CN101265448B - 油酯催化分离两相酶-膜生物反应器及其制备和应用 - Google Patents

Abstract

油酯催化分离两相酶-膜生物反应器及其制备和应用食用甘油脂水解的方法。将聚膦腈超细纤维复合膜填装于内外双圆筒形模具中，形成卷式膜器件；将活化剂溶液、脂肪酶溶液依次注入膜器件，使脂肪酶化学固定于超细纤维膜表侧，得到酶-膜生物反应器，将食用甘油脂和磷酸缓冲溶液分别注入超细纤维复合膜的内侧和外侧，在纤维膜表面进行水解反应。本发明可用于催化甘油脂的水解，还可以通过对猪油或深海鱼油进行改造，从而生产甘油二酯或甘油一酯食用油和提取功能性脂质。甘油脂水解产物可达85％以上。该系统是高效率生物催化和复合膜分离的组合设计，酶膜反应器可重复使用，实现连续化高效生产，降低成本，节约资源，具有良好开发前景。

Description

油酯催化分离两相酶-膜生物反应器及其制备和应用

技术领域

本发明涉及一种油酯催化分离两相酶-膜生物反应器及其制备和应用于催化食用甘油脂水解的技术。

背景技术

固定化酶技术是酶工程的核心技术之一，对食品工业具有重要意义。固定化酶具有易于连续生产、产物分离纯化容易、酶的稳定性提高、反应条件容易控制和能改善产物品质等优点。我国固定化酶研究开始于1970年，首先是中科院微生物所和上海生化所(现上海生化与细胞所)同时开始了固定化酶的研究。目前，国内外研究人员对食品酶固定化及其在食品工业中的应用开展了卓有成效的研究开发，取得了一系列成果，为食品工业特别是食品酶工程的创新发展作出了贡献。

虽然固定化酶具有一系列优点，但同样存在一些不足，主要包括固定化过程酶活力损失、酶固定化效率不高和底物扩散阻力增加等。从化学物理的角度来看，载体材料的化学组成决定了固定化酶与载体之间的相互作用，改变固定化酶的构象，进而影响其活力；载体材料的物理形态则直接影响到酶固定化的效率及其催化活力、酶的稳定性、底物扩散的难易程度。因此，载体材料的选择和开发至关重要。

迄今为止，适合酶固定化的载体材料样式繁多，与此相对应，国内外固定化酶在食品工业的实际应用主要采取酶柱和流化床的形式。从载体材料的形态来看，固定化酶载体主要集中于微球或微粒。例如，在酶制剂行业占据半壁江山的Novo公司在其专利US6156548和US5342768中公开了大孔无机颗粒载体，其直径在200-1000微米之间，固定化的脂肪酶可用于催化酯交换和酯水解等反应。最近，另一著名酶制剂公司Genencor公司在其专利EP1692295中公开了一种硅藻土或有机硅修饰的载体，用于固定化酶或细胞。国内也在酶固定化方面开展了大量研究。北京化工大学谭天伟等人在发明专利CN02117614.0中采用载体膜或织物来固定化脂肪酶，并用来催化合成脂肪酸低碳醇酯；在CN200410046123.5中，中国农业大学李里特等人将木聚糖酶固定在聚合物树脂载体上，用来生产低聚木糖；天津大学的张凤宝等人在CN200510016441.1中公开了一种大孔阴离子树脂载体材料；武汉大学杜予民等人则在CN200510019438.5中公开了一种N-琥珀酰壳聚糖水凝胶球载体；在CN200610015716.4中，天津科技大学王艳萍等人公开了一种海藻酸钠和胰酶混合微胶囊；苏州大学张雨青等人在CN200610039191.8中将丝素纳米颗粒用于酶固定化。

