[發明專利]一種酶法制備丁酸甘油酯的方法

有效

• 申請號: 201610994446.X
• 申請日: 2016-11-11
• 公開（公告）號: CN106591385B
• 公開（公告）日: 2020-07-28
• 發明（設計）人: 王衛飛;王永華;楊博;李雪輝;朱東奇;李道明;李志剛;陳華勇
• 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

本發明屬于生物化工領域，公開了一種酶法制備丁酸甘油酯的方法，包括如下步驟：(1)以脂肪酶為催化劑，乙酸乙酯和/或甲酸乙酯作為反應助劑，正丁酸與甘油進行酯化反應；(2)分離反應產物，減壓蒸餾回收反應助劑，即獲得丁酸甘油酯。本發明使用脂肪酶為催化劑，催化正丁酸與甘油在常溫、常壓下進行酯化反應，降低了反應能耗，反應條件溫和，沒有副反應發生，避免了帶水劑的使用。此外，反應助劑的添加，提高了脂肪酶的催化效率和丁酸的轉化率。

技術領域

本發明涉及一種酶法制備丁酸甘油酯的方法。

背景技術

丁酸是在人和動物的腸道中存在的一種短鏈脂肪酸，為腸道上皮細胞提供能量，促進其生長發育。丁酸甘油酯作為丁酸的前體物質,在醫療、飼料等領域得到了廣泛的應用。丁酸甘油酯不能被胃液所分解，其在胰脂肪酶的作用下會緩慢釋放出丁酸和甘油。丁酸是反芻動物瘤胃和雜食動物結腸中微生物發酵碳水化合物的產物，近年來研究發現丁酸還具有較強的殺菌作用，和其它短鏈脂肪酸相比，丁酸未被分解時的殺菌活力最好，被認為是抗生素的潛在替代物。因為丁酸的液體形態和易揮發性，以及特殊的臭味，導致其不易直接在飼料或食品中使用。丁酸甘油酯作為丁酸的前體物，使用方便，安全無毒副作用，無臭味，既解決了丁酸為液態易揮發難以添加的特點，又改善了直接使用丁酸氣味難聞的缺點，而且具有促進畜禽腸道健康發育，提高機體免疫能力，促進營養物質消化吸收，進而提高動物生產性能，是目前較好的營養性添加劑產品。

丁酸甘油酯在動物飼料等領域具有極大的應用潛力，人們對丁酸甘油酯的合成工藝也進行了大量的探索。CN102090517A中以丁酸和甘油為反應物，四氯化碳為帶水劑、磷酸作催化劑制備丁酸單雙甘油酯的工藝；在回收四氯化碳后利用pH為10的飽和食鹽水洗滌除去磷酸。CN 102850215A中以甲苯為帶水劑，固體酸催化正丁酸和甘油酯化制備丁酸甘油酯的工藝；在反應完成后，通過過濾分出催化劑，減壓蒸餾回收帶水劑，即可得到丁酸甘油酯。由于帶水劑一般為甲苯或四氯化碳，會產生難以處理的廢水；因此，人們對不使用帶水劑的生產工藝進行了開發。CN 104045556A公布了一種三丁酸甘油酯的制備方法，以有機堿為縛酸劑，使甘油和丁酰氯進行反應，得到含三丁酸甘油酯的混合物，然后將含三丁酸甘油酯的混合物用水萃取，收集有機相，并將有機相中的溶劑減壓蒸發去除，得到三丁酸甘油酯。CN103012137B中以對甲苯磺酸為催化劑，利用氮氣將酯化反應產生的水排出，然后利用淡堿液反復洗滌反應產物后得到丁酸甘油酯粗產物。CN104086422B中以磺酸介孔分子篩與ZSM-5酸性沸石催化丁酸與甘油酯化，同時滴加丁酸酐，不使用帶水劑合成丁酸甘油酯。

綜上可知，現有的丁酸甘油酯合成工藝一般使用酸、堿等化學催化劑，在高溫下進行酯化反應，生產工藝能耗高，而且回收產物時需要復雜的工藝處理才能去除催化劑。丁酸甘油酯一般是用作動物飼料的功能性營養添加劑，因而，開發高效、環保的生物酶法合成工藝更有利于丁酸甘油酯在功能性飼料添加劑領域推廣使用。酶法合成脂肪酸甘油酯是長期以來人們非常關注的研究方向，許多脂肪酸(如多不飽和脂肪酸)的酶法合成工藝已經實現產業化。但是，丁酸是一種與水和甘油均有良好互溶性的短鏈脂肪酸，而且其沸點低、揮發性強，與疏水性較強、沸點較高的中長鏈脂肪酸的理化性質具有很大的差異。以傳統的中長鏈脂肪酸甘油酯的生產工藝制備丁酸甘油酯時，脂肪酶的催化效率極低；而且酯化反應達到平衡時，丁酸的轉化率也非常低。

發明內容

針對現有的丁酸甘油酯合成工藝一般使用的均為化學催化劑，并且需要使用甲苯、四氯化碳等有毒試劑為帶水劑，本發明提供一種酶法制備丁酸甘油酯的方法，采用脂肪酶為催化劑，以正丁酸和甘油為底物，乙酸乙酯和/或甲酸乙酯為反應助劑，酯化反應在常溫、常壓下進行，且不需使用帶水劑。

本發明為實現上述目的，技術方案如下：

一種酶法合成丁酸甘油酯的方法，包括如下步驟：

(1)以脂肪酶為催化劑，乙酸乙酯和/或甲酸乙酯為反應助劑，正丁酸與甘油進行酯化反應；