CN102666868A

CN102666868A - 油处理方法

Info

Publication number: CN102666868A
Application number: CN2010800586179A
Authority: CN
Inventors: K.乔尔根森; H.M.利尔贝克; L.S.佩德森; D.考恩; H.C.霍尔姆; H.S.叶; J.赫曼
Original assignee: Novo Nordisk AS
Current assignee: Novo Nordisk AS
Priority date: 2009-10-21
Filing date: 2010-10-19
Publication date: 2012-09-12
Also published as: EP2491128A1; BR112012009143A2; WO2011048083A1; US20120276602A1

Abstract

本发明涉及一种以脂解酶处理油的方法，其包括将油与含碱多孔无定形二氧化硅颗粒接触。

Description

油处理方法

技术领域

本发明涉及使用脂解酶处理油。

背景技术

粗制的甘油酯油，特别是植物油，需经多阶段工艺精制，其第一步通常是脱胶，所述脱胶通常通过用水或用化学药品诸如磷酸或柠檬酸的处理进行。脱胶之后，所述油可通过进一步的化学和/或物理方法精制，所述方法包括中和、漂白和脱臭步骤。

EP 0507217A1描述了碱处理的无机多孔吸附剂用于从甘油酯油中去除污染物如磷脂、金属离子和游离脂肪酸的用途。披露了在初步精制应用中取代或减少黏土或漂白土的使用的方法，以及，特别的是，在例如废弃烹炸油的回收应用中的方法。该吸附剂的特征在于其被精细分割，即，其优选地由约10至约100微米范围的颗粒组成。优选地，该碱处理吸附剂以湿润状态使用以提高过滤能力。

植物油或动物油通常作为混合物使用，以在指定应用中提供正确的物理和化学性质。此外油或油的混合物往往需要进一步加工以获得合适的性质(如熔融曲线(melting profile)、结晶特性、口感等)。这类特性通常通过以化学或酶学方式重新排列或重新分配甘油骨架上的脂肪酸来进行调整。甘油三酯中一个或多个酰基的交换通常被称为“相互酯化(interesterification)”。酶促相互酯化使用脂肪酶进行。

通常，在例如酶促相互酯化的过程中，当以具有非常高质量的投入油进行操作时，可以获得高的酶生产力。但在实践中，反应器内的酶活性在使用过程中逐渐减小，而活性下降的速度已被证明与投入油的质量紧密相关。特别的是，油中无机酸、小分子有机酸和氧化化合物的存在似乎会负面影响所应用的脂肪酶的工作寿命(参见Holm和Cowan(2008),Eur.J.Lipid Sci.Technol.110,pp.679-691)。

WO 2007/033013描述了对含有一种或多种金属螯合剂的油进行酶促相互酯化的方法，包括步骤：(a)将油与碱接触，和(b)使上述油与脂肪酶反应。

JP2722600B2描述了以脂肪酶处理油，其中通过向油中加入氢氧化钠处理的Celite延长了脂肪酶的半衰期。

WO 2008/069804描述了一种酶处理油的连续方法，其中将油在通过彼此串联连接的多个含酶的固定床反应器之前与加工助剂接触。加工助剂可以是基本上不含水的二氧化硅，优选地，在对干基底进行分析时，其至少是95%的SiO₂，更优选至少是99%的SiO₂。为避免在反应器中形成皂，优选二氧化硅具有低于约7.0的pH，并且约6.8的pH是特别优选的。

尽管已有各种尝试，依旧亟需用脂解酶处理油的工业上可应用的方法，其中即使在投入油可能含有杂质时酶的生产力也是高的。

本发明的目标在于提供一种以脂解酶处理油的方法，其中酶的生产力受投入油中的杂质影响较低。进一步的目标在于提供一种在不产生过量皂的条件下，可有效中和油中水溶性酸的方法。进一步的目标是所述方法应可以与现今所采用的酶促油处理的工业方法相兼容。

发明内容

本发明的发明人令人惊奇地发现，当将要用脂解酶处理的油与含碱多孔无定形二氧化硅颗粒接触时，观察到酶的工作寿命上的急剧增加。当这些颗粒中包含碱时，易于正确地处理和定量投入，而且颗粒的多孔性(porosity)确保了油充分接触到碱。此外，发明人发现油与含基多孔无定形二氧化硅颗粒的接触导致油中水溶性酸的中和，而以非碱处理的二氧化硅微粒处理不会导致这种中和。此外，以本发明的含碱颗粒进行的中和在不形成过量的皂的情况下发生。由于甘油三酯被转化为皂，也因为甘油三酯油夹带于必需去除的皂脚中，皂形成导致油损失。因此，对于在分批过程中进行的酶反应和以连续操作模式进行的酶反应(例如，如WO2008/069804所描述的)二者而言，皂的形成都必须保持在最低。此外，对于柱反应器中以连续操作进行的酶反应，皂水平低对于避免柱堵塞、贯穿柱内压降过大和/或利用全部酶活性之前更换柱是重要的。

发明人进一步发现具有150微米以上平均大小的含碱多孔无定形二氧化硅颗粒在本方法中特别有用。在分批反应中，使用具有特定大小的颗粒可以允许快速沉降以及更容易的过滤。同样对于连续操作而言，例如，在填充床反应器中，过小的颗粒也不是非常合适，因为小的颗粒大小可能导致贯穿柱的高压降。此外，较大的颗粒大小可能对产生的皂量具有积极影响，这可能是因为较大的颗粒具有更小的表面积。

