本技術(shù)涉及富含omega-3和omega-6脂肪酸的磷脂和糖脂制劑的生產(chǎn)。通過本技術(shù)的方法生產(chǎn)的富含omega-3和omega-6的磷脂和糖脂制劑可以用作功能性食品或藥物組合物的營養(yǎng)制品或營養(yǎng)制品添加劑。本技術(shù)還涉及用于制備其中摻有omega-3和omega-6脂肪酸的磷脂的酶促方法。

背景技術(shù)：

1、磷脂是一類重要的生物分子。磷脂是細(xì)胞膜的基本構(gòu)件，也是表面活性劑的主要部分，表面活性劑是占據(jù)肺中空氣/液體界面的薄膜。這些分子由極性或帶電頭部基團(tuán)和通過甘油鍵連接的一對非極性脂肪酸尾部組成。這種極性區(qū)段和非極性區(qū)段的組合稱為兩親性，該詞描述了這些分子在極性相和非極性相之間的界面處組裝的趨勢。

2、術(shù)語甘油磷脂表示含有至少一個連接至甘油部分的o-?；?、或o-烷基、或o-烷-1'-烯基殘基的甘油磷酸的任何衍生物。磷酸基團(tuán)與甘油形成酯鍵。在細(xì)菌/真核生物中長鏈烴通常通過酯鍵連接。

3、在細(xì)菌和原核生物中，脂質(zhì)通常由c16或c18脂肪酸的二酯組成。此類酸是直鏈的，特別是對于c18成員，可以是不飽和的。連接到甘油的烴鏈?zhǔn)鞘杷缘模鴺O性頭部(主要由連接到甘油主鏈的第三個碳的磷酸基團(tuán)組成)是親水性的。這種雙重特性使得甘油磷脂具有兩親性。它們通常在膜中組織成雙層，極性親水性頭部向外伸出朝向水性環(huán)境，非極性疏水性尾部指向內(nèi)部。甘油磷脂由各種不同的物質(zhì)組成，通常在結(jié)構(gòu)上略有不同。最基本的結(jié)構(gòu)是磷脂酸。該物質(zhì)是合成許多磷酸甘油酯的重要中間體。

4、通常，甘油磷脂使用“sn”符號，代表立體特異性編號。當(dāng)字母“sn”出現(xiàn)在命名法中時，按照慣例，甘油(2-sn)的第二個碳的羥基在fischer投影的左側(cè)。編號遵循fischer投影之一，頂部的碳為1-sn，底部的碳為3-sn。這種特殊標(biāo)記法的優(yōu)點(diǎn)是甘油分子的空間構(gòu)型(d或l)由位置sn-1和sn-3上的殘基直觀地確定。例如，sn-甘油-3-磷酸和sn-甘油-1-磷酸是對映體。大多數(shù)植物油在sn-2位具有不飽和脂肪酸，在1-sn和/或3-sn位具有飽和脂肪酸。動物脂肪通常在2-sn中含有飽和脂肪酸，1-sn和/或sn3位具有不飽和脂肪酸。

5、含有多不飽和脂肪酸(pufa)的磷脂為生物體提供了重要的構(gòu)件，可改善膜的流動性，這是生物膜功能的重要特性。

6、對含有pufa的磷脂進(jìn)行的研究表明，這些生物材料具有許多重要的生理作用。它們是所有生物膜如細(xì)胞、血球、脂蛋白和表面活性劑的高能、基本、結(jié)構(gòu)和功能元件。此外，它們對于細(xì)胞分化、增殖和再生、維持和促進(jìn)許多膜結(jié)合蛋白和受體的生物活性是不可或缺的。含pufa的磷脂還在許多膜定位酶如鈉鉀atp酶、腺苷酸環(huán)化酶和脂蛋白脂肪酶的活性和激活中發(fā)揮著決定性作用，這些酶對于分子通過膜的運(yùn)輸和控制細(xì)胞內(nèi)和細(xì)胞間空間之間的膜依賴性代謝過程很重要。此外，一些pufa如亞油酸，是細(xì)胞保護(hù)性前列腺素和其他類二十烷酸的前體。

7、由于其所有特性，許多健康益處都?xì)w功于脂肪酸，特別是pufa的消耗。例如，據(jù)報道，omega-3和omega-6型pufa可有效治療和預(yù)防心血管疾病(cvd)。

8、除了對心血管疾病、糖尿病和癌癥有好處外，dha對增強(qiáng)大腦功能，特別是對嬰兒大腦發(fā)育也很重要。營養(yǎng)研究調(diào)查了dha在大腦中的重要性，發(fā)現(xiàn)低水平的dha與抑郁癥、記憶力喪失、癡呆癥和視覺問題有關(guān)。所有研究都表明，隨著血液中dha水平的升高，老年人的大腦功能顯著改善。

