1.本发明涉及甘油二酯油生产技术领域，具体涉及一种甘油二酯食用油的制备方法。
背景技术：
2.甘油二酯食用油是以天然食用油为原料，通过酶法或者化学法改性而成的新型油脂。近年来研究发现虽然富含甘油二酯的油和甘油三酯的油具有相似的味道、气味、色泽、烹饪特性并且对热和氧均有一定的稳定性，但甘油二酯和甘油三酯的吸收代谢模式不同，食用含有甘油二酯的油脂具有抑制体重增加和降血脂的效果，可以在不改变饮食习惯的前提下调节人体亚健康水平及遏制相关慢性病的发生和发展，这是因为甘油三酯在体内容易积蓄，而相对于甘油三酯，甘油二酯具有更容易被转化成能量而利用的特点。甘油二酯是经过美国fda评价食品添加剂安全指标公认安全的食品成分，可作为安全的普通食用油代替产品。
3.近几年关于甘油二酯的生产方法已经有很多报道，如cn103060394a、cn1884564a、cn101157943a、cn1267322a以及cn101768076a，但这些方法普遍存在工业化生产困难。目前较为大众所接受的生产方法是通过油脂的水解形成脂肪酸，再以脂肪酸和甘油为原料在脂肪酶催化作用下生成甘油二酯，但是采用该方法存在油脂水解不完全以及酯化反应不完全的问题，会产生甘油单酯以及甘油三酯等副产物，其中甘油三酯和甘油二酯的沸点相差不大，二者分离较为困难，导致分离成本较高。
技术实现要素：
4.本发明的目的在于提供一种甘油二酯食用油的制备方法，本发明提供的方法操作简单，成本低，适于工业化生产。
5.为了实现上述发明目的，本发明提供以下技术方案：
6.本发明提供了一种甘油二酯食用油的制备方法，包括以下步骤：
7.在硫酸或第一固定化脂肪酶催化作用下，甘油三酯型大豆油与乙醇进行乙酯化反应，得到乙酯型大豆油；
8.在第二固定化脂肪酶催化作用下，所述乙酯型大豆油与甘油进行转酯化反应，得到粗制甘油二酯油；
9.将所述粗制甘油二酯油进行多级分子蒸馏，得到甘油二酯食用油。
10.优选地，所述硫酸的浓度为98～100wt％；所述甘油三酯型大豆油、乙醇与硫酸的质量比为(0.7～1.2)：(0.8～1.2)：(0.0056～0.084)。
11.优选地，所述第一固定化脂肪酶为脂肪酶fm-10；所述甘油三酯型大豆油、乙醇与第一固定化脂肪酶的质量比为(0.7～1.2)：(0.8～1.0)：(0.035～0.060)。
12.优选地，所述乙酯化反应的温度为80～120℃，时间为10～20h。
13.优选地，所述乙酯型大豆油中乙酯的转化率≥98％。
14.优选地，所述第二固定化脂肪酶为脂肪酶im-ne100、脂肪酶lipozyme rm im或脂肪酶lipozyme tl im；所述乙酯型大豆油、甘油与第二固定化脂肪酶的质量比为(3.2～4.4)：(0.8～1.2)：(0.2～0.3)。
15.优选地，所述转酯化反应的温度为50～80℃，时间为20～30h。
16.优选地，所述粗制甘油二酯油中甘油二酯的质量含量≥50％。
17.优选地，所述多级分子蒸馏的级数≥3级。
18.优选地，当所述多级分子蒸馏的级数为3级时，所述多级分子蒸馏包括依次进行的第一级蒸馏、第二级蒸馏和第三级蒸馏；所述第一级蒸馏的温度为70～90℃，所述第二级蒸馏的温度为130～140℃，所述第三级蒸馏的温度为140～150℃，且所述第三级蒸馏的温度高于所述第二级蒸馏的温度。
19.本发明提供了一种甘油二酯食用油的制备方法，包括以下步骤：在硫酸或第一固定化脂肪酶催化作用下，甘油三酯型大豆油与乙醇进行乙酯化反应，得到乙酯型大豆油；在第二固定化脂肪酶催化作用下，所述乙酯型大豆油与甘油进行转酯化反应，得到粗制甘油二酯油；将所述粗制甘油二酯油进行多级分子蒸馏，得到甘油二酯食用油。本发明利用甘油三酯型大豆油和乙醇反应制备乙酯型大豆油，乙酯转化率可以达到98％以上，解决了油脂水解不完全的问题；再通过乙酯型大豆油与甘油反应制备甘油二酯，通过使用选择性脂肪酶催化转酯化反应，可以避免甘油三酯的生成，而甘油二酯与副产物甘油单酯的沸点相差比较大，经过多级分子蒸馏即可去除甘油单酯和未参与反应的乙酯型大豆油等杂质，最终所得产物中甘油二酯的质量含量≥95％。本发明提供的方法操作简单，不使用溶剂，成本低，适于工业化生产。