与上述微球类载体材料相比，静电纺丝法制备的超细纤维复合膜表现出了明显的优势，它具有极大的比表面积、极高的孔隙率和极好的孔连通性。用它作为酶固定化的载体材料，有利于提高载酶量，并有利于底物向酶活性中心和产物向反应区域以外扩散，固定化酶的催化效率也能得到显著提高。而且，超细纤维膜组装成为复合膜后，还可以构建高效生物催化/分离系统，在催化转化的同时实现产物分离，具有极大的实用价值。Jia等将聚苯乙烯纺成120nm的纤维，并将α-胰凝乳蛋白酶用化学方法固定到功能化的纤维上(H.F.Jia，G.Y.Zhu，B.Vugrinovich.Biotechnol.Prog.2002，18：1027-1032)；Herricks等将α-胰凝乳蛋白酶包埋在聚苯乙烯/苯乙烯-马来酸酐共聚物中静电纺丝(T.E.Herricks，S.H.Kim，J.Kim.J.Mater.Chem.，2005，15：3241-3245)；Wang等将脂肪酶通过共价键法固定到500nm左右的超细纤维素纤维上(Y.H.Wang，Y.L.Hsieh.J.Polym.Sci.Part A：Polym.Chem.，2004，42：4289-4299)；Wu等利用聚乙烯醇静电纺丝的方法包埋固定化纤维素酶催化纤维素的水解(L.L.Wu，X.Y.Yuan，J.Sheng.J.Membr.Sci.，2005，250：167-173)；CN1737560A将酶固定到静电纺丝膜上，并应用于酶电极。

聚膦腈作为一类具有良好生物相容性和易于功能化的新型高分子材料受到人们的广泛关注。聚膦腈是由氮和磷原子以交替的单双键构成主链、有机基团作为侧基的一类新型聚合物，由于它将无机和有机分子紧密地结合起来，从而表现出传统聚合物无法比拟的特殊性能。近年来的研究发现，由于所连侧基的不同，聚膦腈高分子可以是亲水的或亲油的，可以是易被水降解的或对水稳定的，可以是导体、半导体或绝缘体，还可以具有热性能、光学性能、抗氧化性以及生物相容性等。正因为聚膦腈高分子性能的多样性，对于这类高分子的研究方兴未艾。Lakshmi等人采用电喷法制备聚膦腈纳米纤维(L.S.Nair，S.Bhattacharyya，J.D.Bender，Y.E.Greish，P.W.Brown，H.R.Allcock，C.T.Laurencin.Biomacromolecules，2004，5：2212-2220)；Harry R.Allcock等通过物理包埋法将过氧化氢酶固定于聚膦腈材料表面(H.R.Allcock，M.V.B.Phelps，E.W.Barrett，M.V.Pishko，W.G.Koh.Chem.Mater.2006，18：609-613)。由于聚膦腈具有优异的生物相容性，可以极大地提高固定化酶生物活性。但是，物理包埋法进行酶固定化，酶蛋白和载体的结合力较弱，酶易受外界因素的影响而脱落，催化反应受传质阻力的限制，不易催化大分子底物的反应。

为了进一步提高聚膦腈载体表面固定化酶的载酶量、稳定性和催化效率，并用于构建固定化酶-膜生物反应器和水解食用甘油脂，有必要研制一种与酶结合更为稳固的聚膦腈超细纤维膜材料用于酶固定化和酶-膜生物反应器构建。利用化学共价法实现酶的固定化，从而避免固定化酶的脱落流失；利用高比表面积和高孔隙率的超细纤维膜以提高固定化酶的载酶量、消除酶催化反应时的扩散控制和提高固定化酶的催化效率；同时，将这种集酶催化过程与膜分离过程与一体的高效生物催化/分离两相酶-膜生物反应器用于催化甘油脂的水解和对猪油或深海鱼油的改造，从而生产一系列更具有健康和营养的甘油二酯或甘油一酯食用油和提取功能性脂质，还能同步实现反应催化和产物分离功能，降低生产成本，并简化生产工艺，提高生产效率。

发明内容

本发明的目的就是要用超细纤维膜材料制备一种固定化脂肪酶-膜生物反应器，并将其用于催化食用甘油脂水解，同步实现反应催化和产物分离功能，降低生产成本，并简化生产工艺，提高生产效率。

为实现上述目的，本发明技术方案如下：

一、本发明的油酯催化分离两相酶-膜生物反应器，其特征在于：

(1)该生物反应器的超细纤维复合膜包含有羧基或氨基的功能性聚膦腈，其分子量为50～150万，纤维直径为50～1000nm；

(2)所制备的聚膦腈超细纤维复合膜，以聚酯无纺布为支撑材料，装填于内外双圆筒形膜具中，构成卷式膜器件，有膜内侧和膜外侧；其中，卷式膜器件中的膜内侧纤维表面被活化和酶固定化。