9、人體無法合成足夠量的dha。因此，有必要從飲食中獲取它。最初通過胎盤獲得dha，然后從母乳中獲得dha，后來從魚類、紅肉、動物器官肉和雞蛋等來源獲得dha。這些類型的脂肪酸主要天然存在于魚類和藻類中，隨機(jī)分布在甘油三酯的甘油骨架的s7?1、s7x-2和sn-3位置。特別地，金槍魚、鮭魚和沙丁魚為dha提供了豐富的來源。

10、此外，酶促產(chǎn)生亞油酸和α-亞麻酸的omega-6和omega-3產(chǎn)物的能力會隨著年齡的增長而下降。因此，隨著人類年齡的增長，人們越來越需要直接從飲食或補(bǔ)充劑中獲取dha。由于dha對于大腦、眼睛和神經(jīng)系統(tǒng)的信號傳遞很重要，因此許多關(guān)注保持精神敏銳度的消費(fèi)者尋求一種純粹、安全的方式來補(bǔ)充他們的dha水平。直到最近，dha膳食補(bǔ)充劑的主要來源一直是魚油。

11、鑒于含有pufa的磷脂對人類健康的重要生理作用以及所述化合物在生物體中的稀缺性，存在對含有pufa的磷脂的膳食補(bǔ)充的需求。由于多不飽和脂肪酸的高度氧化，許多含有pufa的試劑存在穩(wěn)定性和質(zhì)量問題。這些問題需要抗氧化劑的摻入以及使用試圖減少這種氧化的特殊措施。由于磷脂的抗氧化特性，利用磷脂作為pufa的載體可以提高此類產(chǎn)物的穩(wěn)定性。

12、含pufa的磷脂可以通過多種方式制備，主要通過(i)磷脂的酶促酯化和酯交換，(ii)磷脂的化學(xué)合成，或(iii)磷脂的酶促轉(zhuǎn)磷脂酰化來制備。

13、值得一提的是，ps是腦膜中主要的酸性磷脂成分。它已成為許多關(guān)于記憶喪失、情緒、認(rèn)知表現(xiàn)和學(xué)習(xí)能力的人類臨床試驗的主題。許多研究表明，ps對年齡相關(guān)的記憶障礙患者有幫助，甚至有助于優(yōu)化無認(rèn)知障礙患者的認(rèn)知。膳食ps在腸道中被有效、快速地吸收到血液中，并且很容易穿過血腦屏障到達(dá)大腦的神經(jīng)細(xì)胞。

14、ps可以從牛腦或植物中提取，也可以通過生物催化從大豆卵磷脂中生產(chǎn)。兩種來源之間的主要區(qū)別在于連接至磷脂骨架上的位置1和2的脂肪酸類型。長鏈多不飽和n-3型脂肪酸是海洋脂肪的特征并且普遍存在于海洋物種的磷脂中。

15、磷脂酰絲氨酸可以通過使用磷脂酶d(plds)的轉(zhuǎn)磷脂?；磻?yīng)來制備，通過該反應(yīng)可以很容易地修飾磷脂的頭部基團(tuán)。因此，通過pld催化，磷脂酰絲氨酸可以從磷脂酰膽堿或任何其他磷脂混合物和絲氨酸產(chǎn)生。

16、磷脂也稱為卵磷脂(例如如大豆卵磷脂和蛋黃卵磷脂)，并且長期以來被用于食品、化妝品、油漆、潤滑劑、磁性材料、動物飼料以及醫(yī)藥和農(nóng)用化學(xué)產(chǎn)物中。在這方面，由磷脂和含有羥基的化合物通過酶法轉(zhuǎn)磷脂?；a(chǎn)生的磷脂酰酸衍生物在某些情況下顯示出優(yōu)于起始材料的性能。

17、最常見的一類磷脂(磷酸甘油酯)的結(jié)構(gòu)基于甘油(一種三碳醇，分子式為ch2oh-choh-ch2oh)。兩條脂肪酸鏈(每條通常具有14至20的偶數(shù)個碳原子)連接(通過雙酯化)至甘油分子的第一個和第二個碳，分別表示為sn1和sn2位置。甘油的第三個羥基(在sn3位)與磷酸反應(yīng)形成磷脂酸酯。自然界中廣泛分布的常見磷脂是通過磷脂酸酯中的磷酸基團(tuán)與醇(例如絲氨酸、乙醇胺、膽堿、甘油或肌醇)進(jìn)一步反應(yīng)而產(chǎn)生的。所得脂質(zhì)可帶電荷，例如磷脂酰絲氨酸(ps)、磷脂酰肌醇(pi)和磷脂酰甘油(pg)；或兩極的(具有單獨(dú)的帶正電和負(fù)電的區(qū)域)，例如磷脂酰膽堿(pc)和磷脂酰乙醇胺(pe)。術(shù)語“卵磷脂”是指pc型脂質(zhì)。