20.进一步地，本发明提供的方法反应时间短，第一固定化脂肪酶以及第二固定化脂肪酶可以重复利用，有利于降低生产成本。
具体实施方式
21.本发明提供了一种甘油二酯食用油的制备方法，包括以下步骤：
22.在硫酸或第一固定化脂肪酶催化作用下，甘油三酯型大豆油与乙醇进行乙酯化反应，得到乙酯型大豆油；
23.在第二固定化脂肪酶催化作用下，所述乙酯型大豆油与甘油进行转酯化反应，得到粗制甘油二酯油；
24.将所述粗制甘油二酯油进行多级分子蒸馏，得到甘油二酯食用油。
25.在本发明中，如无特殊说明，所用原料均优选为本领域技术人员熟知的市售产品。
26.本发明在硫酸或第一固定化脂肪酶催化作用下，甘油三酯型大豆油与乙醇进行乙酯化反应，得到乙酯型大豆油。在本发明中，所述甘油三酯型大豆油优选由山东禹王植物油厂提供。本发明以硫酸或第一固定化脂肪酶作为乙酯化反应的催化剂。在本发明中，所述硫酸的浓度优选为98～100wt％，更优选为98wt％；所述乙醇优选为无水乙醇；所述甘油三酯型大豆油、乙醇与硫酸的质量比优选为(0.7～1.2)：(0.8～1.2)：(0.0056～0.0084)，更优选为1：(1.0～1.2)：(0.006～0.008)。在本发明中，所述第一固定化脂肪酶优选为脂肪酶fm-10，在本发明的实施例中，所述脂肪酶fm-10具体购自青岛蔚蓝生物股份有限公司；所述甘油三酯型大豆油、乙醇与第一固定化脂肪酶的质量比优选为(0.7～1.2)：(0.8～1.0)：
(0.035～0.060)，更优选为1：(0.9～1.0)：(0.04～0.05)。本发明优选向甘油三酯型大豆油中加入乙醇，然后加入硫酸或第一固定化脂肪酶，进行乙酯化反应。
27.在本发明中，所述乙酯化反应的温度优选为80～120℃，更优选为85～100℃，进一步优选为90～95℃；时间优选为10～20h，更优选为12～15h。在本发明中，所述乙酯化反应优选在常压条件下进行。在本发明中，所述乙酯化反应优选在密闭的反应容器中进行，且所述乙酯化反应过程中严格保压，保证乙酯化反应充分进行。在本发明中，所述乙酯化反应优选在搅拌条件下进行，所述搅拌的速率优选为300～500r/min，更优选为400r/min。
28.在本发明中，所述乙酯化反应后优选还包括：将所得乙酯化产物体系中催化剂(即硫酸或第一固定化脂肪酶)以及乙醇去除，得到乙酯型大豆油。本发明优选根据催化剂种类选择合适的去除方式，具体的，当采用硫酸作为催化剂，本发明优选将所述乙酯化产物体系在静置条件下进行沉降，所述硫酸沉于底部，实际生产过程中可以将所述硫酸从反应容器底部放掉，然后去除所得体系中乙醇；当采用第一固定化脂肪酶作为催化剂，本发明优选将所述乙酯化产物体系进行过滤，以去除第一固定化脂肪酶，收集滤液，然后去除所述滤液中乙醇。在本发明中，去除所述乙醇的方式优选为蒸发，所述蒸发的温度优选为60～90℃，更优选为75～78℃；所述蒸发的压力优选为-0.06～-0.10mpa，更优选为-0.10mpa。本发明利用甘油三酯型大豆油和乙醇反应制备乙酯型大豆油，乙酯转化率可以达到98％以上(所述乙酯型大豆油中乙酯的质量含量≥98％)。
