CN102127571A - 非水相酶促合成l-抗坏血酸棕榈酸酯的生产方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种非水相酶促合成L-抗坏血酸棕榈酸酯的生产方法，包括下列步骤：1)将L-抗坏血酸、棕榈酸在非水介质中混合，然后加入固定化脂肪酶催化反应20～50小时；2)将步骤1)所得反应液，过滤去除固定化脂肪酶和未溶解的L-抗坏血酸，所得滤液经减压蒸发去除溶剂；3)将步骤2)所得剩余物用乙酸乙酯溶解，去离子水洗涤，分出乙酸乙酯相，再次减压蒸发去除溶剂，然后剩余物用甲苯溶解，重结晶，离心后将所得物经正己烷洗涤，所得不溶物真空干燥，即得产品L-抗坏血酸棕榈酸酯。本发明为非水酶催化合成，催化效率高、反应条件温和、污染小，工艺简单、原料易得、产率高、便于大规模生产，符合我国食品添加剂生产工业的实际情况。

Description

非水相酶促合成L-抗坏血酸棕榈酸酯的生产方法

技术领域

本发明涉及酶催化合成L-抗坏血酸棕榈酸酯的生产方法。

背景技术

抗氧化剂是防止或延缓食品氧化，提高食品的稳定性和延长贮存期的物质，它能阻止或延缓空气中氧气对食品中油脂和脂溶性成分(如维生素、类胡萝卜素等)的氧化作用，从而提高食品的稳定性和延长食品的保质期。目前，国内外的食品抗氧化剂的种类及品种较多，在食品中的应用范围也愈来愈广泛，但对一些毒性较大的产品正限制使用或逐步淘汰。现在，食品抗氧化剂正朝着无毒或低毒、高效的方向发展。

L-抗坏血酸棕榈酸酯(Ascorbyl Palmitate，英文缩写AP)为白色或略带黄色的粉末状晶体，具有轻微的柑橘气味，极难溶于水，易溶于乙醇、乙醚中。L-抗坏血酸棕榈酸酯是一种安全、无毒、高效的脂溶性抗氧化剂，可作为氧的驱散剂使用，特别是在密闭系统中使用具有更好的效果。L-抗坏血酸棕榈酸酯可以阻止自由基的形成，降低油脂的自动氧化，防止油脂酸败，延长油脂和含油较多的食品的货架期。L-抗坏血酸棕榈酸酯还具有乳化性。作为一种营养强化剂，它还可用于婴幼儿食品中。L-抗坏血酸棕榈酸酯易被人体消化，保留了L-抗坏血酸的生理作用，如：降低血脂、降低胆固醇、抗坏血病等。L-抗坏血酸棕榈酸酯还有促进组织中胶元蛋白抗体的形成、参与神经介质和激素的生物合成、促进铁的吸收、提高机体的应急能力等功能。该物质经卫生部批准在我国作为食品添加剂使用，已经严格的毒理学评价，无毒、无害、无副作用。

L-抗坏血酸棕榈酸酯抗氧化效果明显，通过大量试验证明，使用0.01％的L-抗坏血酸棕榈酸酯的效果要比使用0.02％的BHA及BHT有效得多，与用0.02％的没食子酸丙酯效果相当，使用0.02％的L-抗坏血酸棕榈酸酯可使植物油脂稳定6个月。在任何油脂中单一使用L-抗坏血酸棕榈酸酯或与其它任何抗氧化剂配合使用都非常有效，且具有增效作用。在煎炸食品中稳定性极强，L-抗坏血酸棕榈酸酯在煎炸油中使用超过十天后仍保持96％的含量，而BHA、BHT、TBHQ及没食子酸丙酯等则在数小时内分解完。

L-抗坏血酸棕榈酸酯的合成方法有很多种，主要分为两大类，一为化学合成，二为酶法合成。化学合成又有直接酯化法、酯交换法、酰卤酯化法等。直接酯化法是最常用和最经济的方法，这种方法常用的催化剂有浓硫酸、无水氟化氢等。

工艺成熟的化学合成法目前仍然是L-抗坏血酸棕榈酸酯工业生产的最主要方法，酶催化合成L-抗坏血酸棕榈酸酯还没有工业化，而且在技术上存在产率低、废液排放对环境造成不利。

