
[0049] 实施例3
[0050] -种利用33°C棕榈油酶促酯交换制备类可可脂的方法，包括如下步骤：
[0051 ] 按质量比1:2.2称取33°(：棕榈油和硬脂酸，每克棕榈油加入正己烷121^;，在901€ 条件下预热lOmin。加入棕榈油质量12%的脂肪酶和0.5%的天然抗氧化剂，于50°C条件下， 在搅拌式反应器中反应150min。反应结束后保温、过滤，除掉脂肪酶得反应物A，每克反应物 A加入正己烷12mL，置于4°C条件下结晶6h，过滤，滤液旋转蒸发去除正己烷得反应物B，每克 反应物B加入丙酮12mL，置于4°C条件下结晶6h，过滤，收集结晶即得类可可脂。
[0052]所述脂肪酶为解脂耶氏酵母游离脂肪酶。
[0053]所述天然抗氧化剂的质量组成为:葡萄籽原花青素:茶多酸:杏叶提取物=5:4:3。 [0054]采用上述方法制备的类可可脂酸值为0.5mgK0H/g，酯交换率为82.68%。
[0055] 实施例4
[0056] -种利用33°C棕榈油酶促酯交换制备类可可脂的方法，包括如下步骤：
[0057] 按质量比1:1.9称取33°C棕榈油和硬脂酸，每克棕榈油加入正己烷10mL;，在70°C 条件下预热5min。加入棕榈油质量17%的脂肪酶和0.3%的天然抗氧化剂，于40°C条件下， 在搅拌式反应器中反应120min。反应结束后保温、过滤，除掉脂肪酶得反应物A，每克反应物 A加入正己烷10mL，置于0°C条件下结晶3h，过滤，滤液旋转蒸发去除正己烷得反应物B，每克 反应物B加入丙酮10mL，置于0°C条件下结晶4h，过滤，收集结晶即得类可可脂。
[0058]所述脂肪酶为解脂耶氏酵母固定化脂肪酶。
[0059] 所述天然抗氧化剂的质量组成为:葡萄籽原花青素:茶多酚:杏叶提取物= 4:3:2。
[0060] 采用上述方法的制备类可可脂酸值为0.8mgK0H/g，酯交换率为88.76%，酰基转移 率为5.16%。
[0061 ] 实施例5
[0062] 一种利用33°C棕榈油酶促酯交换制备类可可脂的方法，包括如下步骤：
[0063]按质量比1:2称取33°C棕榈油和硬脂酸，每克棕榈油加入正己烷8mL，在80°C条件 下预热8min。加入棕榈油质量19%的脂肪酶和0.4%的天然抗氧化剂，于45°C条件下，在搅 拌式反应器中反应140min。反应结束后保温、过滤，除掉脂肪酶得反应物A，每克反应物A加 入正己烷8mL，置于2°C条件下结晶4h，过滤，滤液旋转蒸发去除正己烷得反应物B，每克反应 物B加入丙酮8mL，置于2°C条件下结晶5h，过滤，收集结晶即得类可可脂。
[0064] 所述脂肪酶为解脂耶氏酵母固定化脂肪酶。
[0065] 所述天然抗氧化剂的质量组成为:葡萄籽原花青素:茶多酚:杏叶提取物=3:2:1。 [0066]采用上述方法制备的类可可脂酸值为0.7mgK0H/g，酯交换率为86.58%，酰基转移 率为5.78%。
[0067] 实施例6
[0068] 一种利用33°C棕榈油酶促酯交换制备类可可脂的方法，包括如下步骤：
[0069] 按质量比1:2.2称取33°(：棕榈油和硬脂酸，每克棕榈油加入正己烷121^;，在901€ 条件下预热lOmin。加入棕榈油质量20%的脂肪酶和0.5%的天然抗氧化剂，于50°C条件下， 在搅拌式反应器中反应150min。反应结束后保温、过滤，除掉脂肪酶得反应物A，每克反应物 A加入正己烷12mL，置于4°C条件下结晶6h，过滤，滤液旋转蒸发去除正己烷得反应物B，每克 反应物B加入丙酮12mL，置于4°C条件下结晶6h，过滤，收集结晶即得类可可脂。
[0070]所述脂肪酶为解脂耶氏酵母固定化脂肪酶。
[0071 ]所述天然抗氧化剂的质量组成为:葡萄籽原花青素:茶多酸:杏叶提取物=5:4:3。 [0072]采用上述方法制备的类可可脂酸值为0.5mgK0H/g，酯交换率为82.68%，酰基转移 率为6.61 %。
[0073] 实施例7
[0074] 一种利用33°C棕榈油酶促酯交换制备类可可脂的方法，包括如下步骤：
[0075] 按质量比1:2.2称取33°(：棕榈油和硬脂酸，每克棕榈油加入正己烷121^;，在901€ 条件下预热l〇min。加入棕榈油质量10%的脂肪酶和0.5%的天然抗氧化剂，于50°C条件下， 在搅拌式反应器中反应150min。反应结束后保温、过滤，除掉脂肪酶得反应物A，每克反应物 A加入正己烷12mL，置于4°C条件下结晶6h，过滤，滤液旋转蒸发去除正己烷得反应物B，每克 反应物B加入丙酮12mL，置于4°C条件下结晶6h，过滤，收集结晶即得类可可脂。