29.得到乙酯型大豆油后，本发明在第二固定化脂肪酶催化作用下，所述乙酯型大豆油与甘油进行转酯化反应，得到粗制甘油二酯油。在本发明中，所述第二固定化脂肪酶优选为脂肪酶im-ne100、脂肪酶lipozyme rm im或脂肪酶lipozyme tl im，更优选为脂肪酶im-ne100，在本发明的实施例中，所述脂肪酶im-ne100优选购自青岛蔚蓝生物股份有限公司；所述乙酯型大豆油、甘油与第二固定化脂肪酶的质量比优选为(3.2～4.4)：(0.8～1.2)：(0.2～0.3)，更优选为4：(1.0～1.1)：(0.24～0.25)。本发明优选向所述乙酯型大豆油中加入甘油以及第二固定化脂肪酶，进行转酯化反应。
30.在本发明中，所述转酯化反应的温度优选为50～80℃，更优选为60～75℃，进一步优选为65～70℃；时间优选为20～30h，更优选为20～24h。在本发明中，所述转酯化反应优选在真空度为50～200pa的条件下进行，进一步优选为100～150pa。在本发明中，所述转酯化反应优选在搅拌条件下进行，所述搅拌的速率优选为400～800r/min，更优选为600r/min。所述转酯化反应后，本发明优选趁热将所得转酯化产物体系过滤，以去除第二固定化脂肪酶，所得滤液即为粗制甘油二酯油。在本发明中，所述粗制甘油二酯油中甘油二酯的质量含量优选≥50％，更优选为50～60％。
31.得到粗制甘油二酯油后，本发明将所述粗制甘油二酯油进行多级分子蒸馏，得到甘油二酯食用油。本发明通过多级分子蒸馏去除副产物甘油单酯和未参与反应的乙酯型大豆油。在本发明中，所述多级分子蒸馏的级数优选≥3级，更优选为3级。在本发明中，当所述多级分子蒸馏的级数为3级时，所述多级分子蒸馏优选包括依次进行的第一级蒸馏、第二级蒸馏和第三级蒸馏；所述第一级蒸馏的温度优选为70～90℃，更优选为75～85℃，进一步优选为77～80℃，本发明优选通过第一级蒸馏去除未参与反应的乙酯型大豆油；所述第二级蒸馏的温度优选为130～140℃，更优选为133～138℃，进一步优选为134～135℃，本发明优选通过第二级蒸馏去除甘油单酯；所述第三级蒸馏的温度优选为140～150℃，且所述第三
级蒸馏的温度高于所述第二级蒸馏的温度，所述第三级蒸馏的温度更优选为143～147℃，进一步优选为144～145℃，本发明优选通过第三级蒸馏去除剩余杂质。
32.采用本发明提供的方法制备的甘油二酯食用油纯度较高，甘油二酯的质量含量优选≥95％，更优选为96～99％；甘油二酯食用油的收率优选≥52％，更优选为52～57％。
33.下面将结合本发明中的实施例，对本发明中的技术方案进行清楚、完整地描述。显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
34.以下实施例中所用甘油三酯型大豆油由山东禹王植物油厂提供；脂肪酶fm-10以及脂肪酶im-ne100购自青岛蔚蓝生物股份有限公司。
35.实施例1
36.取10kg的甘油三酯型大豆油置于密闭的反应容器中，加入10kg无水乙醇和80g浓硫酸(98wt％)，在温度为80℃、常压且搅拌速率为400r/min的条件下保压反应12h；反应结束后，将所得乙酯化产物体系在静置条件下进行沉降，所述浓硫酸沉于底部，从反应容器底部放掉，利用水浴加热，将去除浓硫酸后的产物体系在温度为75℃且压力为-0.1mpa的条件下蒸发，以脱除过量乙醇，得到乙酯型大豆油，乙酯转化率为99％；
37.向10kg的乙酯型大豆油中加入2.5kg甘油和625g固定化脂肪酶(具体为脂肪酶im-ne100)，在温度为60℃、真空度为200pa且搅拌速率为600r/min的条件下保压反应24h；反应结束后，将所得产物体系过滤，所得滤液为粗制甘油二酯油，其中甘油二酯的质量含量为53％；
38.将所述粗制甘油二酯油进行三级分子蒸馏，具体是依次进行第一级蒸馏、第二级蒸馏和第三级蒸馏，所述第一级蒸馏的温度为75℃，所述第二级蒸馏的温度为133℃，所述第三级蒸馏的温度为145℃，收集甘油二酯馏分即为甘油二酯食用油，其中甘油二酯的质量含量为95％，所述甘油二酯食用油的收率为56％。
