CN102277393B - 一种酶催化醇解制备溶血磷脂酰胆碱的方法 - Google Patents
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Abstract
一种酶催化醇解制备溶血磷脂酰胆碱的方法，将磷脂酰胆碱加入低碳醇溶液中，在一定温度下搅拌混合均匀后，加入脂肪酶，在恒温下搅拌将脂肪酶催化磷脂酰胆碱醇解生成溶血磷脂酰胆碱。本发明的优点是：（1）磷脂酰胆碱、产物溶血磷脂酰胆碱及副产物脂肪酸酯、甘油磷酸胆碱和极少量的脂肪酸在反应体系中的溶解性好，溶血磷脂酰胆碱的转化率高；（2）醇解反应过程中产生脂肪酸酯、少量的甘油磷酸酯和极少量的脂肪酸，但不会改变体系的pH，且能减小溶剂对酶活性的影响，酶的催化反应活性较高；（3）副反应——脂肪酸及其酯、甘油磷酯酰胆碱的性质与溶血磷脂酰胆碱的性质差异较大，产物溶血磷脂酰胆碱容易分离纯化；（4）反应物——醇易于除去。
Description
技术领域
本发明涉及了一种酶催化磷脂酰胆碱醇解制备溶血磷脂酰胆碱的方法，具体而言是在无溶剂体系下采用脂肪酶催化磷脂酰胆碱与醇进行醇解制备溶血磷脂酰胆碱的方法。
背景技术
溶血磷脂酰胆碱由磷脂酰胆碱去掉一个脂肪酰基而得到的产物。磷脂酰胆碱（亦称卵磷脂），广泛存在于动植物体内，在动物的脑，肾上腺及细胞中含量较多。相比于磷脂酰胆碱，溶血磷脂酰胆碱的HLB值（亲水亲油性平衡值）大，不仅保留了亲油性，也因非极性基团的减少而使其亲水性能增加，其润湿能力、乳化性、乳化能力均优于磷脂酰胆碱。溶血磷脂酰胆碱在改善焙烤产品的组织结构上有着重要的作用。溶血磷脂酰胆碱亦有生物活性，对动脉粥样硬化的预防、诊断和治疗有着很重要的作用。目前，溶血磷脂酰胆碱在食品、化妆品、医药等方面有着越来越广泛的应用，所以有效地制备高纯度的溶血磷脂酰胆碱就显得至关重要。
传统制备溶血磷脂酰胆碱的方法都是经磷脂酶A1、A2水解磷脂酰胆碱而得到。日本的平居博之等发明了由磷脂酶A1或A2组成的水解酶作用于用作原料的水合卵磷脂生产溶血卵磷脂（日本专利 公开号 CN1197115）。美国的大卫发明了利用磷脂酶A2催化磷脂酰胆碱在混合试剂中水解制备溶血磷脂酰胆碱（美国专利 公开号 CN1210560）。由于磷脂酶的价格很高，工业化生产成本较高。故近几年开始采用脂肪酶催化水解卵磷脂制备溶血卵磷脂，孙清瑞等以正己烷为溶剂，采用脂肪酶催化大豆磷脂制备溶血磷脂（孙清瑞，谷克仁，仁卫东．脂肪酶催化大豆磷脂制备溶血磷脂的研究．中国油脂，2005，30(6):31-34）。溶剂法水解制备溶血磷脂酰胆碱的不足在于磷脂酰胆碱在正己烷中的溶解性不是很好，水解反应中会生产大量的脂肪酸，对体系的pH值造成影响。
发明内容
本发明的目的正是针对上述现有技术中所存在的问题而提供了一种新的有效地制备溶血磷脂酰胆碱的方法，反应物和产物在反应体系中的相溶性好，且克服了水解过程中产生较多的脂肪酸对体系pH的影响，效率高；反应的副产物—脂肪酸酯、少量的甘油磷脂酰胆碱和脂肪酸很容易从产物混合物中除去，溶血磷脂酰胆碱的分离提纯更容易。
本发明的目的是通过以下技术方案来实现的：
本发明的酶催化醇解制备溶血磷脂酰胆碱的方法，具体步骤如下：将磷脂酰胆碱加入低碳醇溶液中，在30-60℃下搅拌混合均匀后，加入脂肪酶，在恒温下搅拌将脂肪酶催化磷脂酰胆碱醇解生成溶血磷脂酰胆碱，脂肪酶的加入量为磷脂酰胆碱质量的1-20%。