因此，本发明涉及一种处理含水溶性酸的油的方法，包括以下步骤：

a)使油与具有150微米以上平均粒径的含碱多孔无定形二氧化硅颗粒接触，并

b)使所述油与脂解酶反应。

在一个本方法的优选实施方案中，所述含碱多孔无定形二氧化硅颗粒具有200微米以上的平均大小，优选300微米以上。

本发明进一步涉及含碱多孔无定形的二氧化硅颗粒，其具有以下性质：

a)150微米以上的平均粒径，

b)20-5,000埃的平均孔径，

c)10-1,200m²/g的表面积，和

d)少于30%的水分含量，

其中所述碱的量是0.5-50重量%。

发明详述

本发明涉及一种处理含水溶性酸的油的方法，包括以下步骤：

a)使油与具有150微米以上平均颗粒大小的含碱多孔无定形二氧化硅颗粒接触，并

b)使所述油与脂解酶反应。

油

任何植物或动物来源的含脂肪酸的油均可用于本发明的方法。本发明的内容中的脂肪酸(FA)定义为游离脂肪酸(FFA)和/或脂肪酸残基。脂肪酸残基可存在于极性脂质如磷脂中，非极性或无极性脂质如甘油三酯、甘油二酯、甘油单酯中，和/或包含脂肪酸的酯如固醇酯或甾烷醇酯中。

本文描述的方法可用于处理任何含有脂肪酸的油，无论是可食用的或是不可食用的。在一些优选的实施例中，所述油是可食用油。

在一些实施例中本发明涉及一种方法，其中所述油是植物油，例如双低菜油(canola oil)、蓖麻油、可可脂、椰子油、芫荽油、玉米油、棉籽油、亚麻籽油、麻疯树油、荷荷巴油、榛子油、大麻籽油、亚麻籽油、芥末油、橄榄油、棕榈油、棕榈仁油、花生油、菜籽油、米糠油、红花油、油茶油(sasanquaoil)、乳木果油(shea butter)、大豆油、葵花籽油、妥尔油或椿油。油可以是或含有任何具有改变的脂肪酸组成的“天然”油的变体，如经遗传修饰或传统“育种”获得的，如高油酸、低亚麻酸、低饱和油(例如，高油酸双低菜油、低亚麻酸大豆油、或高硬脂酸葵花籽油)。

在一些实施例中本发明涉及一种方法，其中所述油为动物来源的，例如乳脂、鸡脂、羊毛脂、猪油、牛脂(tallow)、鲱鱼、鱼肝油或鱼油。油可能是副产品，如来自从鱼油生产ω-3脂肪酸。

还考虑藻油的处理。

此外，任何上述的混合物和级分都包括在内，如棕榈油精(palm olein)或棕榈硬脂(palm stearine)，以及部分或完全氢化的上述油。在一个实施方案中，油是棕榈硬脂和棕榈仁油的混合物，或棕榈硬脂和椰子油的混合物。在另一个实施方案中，油是完全氢化大豆油(“大豆片”)混入大豆油中的混合物。

油可以是任何质量的，如粗制的、精制的、脱胶的、漂白的和/或除臭的，或上述的任意组合。例如，精制油可通过以0.05-0.1%磷酸，在60-90℃的温度下处理10-30分钟，从而去除胶质获得。漂白油可通过以0.05-0.1%的磷酸脱胶，接着用1%漂白土在105-110℃下漂白15-30分钟并过滤除去漂白土而制得。活化的漂白土可以用硫酸或盐酸进行处理。

在一个优选的实施方案中，所述油是经脱胶的植物油。在另一优选的实施方案中，油是经精制的植物油。在另一优选的实施方案中，油是经漂白的植物油。在另一优选的实施方案中，油是经脱胶和漂白的植物油。在另一优选的实施方案中，油是经精制和漂白的植物油。在另一优选的实施方案中，油是经精制、漂白和除臭的植物油。在一个实施方案中，油优选不是废弃煎炸油。

在一个优选的实施方案中，油具有低于0.3重量%的游离脂肪酸含量。在更优选的实施方案中，油具有低于0.1重量%的游离脂肪酸含量。在进一步优选的实施方案中，油具有低于0.05重量%的游离脂肪酸含量。

在一些实施方案中，油可能包含一种或多种短链醇。短链醇是一种含有1-5个碳原子(C1-C5)的醇，如短链伯醇，如甲醇、乙醇、丙醇、丁醇和戊醇;以及短链仲醇，如异丙醇。

在一些实施方案中，向油中加入短链醇，其选自由甲醇、乙醇、丙醇、丁醇、戊醇、异丙醇或其任意组合组成的组。

在一个实施方案中，本发明涉及一种方法，其中这种短链醇在步骤a)之后，但在步骤b)之前加入油中。在另一实施方案中，醇在步骤a)之前加入油中。

本发明背景中的油作广义解释，包括粘性液体形式的油，以及仅以可液化物质形式的油。在本发明背景中的油在环境温度或稍暖温度下可能是粘性液体状态(“油的”)，但其也可以是在环境温度下的可液化物质，当加热到较高温度，如，例如40℃，50℃，60℃，70℃或80℃，其成为粘性液体。

根据本发明方法进行处理的油含有水溶性酸。在本发明背景中的水溶性酸为弱或强的有机酸或无机酸，其至少在一定程度上溶于水形成均匀的溶液。水溶性酸的例子包括柠檬酸、磷酸、硫酸、盐酸、硝酸和醋酸。水溶性酸可存在于油中，如作为来自酸脱胶或酸活化漂白土的残留物，或是作为抗氧化剂加入。它们溶解于通常存在于油中所含有的少量水中(100-500ppm)，并通过亲水性的酶颗粒进行吸收。

水溶性酸的存在可通过制备油的水提取物并测量该提取物的pH来测定。如果油中含有水溶性酸，即，无机酸和/或水溶性有机酸如柠檬酸或醋酸，那么所述水提取物的pH值会低于7。

在一个优选的实施方案中，拟处理的油具有低于6.5的水提取物pH，优选地低于6，更优选地低于5.5或低于5，且最优选地低于4.5。本发明背景中的“水提取物pH”是指通过以下方法制备的油的提取物的pH，(i)将油与1%KCl水溶液按3:1(油：KCl溶液)的w/w比剧烈混合，(ii)在70℃至75℃温育1小时，并(iii)分离两相。测量水相中的pH。