[0076]所述天然抗氧化剂为葡萄籽原花青素。
[0077]采用上述方法制备的类可可脂酸值为0.5mgK0H/g，酯交换率为82.68%，酰基转移 率为6.34%。
[0078] 实施例8本发明类可可脂的氧化稳定性试验
[0079] 以本发明实施例1制备的的类可可脂和市售相同生产日期的类可可脂为样品，检 测类可可脂的氧化稳定性，检测结果如表1。检测方法:采用743Rancim at油脂氧化稳定仪， 分别测定2种类可可脂在110、120、130°C时的诱导期（induction period)。测定条件:样品 用量（3.0 ± 0.01)g;空气流量2 . OL/h;向测量池中加入60mL蒸馏水;达到设定温度开始测 定。
[0080] 表1:类可可脂诱导期在不同温度下的检测结果(OSI/h)
[0083] 以上结果表明：本发明制备的类可可脂在不同温度下的诱导时间是市售类可可脂 的2倍以上，其氧化稳定性较强。
[0084] 需要说明的是:本发明实施例2-7制备的类可可脂同样具有上述实验效果，各实施 例之间与上述实验效果差异性不大。
[0085]实施例9本发明类可可脂与天然可可脂甘油三酯的组成
[0086]以本发明实施例1制备的的类可可脂和市售天然可可脂为样品，检测二者的甘油 三酯组成，检测结果如表2。检测方法:将产品溶于一定量的正己烷中，过膜待测，采用高效 液相色谱联用蒸发光散射检测器（HPLC-ELSD)进行分析，色谱柱为Akasil C18色谱柱， 4·6mmX 150mmX5um，100 A流动相为乙腈：二氯甲烧=1:1(V:V)，流速为0·8ml/min，上样量 20yL，蒸发光散射检测器漂移管温度:70°C，载气流速1.7L/min。
[0087]表2:类可可脂与天然可可脂甘油三酯的组成
[0088]
[0089] 注:POP: 1，3-二棕榈酸-2-油酸甘油三酯;POS: 1-棕榈酸-2-油酸-3-硬脂酸甘油三 酯;SOS: 1，3-2-硬脂酸-2-油酸甘油三酯。
[0090] 以上结果表明：本发明制备的类可可脂与天然可可脂的甘三酯组成与相对含量非 常相似。
[0091] 需要说明的是:本发明实施例2-7制备的类可可脂同样具有上述实验效果，各实施 例之间与上述实验效果差异性不大。
【主权项】
1. 一种利用33°c棕榈油酶促酯交换制备类可可脂的方法，其特征在于，包括如下步骤： 按质量比1: 1.9-2.2称取33 °C棕榈油和硬脂酸，加入正己烷，在70-90 °C条件下预热5-lOmin;加入棕榈油质量8-20%的脂肪酶和0.3-0.5%的天然抗氧化剂，于40-50°C条件下， 在搅拌式反应器中反应120~150min;反应结束后保温、过滤，除掉脂肪酶得反应物A，加入 正己烷，置于0-4 °C条件下结晶3-6h，过滤，滤液旋转蒸发去除正己烷得反应物B，再加入丙 酮，置于〇_4°C条件下结晶4-6h，过滤，收集结晶即得类可可脂。2. 如权利要求1所述制备类可可脂的方法，其特征在于，每克所述33°C棕榈油加入正己 烧8-12mL。3. 如权利要求1所述制备类可可脂的方法，其特征在于，所述天然抗氧化剂含有茶多 酚、葡萄籽原花青素、迷迭香提取物、甘草提取物、杏叶提取物和Vc中的任意一种或几种。4. 如权利要求3所述制备类可可脂的方法，其特征在于，所述天然抗氧化剂的质量组成 为:葡萄籽原花青素:茶多酸:杏叶提取物= 3-5:2-4:1-3。5. 如权利要求1所述制备类可可脂的方法，其特征在于，每克所述反应物A加入正己烷 8-12mL。6. 如权利要求1所述制备类可可脂的方法，其特征在于，每克所述反应物B加入丙酮8-12mL〇7. 如权利要求1所述制备类可可脂的方法，其特征在于，所述脂肪酶为解脂耶氏酵母脂 肪酶中的任意一种。8. 如权利要求7所述制备类可可脂的方法，其特征在于，所述解脂耶氏酵母脂肪酶为游 离脂肪酶或固定化脂肪酶。
【文档编号】C12P7/64GK105936922SQ201610258372
【公开日】2016年9月14日
【申请日】2016年6月2日
【发明人】邓利, 刘墨砚, 聂开立, 王芳, 胡慧容
【申请人】北京化工大学, 厦门北化生物产业研究院有限公司