18、典型的磷脂排列是在sn1位置存在飽和脂肪酸，例如棕櫚酸或硬脂酸，在sn2位置存在不飽和脂肪酸或多不飽和脂肪酸，例如油酸或花生四烯酸(磷酸甘油酯的結(jié)構(gòu)見圖1)。

19、另一類磷脂是鞘脂。鞘脂分子具有上述基于磷脂酰的頭部基團(tuán)結(jié)構(gòu)，但(與普通磷脂分子相反)包含單一脂肪酸和長鏈醇作為其疏水成分。此外，鞘脂的骨架是鞘氨醇，其是一種氨基醇(而不是甘油)。代表性鞘脂(鞘磷脂)的結(jié)構(gòu)也如圖1所示。鞘脂主要存在于神經(jīng)組織中，被認(rèn)為在脂質(zhì)雙層膜內(nèi)形成富含膽固醇的結(jié)構(gòu)域，這可能對某些膜蛋白的功能很重要。

20、磷脂在生物系統(tǒng)中具有多種功能：作為燃料、作為膜結(jié)構(gòu)元件，作為信號試劑和作為表面活性劑。例如，肺表面活性劑是脂質(zhì)(主要是二棕櫚酰磷脂酰膽堿[dppc])和蛋白質(zhì)的混合物，可控制內(nèi)肺液體襯里(氣體交換部位)的表面張力，從而使該襯里在呼吸周期中快速膨脹和壓縮。磷脂是細(xì)胞膜中的主要脂質(zhì)成分，從而維持細(xì)胞與其環(huán)境之間的結(jié)構(gòu)完整性，并在細(xì)胞內(nèi)的區(qū)室之間提供邊界。

21、此外，糖脂是具有通過糖苷(共價)鍵連接的碳水化合物的脂質(zhì)。它們的作用是維持細(xì)胞膜的穩(wěn)定性并促進(jìn)細(xì)胞識別，這對于免疫反應(yīng)以及細(xì)胞相互連接以形成組織的連接至關(guān)重要。糖脂存在于所有真核細(xì)胞膜的表面，它們從磷脂雙層延伸到細(xì)胞外環(huán)境。

22、糖脂包括多種化合物：鞘糖脂(腦苷脂、紅細(xì)胞糖苷脂、神經(jīng)節(jié)苷脂、硫酸腦苷脂等)、甘油糖脂、糖磷酸磷脂(glycophosphospholipids)(例如磷脂酰肌醇)、糖基化的prenols(例如多萜醇-磷酸聚糖)、糖基化甾醇、糖基化聚酮化合物和糖脂。

23、糖脂的基本特征是存在與脂質(zhì)部分結(jié)合的單糖或寡糖。細(xì)胞膜中最常見的脂質(zhì)是甘油脂和鞘脂，它們分別具有甘油或鞘氨醇骨架。脂肪酸連接到該骨架上，因此脂質(zhì)作為一個整體具有極性頭部和非極性尾部。細(xì)胞膜的脂雙層由兩層脂質(zhì)組成，膜的內(nèi)外表面由極性頭部基團(tuán)組成，膜的內(nèi)部由非極性脂肪酸尾部組成。

24、連接至細(xì)胞外部極性頭部基團(tuán)上的糖是糖脂的配體成分，并且同樣具有極性，使它們能夠溶解在細(xì)胞周圍的水性環(huán)境中。脂質(zhì)和糖通過糖苷鍵形成糖綴合物，糖苷鍵是共價鍵。糖的異頭碳與脂質(zhì)骨架上的游離羥基結(jié)合。這些糖的結(jié)構(gòu)根據(jù)它們所結(jié)合的分子的結(jié)構(gòu)而變化。

25、糖脂在體內(nèi)的主要功能是作為細(xì)胞-細(xì)胞相互作用的識別位點(diǎn)。糖脂的糖將與鄰近細(xì)胞的特定互補(bǔ)碳水化合物或凝集素(碳水化合物結(jié)合蛋白)結(jié)合。這些細(xì)胞表面標(biāo)志物的相互作用是細(xì)胞識別的基礎(chǔ)，并啟動有助于調(diào)節(jié)、生長和凋亡等活動的細(xì)胞反應(yīng)。

