[發(fā)明專利]一種離子液體中脂肪酶催化合成L?抗壞血酸棕櫚酸酯的方法

在審

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• 申請日: 2017-03-17
• 公開（公告）號: CN107034251A
• 公開（公告）日: 2017-08-11
• 發(fā)明（設(shè)計）人: 石玉剛;黃欣瑩;張峰;萬一棟;張潤潤
• 申請（專利權(quán)）人: 浙江工商大學(xué)
• 主分類號: C12P17/04
• 分類號: C12P17/04;C12P7/64
• 代理公司: 杭州之江專利事務(wù)所(普通合伙)33216
• 代理人: 張勛斌

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及一種在離子液體介質(zhì)中進行的微波輔助的脂肪酶催化合成L-抗壞血酸棕櫚酸酯的方法，屬于食品生物技術(shù)領(lǐng)域。

背景技術(shù)

L-抗壞血酸棕櫚酸酯(Ascorbyl Palmitate，AP)作為一種高效的氧清除劑和增效劑被廣泛的應(yīng)用于乳制品和營養(yǎng)保健食品中，是我國唯一可用于嬰幼兒食品的抗氧化劑，它主要是通過降低包裝體系中氧氣的濃度來起抗氧化的作用。與傳統(tǒng)嬰兒配方奶粉相比，添加AP的新一代嬰兒配方奶粉在協(xié)調(diào)各營養(yǎng)素的均衡，促進嬰兒正常發(fā)育，延長產(chǎn)品貨架期等方面發(fā)揮著無可比擬的作用。

合成AP的方法主要有化學(xué)合成與生物催化法。化學(xué)合成法使用濃硫酸、HF等作為溶劑和催化劑，使L-抗壞血酸與棕櫚酸(酯)發(fā)生酯化(或酯交換)反應(yīng)。在化學(xué)反應(yīng)中要用到強腐蝕性的濃硫酸和HF，在分離純化酯時要用到氯仿、甲苯等有毒溶劑，同時化學(xué)合成法還存在著易生成副產(chǎn)物、分離純化復(fù)雜、投資成本大、易對人體造成損害、易污染環(huán)境等缺點。而生物催化法具有條件溫和、過程易于控制、能耗低、一般不會對人體造成傷害、沒有副產(chǎn)物、分離純化操作簡便等特點。此外生物催化劑—酶可以重復(fù)利用，大大降低了成本。并且根據(jù)中華人民共和國國家衛(wèi)生和計劃生育委員會發(fā)布的2016年第九號文件規(guī)定“以棕櫚酸(或棕櫚酸乙酯)和抗壞血酸為原料，經(jīng)脂肪酶催化反應(yīng)制得食品添加劑抗壞血酸棕櫚酸酯”。作為食品添加劑的AP必須用酶催化法獲得。

酶促法制備AP，主要利用脂肪酶作為催化劑，使L-抗壞血酸與棕櫚酸(酯)發(fā)生直接酯化(或酯交換)反應(yīng)。但從國內(nèi)外的研究發(fā)現(xiàn)，常規(guī)脂肪酶可以在有機溶劑(叔戊醇、叔丁醇等)介質(zhì)中催化酯化反應(yīng)的進行，但仍存在反應(yīng)時間過長、產(chǎn)率偏低、酶用量大、成本高等問題。基于以上研究現(xiàn)狀，如何縮短反應(yīng)時間、提高轉(zhuǎn)化率，同時減少脂肪酶及揮發(fā)性有機溶劑的使用成為制備AP亟待解決的問題。

自1986年Gedye等利用微波輻射有效地加速有機反應(yīng)以來，人們對微波的研究越來越深入。微波化學(xué)以其獨特的特點，引起了國內(nèi)外學(xué)者的關(guān)注。目前微波加速有機反應(yīng)主要用微波的熱效應(yīng)和非熱效應(yīng)來解釋。微波的熱效應(yīng)表現(xiàn)在其高效加熱特性使反應(yīng)速率加快。相比于常規(guī)的熱傳遞模式，微波加熱均勻，速度快且沒有加熱滯后性及溫度梯度。微波的非熱效應(yīng)表現(xiàn)在微波輻射還起到催化劑的作用，改變了反應(yīng)的動力學(xué)，降低了反應(yīng)活化能，提高反應(yīng)速率。1990年以來，微波被應(yīng)用于生物催化領(lǐng)域特別是在非水相酶催化方面。微波輻射對生物催化反應(yīng)的影響主要表現(xiàn)在：適宜強度的微波輻射能使酶分子的活性部位更加“裸露”，便于更好地與底物結(jié)合，結(jié)果表現(xiàn)出酶活升高。微波輻射能增加反應(yīng)體系及底物分子的能量，加強底物分子的有效碰撞，從而實現(xiàn)加快反應(yīng)速率的目的。

傳統(tǒng)的有機溶劑，對微波的吸收效率低，且易揮發(fā)，對環(huán)境造成污染。離子液體在室溫或室溫附近溫度下呈液態(tài)，具有優(yōu)異的化學(xué)和熱力學(xué)穩(wěn)定性，有很好的底物溶解性，較寬的溫度適用范圍，且?guī)缀鯚o蒸汽壓，是綠色的反應(yīng)介質(zhì)。同時，其自身結(jié)構(gòu)的“可調(diào)節(jié)性”，使得離子液體可對微波能量有著較好的吸收效果。并且已經(jīng)有研究表明，與有機溶劑相比，脂肪酶在離子液體中較至于有機溶劑中表現(xiàn)出更高的催化活性和反應(yīng)立體及區(qū)域選擇性。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明目在于提供一種脂肪酶在離子液體中催化合成AP的方法，縮短反應(yīng)時間、減小環(huán)境污染，提高產(chǎn)物得率。

本發(fā)明的技術(shù)方案如下：

一種離子液體中脂肪酶催化合成AP的方法，包括以下步驟：

將L-抗壞血酸、棕櫚酸、分子篩、脂肪酶與離子液體加入生物反應(yīng)器中，將反應(yīng)器移入微波反應(yīng)裝置中，啟用微波輻射進行反應(yīng)。反應(yīng)結(jié)束后反應(yīng)體系進行離心分離，并用乙酸乙酯洗滌固體相兩次，收集有機相，減壓除溶劑得白色固體粗產(chǎn)物；再經(jīng)過色譜分離，收集樣品組分，合并有機相，干燥，減壓除溶劑，得白色產(chǎn)物。

本發(fā)明是在微波加熱條件下，利用脂肪酶在離子液體中催化合成AP，不僅提高的脂肪酶的催化反應(yīng)活性及選擇性，反應(yīng)條件溫和、工藝條件簡單，縮短反應(yīng)時間，更減小了環(huán)境污染，符合綠色化學(xué)的要求，為生物法制備AP提供了又一成功范例。

其中，上述脂肪酶為疏棉狀嗜熱絲孢菌脂肪酶、褶皺假絲酵母脂肪酶、南極假絲酵母脂肪酶、豬胰脂肪酶、根霉脂肪酶、洋蔥假單胞菌脂肪酶、洋蔥布克氏菌脂肪酶；或上述一種或多種的脂肪酶。

其中，上述脂肪酶的用量為1-5g/L。