发明内容

本发明的目的是提供一种产率高、无废液排放，环保的L-抗坏血酸棕榈酸酯的生产方法。

本发明的目的通过以下技术方案来实现。

一种非水相酶促合成L-抗坏血酸棕榈酸酯的生产方法，其特征在于所述非水相酶促合成L-抗坏血酸棕榈酸酯的生产方法包括下列步骤：

1)将L-抗坏血酸、棕榈酸在非水介质中混合，然后加入固定化脂肪酶催化反应20～50小时；

2)将步骤1)所得反应液，过滤去除固定化脂肪酶和未溶解的L-抗坏血酸，所得滤液经减压蒸发去除溶剂；

3)将步骤2)所得剩余物用乙酸乙酯溶解，去离子水洗涤，分出乙酸乙酯相，再次减压蒸发去除溶剂乙酸乙酯，剩余物用甲苯溶解，重结晶，用过滤式离心机操作后将所得物经正己烷洗涤，所得不溶物真空干燥，即得产品L-抗坏血酸棕榈酸酯，所述L-抗坏血酸与棕榈酸的摩尔比为1∶1.3～2，固定化脂肪酶的用量为L-抗坏血酸重量的0.5～2％，其中L-抗坏血酸的浓度范围值0.11～0.27mol/L，棕榈酸的浓度范围值0.23～0.35mol/L，反应温度50℃，反应釜搅拌速度80～160rpm，反应时间20～50h。

所述非水介质为乙醇、乙二醇、叔丁醇、叔戊醇、环己醇、正己烷、二氯甲烷、氯仿、四氯化碳、四氢呋喃、二甲基甲酰胺、丙酮中的其中一种物质或是两种物质的混合物。

所述固定化脂肪酶是通过物理吸附、共价交联的方法固定在载体上的根霉属脂肪酶，或是通过物理吸附、共价交联的方法固定在载体上的曲霉属脂肪酶，或是通过物理吸附、共价交联的方法固定在载体上的毛霉属脂肪酶，或是通过物理吸附、共价交联的方法固定在载体上的假丝酵母属脂肪酶，或是通过物理吸附、共价交联的方法固定在载体上的胰脂肪酶。

所述固定化脂肪酶是一种来源于微生物南极假丝酵母candidaantarctica采用物理吸附固定在离子交换树脂上的假丝酵母属脂肪酶，非水介质为叔丁醇或叔戊醇或正己烷。

所述固定化脂肪酶是一种来源于微生物疏绵状嗜热丝孢菌thermomyces lanuginosus采用物理吸附固定在离子交换树脂上的曲霉属脂肪酶，非水介质为叔丁醇或叔戊醇或正己烷。

所述固定化脂肪酶是一种来源于微生物米赫根毛霉Mucro miehei采用物理吸附固定在离子交换树脂上的根霉属脂肪酶，非水介质为叔丁醇或叔戊醇或正己烷。

本发明与现有技术相比具有以下优点：

1、酶的选择性高，副反应少，提高了得率；

2、在非水介质体系中，酶的失活速度减小，有利于节约成本；

3、避免了加入浓硫酸，对设备的防腐性能要求低；

4、反应条件温和，产品分离中采用的都是简单的单元操作，如过滤、洗涤、萃取等，设备简单，工业生产中应用广泛，运行稳定可靠；

5、未完全反应的原料和产品分离纯化中使用的溶剂都可以通过一次简单的处理而得到回收，在工艺中循环使用，该优点非常有利于连续生产。

总之，本发明是一种以脂肪酶为催化剂合成L-抗坏血酸棕榈酸酯的生产工艺，非水酶催化合成，具有催化效率高、反应条件温和、污染小，工艺简单、原料易得、产率高、便于大规模生产，符合我国食品添加剂生产工业的实际情况。

具体实施方式

本发明非水相酶促合成L-抗坏血酸棕榈酸酯的生产方法包括下列步骤：

1)将L-抗坏血酸、棕榈酸在非水介质中混合，然后加入固定化脂肪酶在反应釜中催化反应20～50小时；

2)将步骤1)所得反应液，过滤去除固定化脂肪酶和未溶解的L-抗坏血酸，所得滤液经减压蒸发去除溶剂；

3)将步骤2)所得剩余物用乙酸乙酯溶解，去离子水洗涤，分出乙酸乙酯相，再次减压蒸发去除溶剂，然后剩余物用甲苯溶解，重结晶，离心后将所得物经正己烷洗涤，所得不溶物真空干燥，即得产品L-抗坏血酸棕榈酸酯。