39.实施例2
40.取10kg的甘油三酯型大豆油置于密闭的反应容器中，加入10kg无水乙醇和80g浓硫酸(98wt％)，在温度为85℃、常压且搅拌速率为400r/min的条件下保压反应12h；反应结束后，将所得乙酯化产物体系在静置条件下进行沉降，所述浓硫酸沉于底部，从反应容器底部放掉，利用水浴加热，将去除浓硫酸后的产物体系在温度为75℃且压力为-0.1mpa的条件下蒸发，以脱除过量乙醇，得到乙酯型大豆油，乙酯转化率为99％；
41.向10kg的乙酯型大豆油中加入2.5kg甘油和600g固定化脂肪酶(具体为脂肪酶im-ne100)，在温度为60℃、真空度为150pa且搅拌速率为600r/min的条件下保压反应24h；反应结束后，将所得产物体系过滤，所得滤液为粗制甘油二酯油，其中甘油二酯的质量含量为55％；
42.将所述粗制甘油二酯油进行三级分子蒸馏，具体是依次进行第一级蒸馏、第二级蒸馏和第三级蒸馏，所述第一级蒸馏的温度为70℃，所述第二级蒸馏的温度为130℃，所述第三级蒸馏的温度为140℃，收集甘油二酯馏分即为甘油二酯食用油，其中甘油二酯的质量含量为97％，所述甘油二酯食用油的收率为52％。
43.实施例3
44.取10kg的甘油三酯型大豆油置于密闭的反应容器中，加入10kg无水乙醇和500g固定化脂肪酶(具体为脂肪酶fm-10)，在温度为95℃、常压且搅拌速率为400r/min的条件下保压反应12h；反应结束后，将所得乙酯化产物体系过滤，利用水浴加热，将所得滤液在温度为75℃且压力为-0.1mpa的条件下蒸发，以脱除过量乙醇，得到乙酯型大豆油，乙酯转化率为98％；
45.向10kg的乙酯型大豆油中加入2.5kg甘油和600g固定化脂肪酶(具体为脂肪酶im-ne100)，在温度为65℃、真空度为100pa且搅拌速率为600r/min的条件下保压反应24h；反应结束后，将所得产物体系过滤，所得滤液为粗制甘油二酯油，其中甘油二酯的质量含量为58％；
46.将所述粗制甘油二酯油进行三级分子蒸馏，具体是依次进行第一级蒸馏、第二级蒸馏和第三级蒸馏，所述第一级蒸馏的温度为80℃，所述第二级蒸馏的温度为130℃，所述第三级蒸馏的温度为140℃，收集甘油二酯馏分即为甘油二酯食用油，其中甘油二酯的质量含量为95％，所述甘油二酯食用油的收率为57％。
47.实施例4
48.取10kg的甘油三酯型大豆油置于密闭的反应容器中，加入10kg无水乙醇和600g固定化脂肪酶(具体为脂肪酶fm-10)，在温度为90℃、常压且搅拌速率为400r/min的条件下保压反应12h；反应结束后，将所得乙酯化产物体系过滤，利用水浴加热，将所得滤液在温度为75℃且压力为-0.1mpa的条件下蒸发，以脱除过量乙醇，得到乙酯型大豆油，乙酯转化率为99％；
49.向10kg的乙酯型大豆油中加入2.5kg甘油和600g固定化脂肪酶(具体为脂肪酶im-ne100)，在温度为65℃、真空度为50pa且搅拌速率为600r/min的条件下保压反应20h；反应结束后，将所得产物体系过滤，所得滤液为粗制甘油二酯油，其中甘油二酯的质量含量为60％；
50.将所述粗制甘油二酯油进行三级分子蒸馏，具体是依次进行第一级蒸馏、第二级蒸馏和第三级蒸馏，所述第一级蒸馏的温度为85℃，所述第二级蒸馏的温度为135℃，所述第三级蒸馏的温度为145℃，收集甘油二酯馏分即为甘油二酯食用油，其中甘油二酯的质量含量为96％，所述甘油二酯食用油的收率为54％。
51.以上所述仅是本发明的优选实施方式，应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明原理的前提下，还可以做出若干改进和润饰，这些改进和润饰也应视为本发明的保护范围。