[發明專利]一種三液相脂肪酶催化體系水解脂類生產脂肪酸的方法

有效

• 申請號: 201310067276.7
• 申請日: 2013-03-01
• 公開（公告）號: CN103184245A
• 公開（公告）日: 2013-07-03
• 發明（設計）人: 王永華;李志剛;楊博;王衛飛
• 申請（專利權）人: 華南理工大學
• 主分類號: C12P7/64
• 分類號: C12P7/64
• 代理公司: 廣州市華學知識產權代理有限公司 44245
• 代理人: 宮愛鵬

技術領域

本發明屬于生物工程與食品技術領域，涉及到酶的分離與應用技術，特別涉及到從粗酶液中分離脂肪酶以及脂肪酶水解脂類生產脂肪酸的方法。

背景技術

作為油脂化工領域最重要的基礎原料，脂肪酸廣泛應用于肥皂、表面活性劑、食品和醫藥等領域。目前，脂肪酸的年產量超過350萬噸，其主要的工業生產途徑是通過油脂水解產生的。前者需要高溫高壓，能耗大，副產物多，而且不適用于含有羥基脂肪酸、多不飽和脂肪酸酸、熱敏性脂肪酸等油脂的水解；而堿水解不但能耗大，而且需要消耗大量的酸、堿及水資源。另外，前兩種方法均會副產大量低濃度甘油（≤20%），需要大量的能耗和額外的設備投資加以回收。酶水解不但具有條件溫和、能耗低、副產物少等優點，而且能夠選擇性水解不同結構和位置的脂肪酸，因而受到了廣泛的重視。

最近幾十年，科學家在脂肪酶水解油酯產脂肪酸作了一系列的嘗試，例如，Rafael等用固定化脂肪酶的方法從大豆油中水解生產脂肪酸，但是，該工藝需要兩種固定化酶的協同才能有效，并且酶用量大，需利用正己烷洗滌的方式才能恢復酶的水解效果，導致了其成本巨大，工業應用困難等難題（Process?Biochemistry，2011，46:682–688）。Rathod等研究了不同添加劑對脂肪酶水解植物油的影響，結果發現沒有合適的添加劑能夠促進脂肪酶的水解反應，并且經過四次反應后，酶活降低了80%。（Biochemical?Engineering?Journal，2009，47:93–99）。總體而言，脂肪酶過高的價格，連續化生產困難，產物抑制帶來的反應效率低、反應時間長等問題制約了該方法的大規模應用。

發明內容

本發明的目的是針對目前酶法水解脂類生產脂肪酸過程中，存在的脂肪酶分離成本高，連續化生產困難，產物抑制帶來的反應效率低、反應時間長等問題，提供了一種從粗酶液中分離脂肪酶以及脂肪酶水解脂類生產脂肪酸的方法。

本發明的目的通過以下技術方案實現：

一種三液相脂肪酶催化體系水解脂類生產脂肪酸的方法，包含以下步驟：

（1）配置脂肪酶濃度為5-20000U/mL的酶液，向酶液中添加可溶性無機鹽、醇類或酮類親水性有機物和脂類，配成三液相體系；所述無機鹽、親水性有機物和脂類與酶液的質量比分別為0.1-1、0.08-1和0.05-5；

（2）將配置好的三液相體系置于攪拌釜中反應，反應結束后，靜置或離心至分為上中下三層，收集上層產物即為脂肪酸相，中層為富酶相，下層為富甘油相。上層的脂肪酸相，經過加熱或吸附除水后，即可作為產品采出；中層的富酶相，可直接作為下次反應應用，也可經超濾或吸附的方法得到純酶產品；下層的富甘油相，經溶劑析出或降溫結晶等方式除鹽后，可得甘油水溶液。

優選地，步驟（2）所述反應攪拌轉速30-500rpm，所述反應溫度為5-80℃，所述反應時間為0.5-120h。

優選地，步驟（2）所述反應攪拌轉速50-300rpm，所述反應溫度為20-80℃，所述反應時間為1-48h。

優選地，所述可溶性無機鹽是氯化鈉、硫酸銨、碳酸鈉、磷酸氫二鉀、磷酸鉀、磷酸二氫鉀和磷酸氫二鉀中的一種或兩種以上。

優選地，所述親水性有機物為聚乙二醇、聚丙二醇、乙醇、正丙醇、異丙醇、正丁醇、異丁醇、乙二醇或丙酮。

為了使脂類水解效果盡可能達到最佳，脂肪酸盡可能分配至上相，脂肪酶盡可能保留至中間相，甘油盡可能保留在下相，可以調節體系的pH值。優選地，所述三液相溶液的pH值為3-13。更優選地，所述三液相溶液的pH值為6-8。

優選地，所述步驟（1）和（2）的操作在低于親水性有機物易揮發的溫度下進行。

優選地，所述脂肪酶濃度為50-2000U/mL。

優選地，所述無機鹽、親水性有機物和脂類與酶液質量比分別為0.2-0.8、0.2-0.8和0.2-4。

上述脂肪酶催化反應中，脂肪酶可以來自天然，也可以通過人工發酵產生；可以是發酵液，可以是經簡單純化后的粗酶，也可是經純化后純酶。

本發明相對于現有技術具有如下有益效果：

（1）本發明利用三液相體系萃取粗酶液中的脂肪酶直接水解生產脂肪酸，既可大幅降低酶的生產成本；又可解決甘油和酶分離能耗大、成本高、污染大等問題。