二、该种油酯催化分离两相酶-膜生物反应器的制备方法，包括以下步骤：

(1)膜器件的制备：将含有羧基或氨基的功能性聚膦腈溶于四氢呋喃或氯仿中制成浓度为1wt％～12wt％的纺丝溶液，注入多通道静电纺丝装置中，在电压为5千伏～30千伏、喷丝头溶液流量为0.1毫升/小时～2.0毫升/小时、接受距离为5厘米～20厘米的条件下进行静电纺丝，汇聚成纤维直径在50～1000纳米的复合膜；再以聚酯无纺布为支撑材料，将其填装于内外双圆筒形膜具中形成卷式膜器件。

(2)酶-膜生物反应器的制备：采用错流过滤的方式依次将环氧氯丙烷或戊二醛和pH 7.0的脂肪酶的磷酸缓冲溶液注入膜反应器，于20～30℃下在膜反应器装置中进行循环1～3小时，从而实现膜反应器中超细纤维表面的活化与酶固定化。

三、该种酯催化分离两相酶-膜生物反应器应用于催化食用甘油脂水解，其特征在于：将食用甘油脂注入一个储液瓶中，在搅拌下于20～45℃下的恒温水浴中恒温；将pH为7.0～9.0的磷酸盐缓冲溶液注入另一储液瓶中，在搅拌下于同样温度的恒温水浴中恒温；同时启动两个循环水泵，使食用甘油脂溶液在膜外层循环，磷酸盐缓冲溶液在膜内层循环；采用流量计控制两相流量，并与循环回路后段的阀门一起调节过膜压力，使水解反应在超细纤维复合膜固定化酶催化下进行；在适当的过膜压力下，水解生成的产物脂肪酸和甘油通过分离膜从反应体系中被循环水相萃取分离；同时启动自动电位滴定仪，用0.01mol/L～1.0mol/L的NaOH标准溶液即时中和萃取到水相中的脂肪酸以维持水相pH值恒定。上述水相流速为50～350mL/min；有机相流速为50～350mL/min；过膜压力为10～50KPa。

本发明的优点是：

1、含反应性基团聚膦腈纳米纤维膜可以通过化学共价法现实酶的固定化，酶蛋白与载体通过共价键结合，应用过程中不易脱落；

2、所用的静电纺丝超细纤维复合膜具有极高的比表面积和空隙率，可显著提高固定化酶的载酶量，且有助于底物的扩散，提高固定化酶的催化效率；

3、具有优异生物相容性的聚膦腈超细纤维膜，可以为其表面固定化酶蛋白提供友好的仿生环境，有效地提高固定化酶的生物活性和稳定性；

4、固定化酶-膜生物反应器集酶催化过程和膜分离过程于一体，可以同步实现反应催化和产物分离，简化了生产工艺，提高生产效率；

5、本发明所涉及的反应条件温和、能耗低的固定化酶-膜生物反应器可以重复使用和连续化生产，极大地提高了酶的利用率，降低生产成本。

附图说明：

图1为本发明催化食用甘油脂水解装置示意图。

具体实施方式：

以下实施实例对本发明作更详细的描述，但所述实例不构成对本发明的限制。

实施例1

将分子量为50万的含氨基聚膦腈溶于氯仿中配成浓度为12wt.％的纺丝溶液，在纺丝电压为5kV、喷丝头溶液流量为2.0mL/h、接收距离为10cm条件下，进行静电纺丝制成超细纤维复合膜，以聚酯无纺布为支撑材料，将其填装于内外双圆筒形膜具中，形成膜器件。把所制备的聚膦腈超细纤维膜器件串联到如图1所示装置中，构成膜反应器，采用错流过滤的方式先将戊二醛注入膜反应器，于20℃下在膜反应器装置中进行循环3小时，再将浓度为5g/L的脂肪酶溶液于20℃下在膜反应器装置中进行循环3小时，从而实现膜反应器中超细纤维表面的活化与酶固定化。将经过滤处理的食用油脂注入储液瓶1中，在磁力搅拌下于40℃下的恒温水浴中恒温；将pH为7.0的磷酸盐缓冲溶液注入储液瓶2中，在磁力搅拌下于同样温度的恒温水浴中恒温；用流量计控制水相流速100mL/min，有机相流速50mL/min，并与循环回路后段的阀门一起调节过膜压力为10KPa；启动自动电位滴定仪，用0.01mol/L的NaOH标准溶液即时中和萃取到水相中的脂肪酸以维持水相pH值恒定。