在本发明中，酶催化醇解反应2-48h后停止反应，采用离心或过滤的方法除去脂肪酶，得到的反应混合物经真空脱除去反应物----乙醇，溶得到溶血磷脂酰胆碱初产品。
磷脂酰胆碱在低碳醇溶液的含量为100g/L～5000g/L；所述低碳醇的浓度为90-99.8%，所用磷脂酰胆碱可为大豆磷脂酰胆碱或蛋黄磷脂酰胆碱。
所用脂肪酶为各种动植物及微生物脂肪酶或这些酶经过固定化或修饰后得到的脂肪酶，可为Lipozyme TLIM 、Novozym 435、Lipozyme RMIM、猪胰酯酶和经过修饰的猪胰酯酶。
此反应是在无其他有机溶剂下进行的酶催化磷脂酰胆碱的醇解反应。
制备过程如下：（1）将一定质量的磷脂酰胆碱和一定体积的乙醇/水溶液置于一定体积的反应器中，搅拌、恒温回流，使磷脂酰胆碱溶于乙醇/水溶液中；（2）待磷脂酰胆碱完全溶于乙醇/水溶液后，称取1%～20%的脂肪酶（以磷脂酰胆碱的质量计，m/m）加入反应体系中，磷脂酰胆碱的醇解反应开始，反应温度为30℃～80℃，反应时间为2h～48h。（3）采用离心或过滤的方法除去脂肪酶，得到的反应混合物经真空脱除去反应物----乙醇，溶得到溶血磷脂酰胆碱初产品。
本发明的工艺特点是：（1）无溶剂体系，产物分离更简单；（2）与体系溶剂（如正己烷）体系中的水解反应相比，磷脂酰胆碱在乙醇中的溶解性好，反应物在同一相中；（3）催化剂采用脂肪酶，相比于磷脂酶活性稳定、成本更低；（4）反应过程中游离脂肪酸的生成量很小，不会改变体系的pH，有利于脂肪酶活性的发挥；（5）反应稳定、重复性好。
本发明与现有技术相比所具备的的优点在于：
（1）磷脂酰胆碱、产物溶血磷脂酰胆碱及副产物脂肪酸酯、甘油磷酸胆碱和极少量的脂肪酸在反应体系中的溶解性好，溶血磷脂酰胆碱的转化率高。
（2）醇解反应过程中产生脂肪酸酯、少量的甘油磷酸酯和极少量的脂肪酸，但不会改变体系的pH，且能减小溶剂对酶活性的影响，酶的催化反应活性较高。
（3）反应物--醇易于除去。
（4）提供了一种新的有效地制备溶血磷脂酰胆碱的方法，对工业生产溶血磷脂酰胆碱有指导意义。
具体实施方式
本发明以下结合实施例做进一步描述，
实施例1
将30g磷脂酰胆碱和100mL乙醇/水溶液（乙醇/水=99.8：0.2，v/v）置于250mL的圆底烧瓶中；连接回流装置，加热（30℃）并搅拌，使磷脂酰胆碱完全溶解于乙醇/水溶液中；称取4.5g Lipozyme TLIM 加入反应物中，在30℃下反应20h后停止反应，采用离心或过滤的方法除去脂肪酶，得到的反应混合物经真空脱除去反应物----乙醇，溶得到溶血磷脂酰胆碱初产品。
实施例2
将15g磷脂酰胆碱和100mL乙醇/水溶液（乙醇/水=92：8，v/v）置于250mL的圆底烧瓶中；连接回流装置，加热（30℃）并搅拌，使磷脂酰胆碱完全溶解于乙醇/水溶液中；称取2.25g Lipozyme TLIM 加入加入反应物中，在30℃下反应16h后停止反应，采用离心或过滤的方法除去脂肪酶，得到的反应混合物经真空脱除去反应物----乙醇，溶得到溶血磷脂酰胆碱初产品。
实施例3