在一个优选的实施方案中，油中所含有的水溶性酸是柠檬酸、磷酸、硫酸、盐酸、硝酸和醋酸中的一种或多种。

含碱多孔无定形二氧化硅颗粒

在根据本发明的方法中，将油与含碱多孔无定形二氧化硅颗粒接触，所述颗粒具有150微米以上的平均粒径。

所述含碱多孔无定形二氧化硅颗粒优选地具有150微米-5000微米的平均大小。在一个优选的实施方案中，所述颗粒具有200微米以上的平均大小，优选250微米以上，更优选300微米以上，而最优选350微米以上、400微米以上、450微米以上，或500微米以上。在另一优选的实施方案中，所述颗粒具有低于4000微米的平均大小，优选低于3000微米，更优选低于2000微米，而最优选低于1000微米。颗粒大小可以通过筛分或激光衍射进行测定。

所述含碱多孔无定形二氧化硅颗粒优选具有约10至约1,200m²/g范围内的表面积，更优选在约50至约400m²/g。

所述含碱多孔无定形二氧化硅颗粒优选具有多孔性，所述多孔性使其能够吸收多至至少为其自身重量20%的水分。此外，所述颗粒应包含至少一些具有足够大小的孔以允许含有水溶性酸的油进入。

未处理的多孔无定形二氧化硅或其他吸附材料可以与本发明的含碱多孔无定形二氧化硅颗粒混合。

本文使用的术语“无定形二氧化硅”意欲包含处于其各种制备状态或活化状态的硅胶、沉淀的二氧化硅、透析二氧化硅和火成二氧化硅。

在一个优选的实施方案中，无定形二氧化硅是沉淀的二氧化硅、硅胶、透析二氧化硅或火成二氧化硅。在一个更优选的实施方案中，无定形二氧化硅是沉淀的二氧化硅或硅胶。在一个进一步更优选的实施方案中，无定形二氧化硅是沉淀的二氧化硅。

预期用于制备多孔无定形二氧化硅的具体制造方法不影响它根据本发明的利用。

为了根据本发明的用途选择的无定形二氧化硅材料的碱处理可以作为二氧化硅材料制造过程中的一个步骤进行，或者在随后的时间进行。所述碱处理工艺在下文描述。

硅胶和沉淀的二氧化硅二者均是通过经由酸中和对水性硅溶液进行去稳定化来制备的。在沉淀的二氧化硅的制备中，去稳定化在无机盐存在下进行，其降低二氧化硅的溶解度并引起水合二氧化硅的沉淀。通常过滤、洗涤并干燥沉淀物。在硅胶的制备中，硅水凝胶形成，然后通常将其洗涤至低盐含量。可以研磨洗涤后的硅水凝胶，或将其最终干燥到其结构不再因收缩而变化的点。干燥的、稳定的二氧化硅，如过是缓慢干燥的被称为“干凝胶”，而在快速干燥时则被称为“气凝胶”。气凝胶较干凝胶来说通常具有更高的孔体积。为了制备在本发明中有用的沉淀物、气凝胶或干凝胶，优选的是先对其进行干燥，然后加水使其达到预期的水含量以供进行颗粒定型工艺，可以进行所述颗粒定型工艺以获得具有优选的由150微米到5000微米平均大小的颗粒。可对较大的颗粒进行干燥或有可能地进行筛选以获得期望的150微米到5000微米的平均颗粒大小，更优选大于200微米。然而，最初将所述硅胶或沉淀的二氧化硅干燥到预期的水含量，同时在一个步骤中形成期望的大小的颗粒也是可能的。然后将这些颗粒干燥或有可能地进行筛选，以获得期望的平均颗粒大小和孔隙率。

透析二氧化硅可以通过从含有电解质盐(如，NaNO₃、Na₂SO₄、KNO₃)的可溶性硅酸盐溶液沉淀二氧化硅同时进行电透析来制备，如US 4,508,607所描述。火成二氧化硅(或热解法二氧化硅(pyrogenic silica))可通过高温水解或其他方便的方法从四氯化硅制备。

在本发明的一些优选实施方案中，含碱多孔无定形二氧化硅颗粒是从沉淀的二氧化硅制备的。发明人发现，沉淀的二氧化硅颗粒有效提供了大的表面积，当碱位于颗粒的多孔结构中时允许迅速从油中去除水溶性酸。此外，发明人发现多孔沉淀的二氧化硅特别适于形成具有允许在分批反应器中快速沉降，并且甚至允许固定床反应器操作而没有过多压降的粒径的颗粒。因此，沉淀的二氧化硅的选择对于促进油处理的整体方法特别有用。

优选地，根据本发明使用的含碱颗粒在孔中具有尽可能高的表面积，其足够大以允许含有水溶性酸的油接近；同时在与碱和与流体介质接触时仍然能够保持良好的结构完整性。在含碱多孔无定形二氧化硅颗粒用于连续或分批流动系统的情况下，在二氧化硅颗粒和加工设备之间的相互作用可能导致含碱二氧化硅材料的降解的情况下，结构完整性尤其重要。适用于该方法的含碱多孔颗粒中的无定形二氧化硅优选具有高达约1,200m²/g的表面积，更优选10-1,200m²/g，甚至更优选约50-约400m²/g。优选尽可能地在直径大于10-20埃的孔中含有所述表面积。优选地，平均孔径为20-5,000埃，更优选100-2000埃。尽管可以使用更小孔径的颗粒。

描述多孔无定形二氧化硅材料的惯例是平均(体积)中位孔径(“AVPD”)，通常定义为孔体积的50%包含在直径比既定AVPD大的孔中而50%包含在直径比既定AVPD小的孔中的孔径。因此，在适于在本发明的方法中使用的多孔无定形二氧化硅材料中，至少50%的孔体积优选在至少10-20埃的孔中，更优选直径比100埃大。会优选具有高比例的直径大于约100埃的孔的无定形二氧化硅，因为这会允许含酸油易于接触位于碱处理的二氧化硅颗粒的多孔结构中的碱。实际的AVPD上限是约5000埃。