实施例2

将分子量为60万的含氨基聚膦腈溶于氯仿中配成浓度为1wt.％的纺丝溶液，在纺丝电压为22kV、喷丝头溶液流量为0.1mL/h、接收距离为10cm条件下，进行静电纺丝制成超细纤维复合膜，以聚酯无纺布为支撑材料，将其填装于内外双圆筒形膜具中，形成膜器件。把所制备的聚膦腈超细纤维膜器件串联到如图1所示装置中，构成膜反应器，采用错流过滤的方式先将戊二醛注入膜反应器，于20℃下在膜反应器装置中进行循环3小时，再将浓度为5g/L的脂肪酶溶液于20℃下在膜反应器装置中进行循环3小时，从而实现膜反应器中超细纤维表面的活化与酶固定化。将经过滤处理的食用油脂注入储液瓶1中，在磁力搅拌下于45℃下的恒温水浴中恒温；将pH为7.0的磷酸盐缓冲溶液注入储液瓶2中，在磁力搅拌下于同样温度的恒温水浴中恒温；用流量计控制水相流速150mL/min，有机相流速80mL/min，并与循环回路后段的阀门一起调节过膜压力为20KPa；启动自动电位滴定仪，用0.04mol/L的NaOH标准溶液即时中和萃取到水相中的脂肪酸以维持水相pH值恒定。

实施例3

将分子量为70万的含氨基聚膦腈溶于氯仿中配成浓度为9wt.％的纺丝溶液，在纺丝电压为30kV、喷丝头溶液流量为0.5mL/h、接收距离为5cm条件下，进行静电纺丝制成超细纤维复合膜，以聚酯无纺布为支撑材料，将其填装于内外双圆筒形膜具中，形成膜器件。把所制备的聚膦腈超细纤维膜器件串联到如图1所示装置中，构成膜反应器，采用错流过滤的方式先将戊二醛注入膜反应器，于25℃下在膜反应器装置中进行循环2.5小时，再将浓度为5g/L的脂肪酶溶液于25℃下在膜反应器装置中进行循环2.5小时，从而实现膜反应器中超细纤维表面的活化与酶固定化。将经过滤处理的食用油脂注入储液瓶1中，在磁力搅拌下于40℃下的恒温水浴中恒温；将pH为7.5的磷酸盐缓冲溶液注入储液瓶2中，在磁力搅拌下于同样温度的恒温水浴中恒温；用流量计控制水相流速200mL/min，有机相流速100mL/min，并与循环回路后段的阀门一起调节过膜压力为30KPa；启动自动电位滴定仪，用0.08mol/L的NaOH标准溶液即时中和萃取到水相中的脂肪酸以维持水相pH值恒定。

实施例4

将分子量为80万的含氨基聚膦腈溶于氯仿中配成浓度为7wt.％的纺丝溶液，在纺丝电压为22kV、喷丝头溶液流量为1.0mL/h、接收距离为13cm条件下，进行静电纺丝制成超细纤维复合膜，以聚酯无纺布为支撑材料，将其填装于内外双圆筒形膜具中，形成膜器件。把所制备的聚膦腈超细纤维膜器件串联到如图1所示装置中，构成膜反应器，采用错流过滤的方式先将戊二醛注入膜反应器，于30℃下在膜反应器装置中进行循环2.5小时，再将浓度为5g/L的脂肪酶溶液于30℃下在膜反应器装置中进行循环2.5小时，从而实现膜反应器中超细纤维表面的活化与酶固定化。将经过滤处理的食用油脂注入储液瓶1中，在磁力搅拌下于30℃下的恒温水浴中恒温；将pH为7.5的磷酸盐缓冲溶液注入储液瓶2中，在磁力搅拌下于同样温度的恒温水浴中恒温；用流量计控制水相流速300mL/min，有机相流速150mL/min，并与循环回路后段的阀门一起调节过膜压力为40KPa；启动自动电位滴定仪，用0.1mol/L的NaOH标准溶液即时中和萃取到水相中的脂肪酸以维持水相pH值恒定。