在步骤1)中L-抗坏血酸与棕榈酸的摩尔比为1∶1.3～2，固定化脂肪酶的用量为L-抗坏血酸重量的0.5～2％。其中非水介质为乙醇、乙二醇、叔丁醇、叔戊醇、环己醇、正己烷、二氯甲烷、氯仿、四氯化碳、四氢呋喃、二甲基甲酰胺、丙酮中的其中一种物质或是两种物质的混合物。固定化脂肪酶是根霉属脂肪酶，或是曲霉属脂肪酶，或是毛霉属脂肪酶，或是假丝酵母属脂肪酶，或是胰脂肪酶。上述各固定化脂肪酶均是通过物理吸附、共价交联的方法固定在载体上而制得，例如诺维信公司的Novozyme435、Lipozyme TLIM、Lipolase、LipozymeIM脂肪酶等产品，最佳酶：诺维信公司的Novozyme435、Lipozyme TLIM、Lipolase、Lipozyme IM，而Novozyme435脂肪酶是一种来源于微生物南极假丝酵母(candida antarctica)的采用物理吸附固定在离子交换树脂上的假丝酵母属脂肪酶。Lipozyme TLIM、Lipolase脂肪酶是来源于微生物疏绵状嗜热丝孢菌(thermomyces lanuginosus)的采用物理吸附固定在离子交换树脂上的曲霉属脂肪酶。LipozymeIM脂肪酶是一种来源于微生物米赫根毛霉(Mucro miehei)的采用物理吸附固定在离子交换树脂上的根霉属脂肪酶。

最佳非水介质：叔丁醇或叔戊醇或正己烷。最适反应条件：Novozyme435或Lipozyme TLIM或Lipolase或Lipozyme IM脂肪酶的用量为L-抗坏血酸重量的0.5～2％，叔丁醇或叔戊醇或正己烷作溶剂，反应温度40～60℃，转速80～160rpm，L-抗坏血酸与棕榈酸的摩尔比为1∶1.3～2，棕榈酸浓度0.23～0.35mol/L，反应时间20～50h。

实例一：

反应釜中加入10Kg的L-抗坏血酸、30Kg棕榈酸、350L叔丁醇，加入固定化脂肪酶Novozyme435，温度55℃，搅拌速度120rpm下催化反应40小时.所得反应液，抽滤回收固定化脂肪酶和未溶解的L-抗坏血酸，所得滤液经55℃减压蒸发去除溶剂叔丁醇。残余物用400L乙酸乙酯溶解，去离子水洗涤二次，分出乙酸乙酯相，再经50℃减压蒸发去除溶剂乙酸乙酯，得到粗产品。粗产品用400L甲苯在60℃加热溶解，室温下冷却结晶，离心得到滤饼经正己烷洗涤2次，离心所得不溶物50℃，-0.09MPa真空干燥2h，即得目标产品L-抗坏血酸棕榈酸酯.

实例二：

反应釜中加入10Kg的L-抗坏血酸、24Kg棕榈酸、380L叔丁醇，加入固定化脂肪酶Novozyme435，温度50℃，搅拌速度120rpm下催化反应36小时.所得反应液，抽滤去除固定化脂肪酶和未溶解的L-抗坏血酸，所得滤液经55℃减压蒸发去除溶剂叔丁醇，残余物用350L乙酸乙酯溶解，去离子水洗涤二次，分出乙酸乙酯相，再经50℃减压蒸发去除溶剂乙酸乙酯，得到粗产品。粗产品用350L甲苯在60℃加热溶解，室温下冷却结晶，离心得到滤饼经正己烷洗涤2次，离心所得不溶物50℃，-0.09MPa真空干燥2h，即得目标产品L-抗坏血酸棕榈酸酯.

实例三：

反应釜中加入10Kg的L-抗坏血酸、32Kg棕榈酸、350L叔丁醇，加入固定化脂肪酶Lipozyme TLIM，温度55℃，搅拌速度120rpm下催化反应40小时.所得反应液，抽滤去除固定化脂肪酶和未溶解的L-抗坏血酸，所得滤液经58℃减压蒸发去除溶剂叔丁醇，残余物用300L乙酸乙酯溶解，去离子水洗涤二次，分出乙酸乙酯相，再经50℃减压蒸发去除溶剂乙酸乙酯，得到粗产品。粗产品用200L甲苯在60℃加热溶解，室温下冷却结晶，离心得到滤饼经正己烷洗涤2次，离心所得不溶物52℃，-0.09MPa真空干燥2h，即得目标产品L-抗坏血酸棕榈酸酯。

实例四：

反应釜中加入10Kg的L-抗坏血酸、22Kg棕榈酸、350L叔丁醇，加入固定化脂肪酶Lipolase，温度50℃，搅拌速度120rpm下催化反应40小时.所得反应液，抽滤去除固定化脂肪酶和未溶解的L-抗坏血酸，所得滤液经60℃减压蒸发去除溶剂叔丁醇，残余物用380L乙酸乙酯溶解，去离子水洗涤二次，分出乙酸乙酯相，再经55℃减压蒸发去除溶剂乙酸乙酯，得到粗产品。粗产品用380L甲苯在62℃加热溶解，室温下冷却结晶，离心得到滤饼经正己烷洗涤2次，离心所得不溶物52℃，-0.09MPa真空干燥2h，即得目标产品L-抗坏血酸棕榈酸酯。