具有测得的颗粒内AVPD在规定的范围内的无定形二氧化硅材料会适用于本发明的方法。或者，可以通过建立颗粒间空隙在20-5000埃范围内的人工孔隙网络实现所需的孔隙度。例如，非-多孔二氧化硅(即火成二氧化硅)可以用作聚合颗粒。具有或不具有所需的孔隙度的二氧化硅材料可在建立这种人工孔隙网络的条件下使用。因此，选择合适的多孔二氧化硅材料用于此方法的标准是存在大于10-20埃的“有效平均孔径”，优选大于100埃。这一术语包括测得的颗粒内AVPD和颗粒间AVPD二者，其指示通过二氧化硅材料颗粒的聚集或包装形成的孔。

AVPD值(以埃为单位)可以通过几种方法测量。氮和汞孔率测定法(porosimetry)二者均可用于测量例如沉淀的二氧化硅、干凝胶(xerogels)、干燥的水凝胶(dried hydrogels)、和透析二氧化硅的孔体积。可通过Brunauer等，J.Am.Chem.Soc.，Vol 60，p.309(1938)描述的氮Brunauer-Emmett-Teller(“B-E-T”)方法测量孔体积。这种方法依赖于氮凝结到二氧化硅孔中，并用于测量直径高达约600埃的孔。如果样品中含有直径大于约600埃的孔，则通过Ritter等，Ind.Eng.Chem.Anal.Ed.17,p.787(1945)描述的汞孔率测定法测定(至少较大的孔的)孔径分布。此方法是基于测定迫使汞进入样品孔中所需的压力。对于约30-约10,000埃有用的汞孔率测定法可单独用于测量具有大于和小于600埃的两种直径的孔的二氧化硅中的孔体积。或者，氮孔率测定法可与汞孔率测定法结合用于这些二氧化硅。为测量低于600埃的AVPDs，可能需要比较两种方法得到的结果。

要根据本发明使用的二氧化硅材料的表面积(SA)也可以通过Brunauer等前述文章中描述的氮B-E-T表面积法，或通过汞孔率测定法测量。这两种方法可测量所有类型的二氧化硅材料的表面积，但是，BET法是最常见的。

可通过在烘箱中在105°C下干燥样品12-24小时并采用以下使用干湿重差的公式确定无定形二氧化硅材料以及碱处理的无定形二氧化硅的水分含量(重量%)：

(1)水分含量，重量%=100*[(样品(照原样(as is)，g)-样品(干的，g))/样品(照原样，g)]

不认为本发明要使用的二氧化硅材料的纯度在从油中去除水溶性酸方面是关键的。然而，当成品意欲作为食品级油的情况下，应注意确保使用的碱处理多孔无定形二氧化硅不包含可能损及油产品所需纯度的可滤去杂质。因此，优选使用基本上纯的无定形二氧化硅材料。少量的，即，低于约10%，如低于8%，低于5%或低于3%的其他无机成分可能存在于二氧化硅材料中。例如，合适的二氧化硅可包含铁(作为Fe₂O₃)，铝(作为Al₂O₃)，钛(作为TiO₂)，钙(作为CaO)，钠(作为Na₂O)，锆(作为ZrO₂)，和/或痕量元素。

在一个优选的实施方案中，要在本发明的方法中使用的碱处理多孔无定形二氧化硅颗粒从无定形二氧化硅材料制备，所述无定形二氧化硅材料是至少55重量%SiO₂，优选至少65重量%SiO₂，更优选至少75重量%SiO₂，进一步更优选至少85重量%SiO₂，并最优选至少95重量%SiO₂。在另一个优选方面，所述颗粒从约98重量%SiO₂的无定形二氧化硅材料制备。

可以理解，本发明的碱处理多孔无定形二氧化硅颗粒可单独使用或与可能存在的未经处理的多孔二氧化硅材料或其他类型用于去除水溶性酸或其他杂质的多孔支持物(碱处理或不处理)联用。

以这种至少部分所述碱保留在所述二氧化硅材料的至少一些孔中的方式，以碱处理无定形二氧化硅材料颗粒，从而产生根据本发明的方法使用的含碱多孔无定形二氧化硅颗粒。任何碱可用于形成含碱颗粒。该碱可以是强碱或弱碱或强碱和弱碱的组合。选择碱和碱浓度时应注意其不应对二氧化硅材料的结构完整性有任何实质性不利影响。在本发明的方法中，由于碱的加入导致二氧化硅的一些结构变化是可以接受的。

在本发明的一些实施方案中，碱是强碱。优选地，强碱选自由氢氧化钠(NaOH)、氢氧化钾(KOH)、氢氧化钙(Ca(OH)₂)、氢氧化镁(Mg(OH)₂)及其任意组合组成的组。更优选地，强碱选自由氢氧化钠、氢氧化钾及其组合组成的组。

在本发明的一些实施方案中，碱是弱碱。优选地，弱碱选自由柠檬酸钠、乳酸钠、碳酸钠(Na₂CO₃)、碳酸氢钠(NaHCO₃)、磷酸氢二钠、磷酸二氢钠、磷酸钠、多聚磷酸钠、柠檬酸钾、乳酸钾、碳酸钾(K₂CO₃)、碳酸氢钾(KHCO₃)、磷酸氢二钾、磷酸二氢钾、磷酸钾、多聚磷酸钾、碳酸钙、碳酸铵及其任意组合组成的组。更优选地，弱碱选自由碳酸钠(Na₂CO₃)、碳酸氢钠(NaHCO₃)、碳酸钾(K₂CO₃)、碳酸氢钾(KHCO₃)及其任意组合组成的组。

期望的是颗粒的至少一部分孔包含碱。使用强碱溶液时，必须考虑碱与二氧化硅材料之间可能的相互作用。例如，高浓度的强碱可能导致二氧化硅支持物的变化。因此，强碱应使用较低的浓度水平并迅速干燥。