实施例5

将分子量为90万的含氨基聚膦腈溶于氯仿中配成浓度为5wt.％的纺丝溶液，在纺丝电压为22kV、喷丝头溶液流量为1.0mL/h、接收距离为20cm条件下，进行静电纺丝制成超细纤维复合膜，以聚酯无纺布为支撑材料，将其填装于内外双圆筒形膜具中，形成膜器件。把所制备的聚膦腈超细纤维膜器件串联到如图1所示装置中，构成膜反应器，采用错流过滤的方式先将戊二醛注入膜反应器，于30℃下在膜反应器装置中进行循环2小时，再将浓度为5g/L的脂肪酶溶液于30℃下在膜反应器装置中进行循环2小时，从而实现膜反应器中超细纤维表面的活化与酶固定化。将经过滤处理的食用油脂注入储液瓶1中，在磁力搅拌下于40℃下的恒温水浴中恒温；将pH为8.0的磷酸盐缓冲溶液注入储液瓶2中，在磁力搅拌下于同样温度的恒温水浴中恒温；用流量计控制水相流速350mL/min，有机相流速100mL/min，并与循环回路后段的阀门一起调节过膜压力为50KPa；启动自动电位滴定仪，用0.2mol/L的NaOH标准溶液即时中和萃取到水相中的脂肪酸以维持水相pH值恒定。

实施例6

将分子量为100万的含氨基聚膦腈溶于氯仿中配成浓度为9wt.％的纺丝溶液，在纺丝电压为30kV、喷丝头溶液流量为0.5mL/h、接收距离为5cm条件下，进行静电纺丝制成超细纤维复合膜，以聚酯无纺布为支撑材料，将其填装于内外双圆筒形膜具中，形成膜器件。将经聚膦腈超细纤维膜器件串联到如图1所示装置中，构成膜反应器，采用错流过滤的方式先将戊二醛注入膜反应器，于30℃下在膜反应器装置中进行循环2小时，再将浓度为5g/L的脂肪酶溶液于30℃下在膜反应器装置中进行循环2小时，从而实现膜反应器中超细纤维表面的活化与酶固定化。将经过滤处理的食用油脂注入储液瓶1中，在磁力搅拌下于35℃下的恒温水浴中恒温；将pH为8.0的磷酸盐缓冲溶液注入储液瓶2中，在磁力搅拌下于同样温度的恒温水浴中恒温；用流量计控制水相流速300mL/min，有机相流速200mL/min，并与循环回路后段的阀门一起调节过膜压力为30KPa；启动自动电位滴定仪，用0.4mol/L的NaOH标准溶液即时中和萃取到水相中的脂肪酸以维持水相pH值恒定。

实施例7

将分子量为110万的含氨基聚膦腈溶于氯仿中配成浓度为7wt.％的纺丝溶液，在纺丝电压为22kV、喷丝头溶液流量为1.0mL/h、接收距离为20cm条件下，进行静电纺丝制成超细纤维复合膜，以聚酯无纺布为支撑材料，将其填装于内外双圆筒形膜具中，形成膜器件。把所制备的聚膦腈超细纤维膜器件串联到如图1所示装置中，构成膜反应器，采用错流过滤的方式先将戊二醛注入膜反应器，于30℃下在膜反应器装置中进行循环1.5小时，再将浓度为5g/L的脂肪酶溶液于30℃下在膜反应器装置中进行循环1.5小时，从而实现膜反应器中超细纤维表面的活化与酶固定化。将经过滤处理的食用油脂注入储液瓶1中，在磁力搅拌下于35℃下的恒温水浴中恒温；将pH为8.5的磷酸盐缓冲溶液注入储液瓶2中，在磁力搅拌下于同样温度的恒温水浴中恒温；用流量计控制水相流速300mL/min，有机相流速250mL/min，并与循环回路后段的阀门一起调节过膜压力为10KPa；启动自动电位滴定仪，用0.6mol/L的NaOH标准溶液即时中和萃取到水相中的脂肪酸以维持水相pH值恒定。