将20g磷脂酰胆碱和10mL乙醇/水溶液（乙醇/水=95：5，v/v）于150mL的圆底烧瓶中；连接回流装置，加热（30℃）并搅拌，使磷脂酰胆碱完全溶解于乙醇/水溶液中；称取3g Lipozyme RMIM加入反应物中，在30℃下反应40h后停止反应，采用离心或过滤的方法除去脂肪酶，得到的反应混合物经真空脱除去反应物----乙醇，溶得到溶血磷脂酰胆碱初产品。
实施例4
将20g磷脂酰胆碱和10mL乙醇/水溶液（乙醇/水=92：8，v/v）于150mL的圆底烧瓶中；连接回流装置，加热（30℃）并搅拌，使磷脂酰胆碱完全溶解于乙醇/水溶液中；称取4.0g Lipozyme RMIM加入反应物中，在30℃下反应32h后停止反应，采用离心或过滤的方法除去脂肪酶，得到的反应混合物经真空脱除去反应物----乙醇，溶得到溶血磷脂酰胆碱初产品。
实施例5
将30g磷脂酰胆碱和10mL（乙醇/水=96：4，v/v）置于150mL的圆底烧瓶中；连接回流装置，加热（60℃）并搅拌，使磷脂酰胆碱完全溶解于乙醇中；称取1.0g Novozym 435 加入反应物中，在60℃下反应14h后停止反应，采用离心或过滤的方法除去脂肪酶，得到的反应混合物经真空脱除去反应物----乙醇，溶得到溶血磷脂酰胆碱初产品。
实施例6
将30g磷脂酰胆碱和10mL乙醇/水溶液（乙醇/水=90：10，v/v）于150mL的圆底烧瓶中；连接回流装置，加热（60℃）并搅拌，使磷脂酰胆碱完全溶解于乙醇/水溶液中；称取1.2g Novozym 435加入反应物中，在60℃下反应10h后停止反应，采用离心或过滤的方法除去脂肪酶，得到的反应混合物经真空脱除去反应物----乙醇，溶得到溶血磷脂酰胆碱初产品。
实施例7
将30g磷脂酰胆碱和30mL乙醇/水溶液（乙醇/水=95：5，v/v）于150mL的圆底烧瓶中；连接回流装置，加热（60℃）并搅拌，使磷脂酰胆碱完全溶解于乙醇/水溶液中；称取3.0g 修饰的猪胰酯酶加入反应物中，在55℃下反应4h后停止反应，采用离心或过滤的方法除去脂肪酶，得到的反应混合物经真空脱除去反应物----乙醇，溶得到溶血磷脂酰胆碱初产品。
Claims (4)
1.一种酶催化醇解制备溶血磷脂酰胆碱的方法，其特征在于：该方法具体步骤如下：将磷脂酰胆碱加入低碳醇溶液中，在一定温度30-60℃下搅拌混合均匀后，加入脂肪酶，在恒温下搅拌将脂肪酶催化磷脂酰胆碱醇解生成溶血磷脂酰胆碱，脂肪酶的加入量为磷脂酰胆碱质量的1-20%；
酶催化醇解反应2-48h后停止反应，采用离心或过滤的方法除去脂肪酶，得到的反应混合物经真空脱除去反应物----乙醇，溶得到溶血磷脂酰胆碱初产品；
磷脂酰胆碱在低碳醇溶液的含量为100g/L～5000g/L；
所述低碳醇为乙醇，其浓度为90-99.8%；
此反应是在无其他有机溶剂下进行的酶催化磷脂酰胆碱的醇解反应。
2.根据权利要求1所述的酶催化醇解制备溶血磷脂酰胆碱的方法，其特征在于：所用脂肪酶为各种动植物及微生物脂肪酶或这些酶经过固定化或修饰后得到的脂肪酶。
3.根据权利要求1或2所述的酶催化醇解制备溶血磷脂酰胆碱的方法，其特征在于：所述脂肪酶为Lipozyme TLIM 、Novozym 435， Lipozyme RMIM、猪胰酯酶和经过修饰的猪胰酯酶。
4.根据权利要求1所述的酶催化醇解制备溶血磷脂酰胆碱的方法，其特征在于：所用磷脂酰胆碱为大豆磷脂酰胆碱或蛋黄磷脂酰胆碱。
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