如前所述，可以采用允许碱进入至少一部分孔的任何方式处理无定形二氧化硅材料颗粒。例如，为使碱或溶液进入至少一部分二氧化硅材料的孔中，无论是精细分割的或处于它们的最终粒度的二氧化硅颗粒均可以在碱或碱溶液中悬浮足够长的时间，通常为至少约一个半小时，长达约20个小时的时间。优选地在此期间搅拌浆液以增加碱进入二氧化硅材料的孔结构中。然后通过过滤将含碱颗粒方便地从溶液中分离，并接着干燥到所需的水分含量，然后进行颗粒定型过程，可以进行所述过程以获得具有优选的从150微米到5000微米的平均大小的颗粒。这些较大的颗粒可接着进一步干燥并有可能地进行筛选以获得所需的平均粒径，优选地从150微米到5000微米，更优选大于200微米。或者，碱溶液可以在固定床配置中以类似的接触时间引入二氧化硅材料颗粒。这可以对颗粒定型过程之前的精细分割的二氧化硅颗粒，或对已经具有所需的最终粒度的二氧化硅颗粒二者进行，所述最终粒度优选地从150微米到5000微米，更优选大于200微米。

一种优选的生产本发明使用的碱处理多孔无定形二氧化硅颗粒的方法是以达到约70%至100%(饱和)初始湿度的碱溶液灌注颗粒，无论是精细分割的或处于它们的最终粒度。初始湿度是指使用的二氧化硅材料的%吸收能力。然后精细分割的碱处理的二氧化硅颗粒可以经过一个颗粒定型过程，可以进行该过程以获得具有优选的从150微米到5000微米平均大小的碱处理的多孔无定形二氧化硅颗粒。这些较大的颗粒可能接着进一步干燥并有可能地进行筛选以获得所需的平均粒径，优选地从150微米到5000微米，更优选大于200微米。例如急骤干燥(flash drV)或喷雾干燥的沉淀的二氧化硅颗粒可以在颗粒定型过程之前或之后以这种方式处理。进行碱处理的另一种方法是将碱溶液的精细喷雾或喷射引入到二氧化硅材料，优选地照原样输送(feed)至颗粒定型操作，或者在颗粒定型操作之后输送至二氧化硅材料。对于这种方法，使用浓缩的碱会是优选的。这些方法可以优选用于处理商业规模操作中的无定形二氧化硅。

可以以任何方式进行上述颗粒定型过程，以创造具有所需的从150微米到5000微米，更优选大于200微米的平均颗粒大小的惰性无定形二氧化硅材料以及碱处理无定形二氧化硅颗粒。这种颗粒定型过程的例子的非详尽清单包括制粒、团聚、辊压、挤压和研磨。

含碱多孔无定形二氧化硅颗粒优选地干燥至水分含量低于30%，优选低于15%、优选低于10%、和更优选低于8%。与使用具有较高水分含量的颗粒的相似过程相比，使用具有这样低水分含量的颗粒可能是有利的，因为其可导致更少的皂形成还有水解造成的油损失的减少。

要根据本发明使用的含碱多孔无定形二氧化硅颗粒中的碱含量优选0.5-50重量%。更优选，颗粒中的碱含量是1-30重量％，进一步更优选5-30重量%，及最优选10-25重量%。

要根据本发明使用的含碱多孔无定形二氧化硅颗粒优选具有大于7.5的pH，例如，大于7.8的pH，更优选大于8的pH，例如，大于8.5或大于9的pH。可以通过制备，例如，5%的颗粒水悬液并测量该水性悬液的pH来确定颗粒的pH。

脂解酶

根据本发明的上述方法的步骤b)中，将油与作为催化剂的脂解酶反应。

脂解酶可以是固定化的。

在一个优选的实施方案中，脂解酶没有固定于步骤a)中提到的含碱多孔无定形二氧化硅颗粒上。在这种情况下，如果固定化，脂解酶可任选地固定于与含所述碱的材料相同类型的多孔无定形二氧化硅材料上，但随后将酶固定到单独的二氧化硅材料上，例如单独的二氧化硅材料颗粒。这是一个优势，因为如果将酶固定到含碱颗粒上，它的稳定性可能会受到影响。此外，这允许按需要(例如，取决于要处理的油)变化碱与酶的比例，这还允许将含碱二氧化硅颗粒和酶加载到单独的反应器中或加载到相同的反应器中，其中将所述含碱颗粒加载到酶之上。

本发明背景中的脂解酶可以是一种能够水解羧酸酯键以释放羧酸根的酶(EC 3.1.1)。按照生物化学与分子生物学国际联盟(IUBMB)的建议(1992),脂解酶是在酶的分类号EC 3.1.1.-(羧酸酯水解酶)下的酶。因此，脂解酶通常可能会在水/脂界面针对底物中的羧酸酯键展示水解活性，所述底物如甘油单-、二-和三酯、磷脂、硫酯、胆固醇酯、蜡酯、角质、软木脂、合成酯或其他在EC 3.1.1背景中提到的脂质。脂解酶可能，例如，具有三线甘油脂肪酶活性(EC 3.1.1.3，1,3-位置特异性或非特异性)、磷脂酶活性(A1或A2，EC3.1.1.32或EC 3.1.1.4)、酯酶活性(EC 3.1.1.1)或角质酶活性(EC 3.1.1.74)。