实施例8

将分子量为120万的含氨基聚膦腈溶于氯仿中配成浓度为5wt.％的纺丝溶液，在纺丝电压为22kV、喷丝头溶液流量为1.0mL/h、接收距离为20cm条件下，进行静电纺丝制成超细纤维复合膜，以聚酯无纺布为支撑材料，将其填装于内外双圆筒形膜具中，形成膜反应器件。把所制备的聚膦腈超细纤维膜器件串联到如图1所示装置中，构成膜反应器，采用错流过滤的方式先将戊二醛注入膜反应器，于30℃下在膜反应器装置中进行循环1.5小时，再将浓度为5g/L的脂肪酶溶液于30℃下在膜反应器装置中进行循环1.5小时，从而实现膜反应器中超细纤维表面的活化与酶固定化。将经过滤处理的食用油脂注入储液瓶1中，在磁力搅拌下于40℃下的恒温水浴中恒温；将pH为8.5的磷酸盐缓冲溶液注入储液瓶2中，在磁力搅拌下于同样温度的恒温水浴中恒温；用流量计控制水相流速350mL/min，有机相流速300mL/min，并与循环回路后段的阀门一起调节过膜压力为10KPa；启动自动电位滴定仪，用0.8mol/L的NaOH标准溶液即时中和萃取到水相中的脂肪酸以维持水相pH值恒定。

实施例9

将分子量为130万的含羟基聚膦腈溶于氯仿中配成浓度为7wt.％的纺丝溶液，在纺丝电压为26kV、喷丝头溶液流量为0.5mL/h、接收距离为20cm条件下，进行静电纺丝制成超细纤维复合膜，以聚酯无纺布为支撑材料，将其填装于内外双圆筒形膜具中，形成膜器件。把所制备的聚膦腈超细纤维膜器件串联到如图1所示装置中，构成膜反应器，采用错流过滤的方式先将环氧氯丙烷注入膜反应器，于30℃下在膜反应器装置中进行循环1小时，再将浓度为5g/L的脂肪酶溶液于30℃下在膜反应器装置中进行循环1小时，从而实现膜反应器中超细纤维表面的活化与酶固定化。将经过滤处理的食用油脂注入储液瓶1中，在磁力搅拌下于40℃下的恒温水浴中恒温；将pH为9.0的磷酸盐缓冲溶液注入储液瓶2中，在磁力搅拌下于同样温度的恒温水浴中恒温；用流量计控制水相流速350mL/min，有机相流速100mL/min，并与循环回路后段的阀门一起调节过膜压力为50KPa；启动自动电位滴定仪，用1.0mol/L的NaOH标准溶液即时中和萃取到水相中的脂肪酸以维持水相pH值恒定。

实施例10

将分子量为150万的含羟基聚膦腈溶于氯仿中配成浓度为5wt.％的纺丝溶液，在纺丝电压为22kV、喷丝头溶液流量为1.0mL/h、接收距离为20cm条件下，进行静电纺丝制成超细纤维复合膜，以聚酯无纺布为支撑材料，将其填装于内外双圆筒形膜具中，形成膜器件。把所制备的聚膦腈超细纤维膜器件串联到如图1所示装置中，构成膜反应器，采用错流过滤的方式先将环氧氯丙烷注入膜反应器，于30℃下在膜反应器装置中进行循环1小时，再将浓度为5g/L的脂肪酶溶液于30℃下在膜反应器装置中进行循环1小时，从而实现膜反应器中超细纤维表面的活化与酶固定化。将经过滤处理的食用油脂注入储液瓶1中，在磁力搅拌下于40℃下的恒温水浴中恒温；将pH为9.0的磷酸盐缓冲溶液注入储液瓶2中，在磁力搅拌下于同样温度的恒温水浴中恒温；用流量计控制水相流速300mL/min，有机相流速50mL/min，并与循环回路后段的阀门一起调节过膜压力为40KPa；启动自动电位滴定仪，用0.5mol/L的NaOH标准溶液即时中和萃取到水相中的脂肪酸以维持水相pH值恒定。

上述十个实施例所催化的食用油脂性能结果如下表所示：

编号

实施例1

实施例2

实施例3

实施例4

实施例5

实施例6

实施例7

实施例8

实施例9

实施例10

相对密度(20℃，％)

0.917

0.916

0.924

0.920

0.925

0.921

0.919

0.915

0.911

0.927

粘度(25℃，mm2/s)