26、糖脂可以調(diào)節(jié)膜組織。它們是膜物理性質(zhì)的潛在調(diào)節(jié)劑。它們具有許多區(qū)別于磷脂的特征：(i)羥基化糖頭部基團(tuán)作為供體和受體參與廣泛氫鍵結(jié)合的能力，(ii)促進(jìn)有序化和叉指化(interdigitation)的長且基本飽和的?；湥?iii)與相應(yīng)的磷脂相比，主相變溫度非常高，這也支持了糖脂促進(jìn)其周圍有序的觀點(diǎn)。糖脂與膽固醇和/或鞘磷脂一起形成密集的側(cè)向結(jié)構(gòu)域。糖脂在細(xì)胞膜中發(fā)揮著主要作用。作為脂質(zhì)，它們是脂質(zhì)膜的組成部分，其物理性質(zhì)部分決定了嵌入膜中的膜蛋白的功能。

27、糖脂的代表性實例如圖2所示。

28、本技術(shù)提供了用于生產(chǎn)富含omega-3/omega-6的甘油磷脂和糖脂的改進(jìn)的且更具成本效益的方法。

技術(shù)實現(xiàn)思路

1、本技術(shù)提供了一種改性磷脂材料的方法，該方法包括通過酶促交換omega脂肪酸與含有omega-3脂肪酸的三酰甘油的乙酯來交換磷脂中的?；?，該反應(yīng)在不存在溶劑的情況下與基本上由一種或多種磷脂酶組成的酶促系統(tǒng)在足夠的溫度和足夠的時間下進(jìn)行，以交換磷脂材料中的酰基并形成改性的磷脂材料。

2、本技術(shù)的特征在于一種將omega-3和omega-6脂肪酸摻入存在于磷脂和糖脂中的極性脂質(zhì)分子中的方法，該方法包括以下步驟：(a)在存在于磷脂和糖脂中的極性脂質(zhì)分子中脂肪酸和omega-3及omega-6脂肪酸之間進(jìn)行酶促交換反應(yīng)，以獲得具有高含量極性脂質(zhì)和omega-3脂肪酸及omega-6脂肪酸的油，(b)通過超臨界分餾或分子蒸餾濃縮在步驟(a)中獲得的油的極性脂質(zhì)和omega-3及omega-6脂肪酸含量的階段；(c)濃縮的omega-3油或omega-6的新進(jìn)料階段，以增加極性脂質(zhì)中omega-3和omega-6的摻入，并在產(chǎn)物中實現(xiàn)更高的omega-3含量和omega-6含量；(d)在氮?dú)鈿夥障逻M(jìn)行的超濾階段，以使最終油具有所需的粘稠度和外觀。

3、本技術(shù)還涉及一種將epa/dha摻入存在于卵磷脂中的極性脂質(zhì)分子中的方法，該方法包括以下步驟：(a)存在于卵磷脂的極性脂質(zhì)中的脂肪酸和存在于濃縮魚油或藻油中的omega-3脂肪酸之間的酶促交換反應(yīng)，以獲得具有高含量極性脂質(zhì)和omega-3脂肪酸的油；(b)通過超臨界分餾或分子蒸餾濃縮步驟(a)中獲得的油的極性脂質(zhì)和omega-3脂肪酸含量的階段；(c)濃縮omega-3油(魚油或藻油)的新進(jìn)料階段，以增加omega-3在極性脂質(zhì)中的摻入，并在產(chǎn)物中實現(xiàn)更高的omega-3含量；和(d)在氮?dú)鈿夥障逻M(jìn)行的超濾階段，以使最終油具有所需的粘稠度和外觀。

4、本技術(shù)還涉及一種通過酶促酯交換生產(chǎn)富含omega-3和/或omega-6脂肪酸的甘油磷脂的方法，包括以下步驟：(a)在超聲波反應(yīng)器中，在脂肪酶和/或磷脂酶(所述脂肪酶和/或磷脂酶能夠催化甘油部分的sn-1和/或sn-2位置的酯交換)存在下，使所述甘油磷脂與omega-3和/或omega-6脂肪酸源反應(yīng)一段合適的時間，以在sn-1和/或sn-2位得到富含所述omega-3和/或omega-6脂肪酸的甘油磷脂；(b)去除并過濾含有富集的甘油磷脂的上層，以便將甘油磷脂與酶分離；和(c)使用超臨界流體對濾液進(jìn)行除油以去除過量的ffa。

5、本技術(shù)還提供了摻有epa/dha富集的磷脂的軟膠囊，所述磷脂是通過在含有飽和脂肪酸的磷脂的超聲波反應(yīng)器中酶促交酯化反應(yīng)而制備的。