合适的脂解酶(如脂肪酶)包括那些细菌或真菌来源的酶。包括化学修饰或蛋白质工程突变体。例子包括来自如下属或种的脂肪酶：假丝酵母属(Candida)，例如南极假丝酵母(C.antarctica)(例如，WO 88/02775中描述的脂肪酶A和B)，褶皱假丝酵母(C.rugosa)(C.cylindracea)；根毛霉属(Rhizomucor)，例如曼赫根毛霉(R.miehei)，Hyphozyma；腐质霉属(Humicola)；嗜热毁丝霉属(Thermomyces)，例如EP 258068和EP 305216中描述的疏棉状嗜热毁丝霉(T.lanuginosus)(H.lanuginosa脂肪酶)；假单胞菌属(Pseudomonas)脂肪酶，例如产碱假单胞菌(P.alcaligenes)或类产碱假单胞菌(P.pseudoalcaligenes)(EP 218272)、洋葱假单胞菌(P.cepacia)(EP 331376)、荚壳假单胞菌(P.glumae)、施氏假单胞菌(P.stutzeri)(GB 1,372,034)、荧光假单胞菌(P.fluorescens)、假单胞菌属菌种(Pseudomonas sp.)菌株SD 705(WO95/06720和WO 96/27002)、P.wisconsinensis(WO 96/12012)；芽孢杆菌属(Bacillus)脂肪酶，例如来自枯草芽孢杆菌(B.subtilis)(Dartois等.(1993),Biochemica et Biophysica Acta,1131,253-360)，嗜热脂肪芽孢杆菌(B.stearothermophilus)(JP 64/744992)或短小芽孢杆菌(B.pumilus)(WO91/16422)；来自尖镰孢(Fusarium oxysporum)的脂肪酶/磷脂酶；来自异孢镰孢(F.heterosporum)的脂肪酶；来自臭曲霉(Aspergillus foetidus)的溶血磷脂酶；来自米曲霉(A.oryzae)的磷脂酶A1；来自米曲霉的脂肪酶；来自黑曲霉(A.niger)的脂肪酶/阿魏酸酯酶；来自A.tubingensis的脂肪酶/阿魏酸酯酶；来自A.tubingensis的脂肪酶；来自黑曲霉的溶血磷脂酶；和来自腐皮镰孢(F.solani)的脂肪酶。

脂解酶在与作为作为底物的甘油三酯反应时在位置上可以是位点特异性的(例如，1,3特异性的)或者非特异性的。

此外，许多克隆的脂解酶可能是有用的，包括Yamaguchi等，(1991)，(Gene 103，61-67)描述的卡门柏青霉(Penicillium camembertii)脂肪酶，白地霉(Geotricum candidum)脂肪酶(Shimada Y等，(1989)，J.Biochem，106，383-388)，和各种根霉属(Rhizopus)脂肪酶，例如德氏根霉(R.delemar)脂肪酶(Hass MJ等，(1991)，Gene 109，117-113)，雪白根霉(R.niveus)脂肪酶(Kugimiya等，(1992)，Biosci.Biotech.Biochem，56，716-719)和米根霉(R.oryzae)脂肪酶。

其他类型的脂解酶如角质酶也可以考虑，例如，来自门多萨假单胞菌(Pseudomonas mendocina)(WO 88/09367)，菜豆腐皮镰孢(Fusarium solani pisi)(WO 90/09446)或特异腐质霉(H.insolens)(US 5827719)的角质酶。

例如，酶可以是一种，例如，通过重组技术产生的酶变体。例子是WO92/05249、WO 94/01541、EP 407225、EP 260105、WO 95/35381、WO96/00292、WO 95/30744、WO 94/25578、WO 95/14783、WO 95/22615、WO97/04079和WO 97/07202中描述的脂肪酶变体。

市售脂肪酶的例子包括Lipex^TM、Lipoprime^TM、Lipolase^TM、Lipolase^TM.Ultra、Lipozyme^TM、Palatase^TM、

和

(所有可购自Novozymes A/S)。其他市售脂肪酶包括Lumafast^TM(来自GenencorInternational Inc.的门多萨假单胞菌脂肪酶)；

(来自DSM/GenencorInt.Inc.的类产碱假单胞菌脂肪酶)；和来自Genencor的芽孢杆菌属菌种脂肪酶。进一步脂肪酶是由其他供应商提供。

在一个优选的实施方案中，脂解酶是脂肪酶(EC 3.1.1.3)。

优选地，与脂解酶的反应导致油中脂质的相互酯化(interesterification)或转酯(transesterification)。更优选地，与脂解酶的反应导致相互酯化。

在本发明背景中的相互酯化可以是涉及甘油三酯中一个或多个酰基的交换的反应。酰基可在单一的甘油三酯分子内或不同的甘油三酯分子之间交换位置。

在本发明背景中的转酯可以是在不同分子间，例如在不同的甘油三酯分子之间，交换一个或多个酰基的过程，或者是将一个酰基从，例如，甘油三酯或游离脂肪酸转移到醇，例如，形成脂肪酸烷基酯的过程。转酯的一个常见例子是甘油三酯和甲醇之间反应以形成脂肪酸甲酯(生物柴油)和甘油二酯。甘油二酯可以进一步在其他转酯作用中反应。

生物柴油代表了一种有前途的用于压燃式(柴油)发动机的替代燃料。这种生物柴油原则上可以是任何短链醇的脂肪酸烷基酯，其中短链醇是具有1-5个碳原子(C1-C5)的醇，而且生物柴油可以通过将衍生自甘油三酯、甘油二酯、或甘油单酯，或自包含脂肪酸的酯如胆固醇酯、甾烷醇酯，或其任意组合的脂肪酸残基，酶促转移到醇来生产。

在一些优选的实施方案中，脂解酶是固定化的。由于新技术的发展已使成本有效益的方法成为可能，油加工中固定化酶的使用经历了显著的增长。固定化酶的一个基本优势是它们能够通过简单的过滤从分批过程中回收并再利用。此外，柱中固定化酶的装填允许轻松实现连续过程。固定化酶通常也对催化剂的操作稳定性具有积极作用(与游离酶相比)，它使处理更容易(与游离酶粉相比)，并且它允许在低水条件下操作(与液态配制的酶相比)。