4.821

4.832

4.846

4.809

4.855

4.840

4.853

4.798

4.801

4.860

烟点/℃

≥215

≥215

≥215

≥215

≥215

≥215

≥215

≥215

≥215

≥215

碘值(I)(g/100g)

57

57

58

57

55

54

52

54

54

53

皂化值(KOH)(mg/g)

123

123

125

124

122

122

121

120

121

121

不皂化物(mg/g)

≤24

≤24

≤24

≤24

≤24

≤24

≤24

≤24

≤24

≤24

酸值(KOH)/(mg/g)

≤4.0

≤4.0

≤4.0

≤4.0

≤4.0

≤4.0

≤4.0

≤4.0

≤4.0

≤4.0

过氧化值/(mmol/kg)

≤7.5

≤7.5

≤7.5

≤7.5

≤7.5

≤7.5

≤7.5

≤7.5

≤7.5

≤7.5

水含量(％)

＜0.5

＜0.5

＜0.5

＜0.5

＜0.5

＜0.5

＜0.5

＜0.5

＜0.5

＜0.5

单、双甘酯含量(mass％)

＞88.0

＞86.0

＞89.0

＞88.5

＞88.0

＞90.0

＞88.5

＞86.5

＞87.0

＞88.0

三甘酯含量(mass％)

＜3.0

＜4.0

＜5.0

＜4.5

＜2.0

＜2.0

＜1.0

＜2.0

＜2.0

＜1.5

游离甘油含量(mass％)

＞8.0

＞10.0

＞9.0

＞11.0

＞10.0

＞8.0

＞10.0

＞9.0

＞10.0

＞11.0

Claims (4)

1.一种油酯催化分离两相酶-膜生物反应器，其特征在于： 

(1)该反应器的超细纤维复合膜包含有羧基或氨基的功能性聚膦腈，其分子量为50～150万，纤维直径为50～1000nm； 

(2)聚膦腈超细纤维复合膜，以聚酯无纺布为支撑材料，将其填装于内外双圆筒形膜具中构成卷式膜器件，有膜内侧和膜外侧；其中，卷式膜器件中的膜内侧纤维表面被活化和酶固定化。 

2.权利要求1的油酯催化分离两相酶-膜生物反应器的制备方法，包括以下步骤： 

(1)膜器件的制备：将含有羧基或氨基的功能性聚膦腈溶于四氢呋喃或氯仿中制成浓度为1wt％～12wt％的纺丝溶液，注入多通道静电纺丝装置中。在电压为5千伏～30千伏、喷丝头溶液流量为0.1毫升/小时～2.0毫升/小时、接受距离为5厘米～20厘米的条件下进行静电纺丝，汇聚成纤维直径在50～1000nm的复合膜，再以聚酯无纺布为支撑材料，将其填装于内外双圆筒形膜具中构成卷式膜器件；

(2)酶-膜生物反应器的制备：采用错流过滤的方式依次将环氧氯丙烷或戊二醛和pH 7.0的脂肪酶的磷酸缓冲溶液注入膜器件，于20～30℃下在膜器件中进行循环1～3小时，从而实现膜器件中超细纤维表面的活化与酶固定化。 

3.权利要求1所述的油酯催化分离两相酶-膜生物反应器应用于催化食用甘油脂水解，其特征在于：将食用甘油脂注入储液瓶(1)中，在搅拌下于20～45℃下的恒温水浴中恒温；将pH为7.0～9.0的磷酸盐缓冲溶液注入储液瓶(2)中，在搅拌下于同样温度的恒温水浴中恒温；同时启动两个循环水泵，使食用甘油脂溶液在膜外侧循环，磷酸盐缓冲溶液在膜内侧循环；采用流量计控制两相流量，并与循环回路后段的阀门一起调节过膜压力，使水解反应在超细纤维复合膜固定化酶催化下进行；在适当的过膜压力下，水解生成的产物脂肪酸和甘油通过分离膜从反应体系中被循环水相萃取分离；同时启动自动电位滴定仪，用0.01mol/L～1.0mol/L的NaOH标准溶液即时中和萃取到水相中的脂肪酸以维持水相pH值恒定。 

4.根据权利要求3所述的一种油酯催化分离两相酶-膜生物反应器应用于催化食用甘油脂水解，其特征在于：水相流速为100～350mL/min；有机相流速为50～300mL/min；过膜压力为10～50KPa。 

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