实例五：

反应釜中加入10Kg的L-抗坏血酸、30Kg棕榈酸、350L叔戊醇，加入固定化脂肪酶Lipozyme IM，温度55℃，搅拌速度120rpm下催化反应24小时。所得反应液，抽滤去除固定化脂肪酶和未溶解的L-抗坏血酸，所得滤液经55℃减压蒸发去除溶剂叔丁醇，残余物用250L乙酸乙酯溶解，去离子水洗涤二次，分出乙酸乙酯相，再经50℃减压蒸发去除溶剂乙酸乙酯，得到粗产品。粗产品用250L甲苯在58℃加热溶解，室温下冷却结晶，离心得到滤饼经正己烷洗涤2次，离心所得不溶物50℃，-0.09MPa真空干燥2h，即得目标产品L-抗坏血酸棕榈酸酯。

Claims (7)

1.一种非水相酶促合成L-抗坏血酸棕榈酸酯的生产方法，其特征在于所述非水相酶促合成L-抗坏血酸棕榈酸酯的生产方法包括下列步骤：

1)将L-抗坏血酸、棕榈酸在非水介质中混合，然后加入固定化脂肪酶在反应釜中催化反应20～50小时；

2)将步骤1)所得反应液，过滤去除固定化脂肪酶和未溶解的L-抗坏血酸，所得滤液经减压蒸发去除溶剂；

3)将步骤2)所得剩余物用乙酸乙酯溶解，用去离子水进行洗涤，分出乙酸乙酯相，再次减压蒸发去除溶剂乙酸乙酯，剩余物用甲苯溶解，重结晶，用过滤式离心机操作后将所得物经正己烷洗涤，所得不溶物真空干燥，即得产品L-抗坏血酸棕榈酸酯；

所述L-抗坏血酸与棕榈酸的摩尔比为1∶1.3～2，固定化脂肪酶的用量为L-抗坏血酸重量的0.5～2％，其中L-抗坏血酸的浓度范围值0.11～0.27mol/L，棕榈酸的浓度范围值0.23～0.35mol/L，反应釜搅拌速度80～160rpm，反应时间20～50h。

2.根据权利要求1所述的非水相酶促合成L-抗坏血酸棕榈酸酯的生产方法，其特征在于：所述非水介质为乙醇、乙二醇、叔丁醇、叔戊醇、环己醇、正己烷、二氯甲烷、氯仿、四氯化碳、四氢呋喃、二甲基甲酰胺、丙酮中的其中一种物质或是两种物质的混合物。

3.根据权利要求2所述的非水相酶促合成L-抗坏血酸棕榈酸酯的生产方法，其特征在于：所述固定化脂肪酶是通过物理吸附、共价交联的方法固定在载体上的根霉属脂肪酶，或是通过物理吸附、共价交联的方法固定在载体上的曲霉属脂肪酶，或是通过物理吸附、共价交联的方法固定在载体上的毛霉属脂肪酶，或是通过物理吸附、共价交联的方法固定在载体上的假丝酵母属脂肪酶，或是通过物理吸附、共价交联的方法固定在载体上的胰脂肪酶。

4.根据权利要求1所述的非水相酶促合成L-抗坏血酸棕榈酸酯的生产方法，其特征在于：所述固定化脂肪酶是一种来源于微生物南极假丝酵母Candida antarctica采用物理吸附固定在离子交换树脂上的假丝酵母属脂肪酶，非水介质为叔丁醇或叔戊醇或正己烷。

5.根据权利要求1所述的非水相酶促合成L-抗坏血酸棕榈酸酯的生产方法，其特征在于：所述固定化脂肪酶是一种来源于微生物疏绵状嗜热丝孢菌Thermomyces lanuginosus采用物理吸附固定在离子交换树脂上的曲霉属脂肪酶，非水介质为叔丁醇或叔戊醇或正己烷。

6.根据权利要求1所述的非水相酶促合成L-抗坏血酸棕榈酸酯的生产方法，其特征在于：所述固定化脂肪酶是一种来源于微生物米赫根毛霉Mucro miehei采用物理吸附固定在离子交换树脂上的根霉属脂肪酶，非水介质为叔丁醇或叔戊醇或正己烷。

7.根据权利要求1所述的非水相酶促合成L-抗坏血酸棕榈酸酯的生产方法，其特征在于：反应温度50℃。