固定化脂解酶的各种方式是本领域众所周知的。脂肪酶固定化的综述见于“Immobilized lipase reactors for modification of fats and oils–a review”Malcata FX等，(1990)J.Am.Oil.Chem.Soc.vol.67p.890-910，其中说明了代表性脂肪酶固定化载体的例子，包括无机载体例如硅藻土、二氧化硅、多孔玻璃等等；各种合成树脂和合成树脂离子交换剂；和天然多糖载体，例如纤维素和引入了离子交换基团的交联糊精。

在一些实施方案中本发明涉及一种方法，其中将脂解酶或者通过包封在天然或合成的基质，例如溶胶-凝胶(sol-gel)、藻酸盐和角叉菜胶中；通过交联方法，例如在交联酶晶体(CLEC)和交联酶聚集体(CLEA)中而固定于载体上；或者通过沉淀固定于盐晶体上，例如蛋白质包被的微晶体(PCMC)。

在一些实施方案中本发明涉及一种方法，其中载体是亲水载体，其选自包含以下的组：由氧化铝、二氧化硅或硅酸盐，例如多孔玻璃、沸石、硅藻土、膨润土、蛭石、水滑石组成的多孔无机颗粒；和由碳水化合物聚合物例如琼脂糖或纤维素组成的多孔有机颗粒。

在一些实施方案中本发明涉及一种方法，其中载体是疏水载体，其选自包含以下的组：合成聚合物例如尼龙、聚乙烯、聚丙烯、聚甲基丙烯酸酯，或聚苯乙烯；和活性炭。

固体形式脂解酶，如固定化脂解酶，可用于本发明的一些实施方案，而且市售固定化脂解酶的例子包括以商品名LIPOZYME TL IM^TM，LIPOZYMERM IM^TM，和Novozym 435(Novozymes A/S)出售的酶。

在用脂解酶液体制剂(与固定化脂解酶相对)进行反应的情况下，酶可以回收用于多种用途，或者通过分离出含有所述酶的水/甘油相，或者通过使用膜反应器。在膜反应器中，通过使用膜过滤系统将最终产品与脂肪酶分离。

油的处理

在本发明的上述方法中，进行油(例如，包含一种或多种水溶性酸的油组合物)的处理包括将所述油与含碱多孔无定形二氧化硅颗粒接触并使油与脂解酶反应。这种油处理可以实验室规模以及工业规模以许多不同方式进行。

根据本发明的油处理可以在一个反应器或在两个或两个以上串联的反应器中进行。可以在一个或多个串联的分批反应器中、在一个或多个串联的连续反应器中或在使用分批和连续运行的反应器的组合的设置中进行所述处理。本发明的范围不受限于反应器的类型和设置和/或用于碱处理和脂解酶催化的反应的反应器的特定顺序。

脂解酶可以干燥蛋白产品或固定化的形式溶解于水溶液中。本发明的范围不受限于脂解酶的应用形式或使用的固定方法的类型。

将油与含碱多孔无定形二氧化硅颗粒接触以减少水溶性酸对脂解酶生产力的负面影响。这样的碱处理所需的程度高度依赖于油的类型和质量，更特别依赖于一种或多种水溶性酸的类型和含量。熟练技术人员会知晓如何确定在具体设置中需要的含碱颗粒的剂量。基于应用测试，例如，在实验室规模，可以容易地确定剂量，或可以基于之前在相似类型底物上使用此类产品的经验确定剂量。在一般情况下，1-5kg含碱多孔无定形二氧化硅颗粒的剂量会是充分的，例如，对于处理8000kg的油，其取决于油的质量和颗粒的碱含量。

将油与本发明的含碱颗粒接触以减少水溶性酸对脂解酶生产力的负面影响可以不同方式完成。含碱颗粒和脂解酶可在单独反应器中或在包括含碱多孔无定形二氧化硅颗粒和脂解酶二者的联合反应器中使用。此外，在应用脂解酶的一个或多个反应阶段之间的中间阶段中将油与含碱颗粒接触是一种可行的配置。本发明的范围不受限于任何特定的将油与含碱多孔无定形二氧化硅颗粒接触的方式。

含碱多孔无定形二氧化硅颗粒可以在，例如，在分批型处理中，在连续搅拌反应釜中，在连续搅拌反应釜串联中，在固定床反应器中，或在固定床反应器串联中与油接触。

当操作具有含碱颗粒的用于处理油的反应器时，给予油和含碱颗粒足够的接触时间以取得预期的效果是重要的。然而，只要达到足够的接触时间，具体的流速或流速的变化以及停留时间的变化并不重要。当油中水溶性酸的含量已经充分下降，即达到了足够的接触时间。这可以通过如上所述测量油的水提取物中的pH来确定。以含碱多孔无定形二氧化硅颗粒处理油不会过度。因此，没有对最大反应时间的限制。

在本发明方法的一些实施方案中，将油与含碱多孔无定形二氧化硅颗粒接触提供了大于pH 5的在油的水提取物中的pH，例如大于pH 5.5或大于pH 6，例如约pH 7。或者，将油与含碱多孔无定形二氧化硅颗粒接触提供在本发明方法使用的脂解酶的最适pH附近+/-1的范围内的在油的水提取物中的pH。

在本发明方法的一些实施方案中，将油与含碱多孔无定形二氧化硅颗粒接触提供在油的水提取物中pH至少0.2的增加，优选至少0.5。

将油与含碱多孔无定形二氧化硅颗粒接触和油与脂解酶的反应可以顺序或同时进行。

在一些实施方案中，这两个步骤同时进行。它们可以按如下过程进行，其中使油通过包含至少一个含有脂解酶的反应器的处理系统，并且其中在至少一个这样的反应器中将所述含碱多孔无定形二氧化硅颗粒与脂解酶混合。这样的过程可以是分批过程，或者它可以是一个连续过程。

