[發(fā)明專利]一種超高壓下脂肪酶催化合成單甘酯和甘二酯的方法

無效

• 申請?zhí)枺?/td>: 201210560934.1
• 申請日: 2012-12-21
• 公開（公告）號: CN103074388A
• 公開（公告）日: 2013-05-01
• 發(fā)明（設(shè)計）人: 夏小樂;夏袖民;溫小榮;張增英;辛瑜;王武
• 申請（專利權(quán)）人: 江南大學(xué);揚(yáng)州凱爾化工有限公司
• 主分類號: C12P7/64
• 分類號: C12P7/64
• 代理公司: 無錫市大為專利商標(biāo)事務(wù)所 32104
• 代理人: 時旭丹;劉品超

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及一種在超高壓下脂肪酶催化合成單甘酯和甘二酯的方法，屬于生物工程技術(shù)領(lǐng)域。

背景技術(shù)

單甘酯和甘二酯是一類多元醇型非離子型表面活性劑。單甘酯、甘二酯和它們的復(fù)配物，常用作乳化劑、穩(wěn)定劑、起泡劑、潤滑劑、抗黏劑、增塑劑及抗菌劑等，被廣泛應(yīng)用在日化、食品、醫(yī)藥、紡織印染、金屬加工等行業(yè)。

目前，工業(yè)上合成單甘酯和甘二酯主要采用油脂甘油解法，一般是在高溫(?220?-250℃)下以無機(jī)堿為催化劑，氮?dú)獗Ｗo(hù)下催化油脂與甘油進(jìn)行反應(yīng)，反應(yīng)結(jié)束后需迅速降溫，防止可逆反應(yīng)導(dǎo)致單甘酯含量降低。產(chǎn)物為單甘酯、甘二酯、甘三酯、脂肪酸以及甘油的混合物，單甘酯含量一般為30%～40%，甘二酯為35%～40%。該方法由于需要高溫，因此能耗大，色澤深，產(chǎn)生的副產(chǎn)物多。特別是對于含有雙鍵的不飽和油脂，高溫容易使雙鍵氧化，嚴(yán)重影響了甘油酯產(chǎn)品的質(zhì)量。

酶法由于反應(yīng)條件溫和，具有選擇特異性，被認(rèn)為是能夠代替化學(xué)法催化甘油解最有潛力的方法。目前，限制酶法工業(yè)化的因素主要有兩個：一個是酶的成本問題，一個是催化效率問題。目前，用于提高酶穩(wěn)定性和催化效率的手段很多，包括：基因工程、固定化和采用新型反應(yīng)體系等。

超高壓是一門新興的非熱加工前沿技術(shù)。目前，被廣泛用來進(jìn)行食品加工和食品中有害酶的鈍化。此外，研究表明在超高壓作用下，有些酶可被激活。因此，超高壓作為一種改善酶活性的手段受到廣泛的關(guān)注，其可與傳統(tǒng)的提高酶活性的手段相互補(bǔ)充和協(xié)同。

超高壓影響酶催化反應(yīng)的機(jī)制主要體現(xiàn)在三個方面：（1）影響酶結(jié)構(gòu)的改變；（2）改變反應(yīng)機(jī)制，如限速步驟的改變；（3）改變底物或溶劑的物理特性（pH、密度、粘度、相）。其中改變提高酶活的原因主要有以下3?個方面：（1）使酶分子構(gòu)象發(fā)生限制性改變，利于酶與底物接觸；（2）超高壓使酶的部分活性部位裸露，使活性上升；（3）超高壓處理使酶分子轉(zhuǎn)變?yōu)榫哂写呋钚缘拿浮?/p>

發(fā)明內(nèi)容

????本發(fā)明目的在于：為了改善目前甘油酯產(chǎn)品質(zhì)量低和酶催化效率低問題，本發(fā)明提出一種在超高壓下脂肪酶催化合成單甘酯和甘二酯的方法，該方法反應(yīng)條件溫和，所用酶借于壓力的保護(hù)和激活作用，反應(yīng)速率快，酶活損失少，可大大改善產(chǎn)品質(zhì)量，降低生產(chǎn)成本，具有工業(yè)化應(yīng)用前景。

本發(fā)明的技術(shù)方案：為了實(shí)現(xiàn)上述目的，在本發(fā)明的第一方面，提供了一種在超高壓下脂肪酶催化合成單甘酯和甘二酯的方法，包括以下步驟：

（1）將反應(yīng)底物溶于一定體積的溶劑中，其質(zhì)量濃度為30%-50%，再加入一定量的脂肪酶，混合均勻；

所述脂肪酶為動植物來源的脂肪酶，選用小麥胚芽脂肪酶或豬胰腺脂肪酶；脂肪酶為游離或固定化脂肪酶；加酶量為反應(yīng)底物的1%-50%（w/w）。?

所述反應(yīng)底物油脂為大豆油、色拉油、橄欖油、蓖麻油、甘油、脂肪酸中的一種或幾種；?

所述酶催化反應(yīng)類型為水解、甘油解或酯化反應(yīng)中的一種；

甘油解反應(yīng)中，甘油和油脂摩爾比為2-48:1，甘油采用游離或固定于吸附材料上，吸附材料為硅膠、碳酸鈣粉末、活性炭、硅藻土中的一種或幾種的混合物，吸附材料和甘油的質(zhì)量比為1-5:1；酯化反應(yīng)中，甘油和脂肪酸摩爾比為1-10:1；

反應(yīng)體系為微乳體系或有機(jī)溶劑體系，其中用于形成微乳體系的表面活性劑為聚乙二醇、2-乙基己基琥珀酸酯磺酸鈉、溴化十六烷基三甲基銨、烷基聚乙二醇醚、磷脂酰膽堿、磷脂酰乙醇胺中的一種或幾種；有機(jī)溶劑為叔丁醇、正己烷、正庚烷、丙酮、異丙醇、乙腈、苯、甲苯中的一種或幾種。

（2）將步驟（1）中混合物置于超高壓設(shè)備中進(jìn)行酶催化反應(yīng)，得到脂肪酸和甘油酯混合物。?

反應(yīng)溫度為40-90℃，反應(yīng)時間為15-240min，采用分子篩或水和鹽對控制體系的水分，控制水分含量為1%-10%。對于豬胰腺脂肪酶，壓力控制在100-250MPa；對于小麥胚芽脂肪酶，壓力控制在100-300MPa；

（3）通過分子蒸餾技術(shù)將步驟（2）所得混合物分離純化，分子蒸餾分離純化分為兩個階段：第一階段為在110-145℃，真空度為10-100pa下進(jìn)行脫水，脫氣，除去部分甘油、部分表面活性劑和有機(jī)溶劑；第二階段控制溫度為145-200℃，真空度為5-30pa，得到單甘酯和甘二酯。