在一些实施方案中，将油与含碱多孔无定形二氧化硅颗粒接触和油与脂解酶的反应顺序进行。它们可以按如下过程进行，其中使油通过包含至少一个含有脂解酶的反应器的处理系统，并且其中将含碱多孔无定形二氧化硅颗粒加载于至少一个另外的反应器中。这样的过程可以是分批过程，或者它可以是连续的过程。在这一设置中，使油在通过至少一个含脂解酶的反应器之前，通过至少一个加载有含碱颗粒的反应器。在一个优选的实施方案中，至少一个加载有含碱多孔无定形二氧化硅颗粒的单独的反应器与至少一个含脂解酶的反应器串联。

或者，碱处理和酶处理可按如下过程进行，其中使油通过包含至少一个含有脂解酶的反应器的处理系统，并且其中在至少一个这样的反应器中将含碱多孔无定形二氧化硅颗粒加载于脂解酶之上。这样的过程可以是分批过程，或者它可以是连续的过程。

在一些优选的实施方案中，油与含碱多孔无定形二氧化硅颗粒的接触和用脂解酶处理油是以连续操作模式进行的。

以下面的实施例进一步说明本发明，其不应该被解释为限制本发明的范围。

实施例

材料：

油：

棕榈硬脂和椰子油的混合物(混合比例70:30(W:W))，二者均为RBD品质，来自Aarhus Karlshamn，瑞典(实施例2，5和6)

棕榈硬脂和棕榈仁油的混合物(混合比例70:30(W:W))，二者均为RBD品质，来自Unimills，荷兰(实施例3，4和7)

(RBD：经精制、漂白和脱臭的)

酶：

固定化脂肪酶A：产自疏棉状腐质霉(Humicola lanuginosa)/疏棉状嗜热毁丝霉(Thermomyces lanuginose)的固定化脂肪酶，并如EP 305216B1所披露的并如EP 305216B1所披露的在米曲霉中重组生产。固定化方法在WO09/010561中描述。

化学品：

作为缓冲区和底物使用的化学品是至少试剂级的商业产品。除另有注明外，所有化学品获得自Sigma-Aldrich或类似的商业来源，并且不经进一步纯化而使用。

实施例1中使用的碱：

无水碳酸钾(K₂CO₃)，min.99%，来自J.T.Baker

碳酸氢钾(KHCO₃)，min.99.5%，来自Sigma-Aldrich

无水碳酸钠(Na₂CO₃)，min.99.5%，来自FlukaAnalytical

氢氧化钾(KOH)片/粒，85%KOH，10-15%水，来自Sigma-Aldrich

方法：

固体脂肪含量的测定(SFC)

用于固体脂肪含量测定的方法是基于AOCS的官方方法Cd 16b-93“低解析度核磁共振测定固体脂肪含量(SFC)”。固体脂肪含量以%表示。

仪器：

烘箱-保持在80℃

冷却浴设置在0℃

恒温水浴(40℃和60℃+/-0.1℃)

有适用于SFC管的孔的金属块(铝)

NMR管

NMR仪，Minispec mq系列2001，Bruker Optics公司，美国德克萨斯州。

跑表

SFC程序：

1在80℃下融化脂肪混合物30分钟(或微波)

2将脂肪混合物(～3毫升)转移到NMR管(一式两份的管)

3将管在80℃放置～5分钟(如果管内有明显的固体)

4将NMR管转入60℃水浴5至15分钟

5将NMR管转入0℃冷却浴60+/-1分钟

6其后将NMR管在水浴放置30分钟，在所选择的温度，通常为40℃。

7一个接一个转移NMR管到NMR仪的腔中，并尽可能快地进行测量。NMR仪的磁铁于40℃恒温。

校准NMR仪器的矿物油样品由Bruker Optics，TX，USA提供。

多批次测定(MBA测定)

该方法用于确定在多批次反应中固定化脂肪酶对于转酯的性能。

原理：

使用固定化脂肪酶作为催化剂在分批反应中对油混合物进行相互酯化。在每批反应结束时，从仍留于反应器的催化剂中倒出油。然后添加新鲜的油到催化剂中并进行了另一批反应。从每批反应测定酶的平均反应速率。

基于使用重复使用的酶的多个连续分批反应中的平均反应速率，有可能作为已经与酶接触的油体积的函数评估酶失活率。

使用固体脂肪含量(SFC)来量化由于相互酯化导致的脂肪性质的改变。

结果：

所述实验通常用于：

-通过观察固体脂肪含量或平均反应速率常数对批次数或每固定化酶质量的产油量的点线图，对两种或多种固定化酶产品的性能进行直接的并排比较。

-为了根据下文所述模型以常量转换对于给定生产力评估平均生产速率。结果的单位是每次每固定化酶质量的油相互酯化的质量。

仪器：

分批反应器：有密封环(pouring ring)和螺旋盖的Duran Square瓶。容量250ml。

带有轨道摇床的烘箱：可以保持温度恒定在70℃+/-2℃的烘箱，并且其可以装配轨道摇床。摇动直径：25mm。摇床速度：300rpm。

MBA程序：

1.融化油并加热至70℃

2.称取空的反应瓶的皮重

3.在反应瓶中称出0.50g固定化酶样品

4.在反应瓶中称出约100g油并标注确切的重量

5.用氮气彻底冲洗烧瓶并紧紧关闭烧瓶

6.将烧瓶在摇床培养箱中在70℃温育24小时。标注确切的开始时间

7.24小时后，从培养箱中取出反应瓶并称重瓶的重量。取出样品用于SFC测量并将剩余油倒入废物容器中，注意不要去除酶。标注去除的油的确切重量。

8.重复步骤4-7，直到9批油已与酶接触

反应的平衡：

为了使用该反应模型，确定反应平衡时脂肪的固体脂肪含量是必要的。这通过进行使用高酶油比的分批反应完成。在实践中，MBA过程以2.0g酶和100g油进行了4批次。以四批的平均SFC作为平衡SFC值。

结果计算：

脂肪酶TL IM的反应动力学是以固体脂肪含量作为浓度参数使用一阶可逆反应模式建模的。

(1), k = \frac{1}{τ} \cdot \ln [\frac{SF C_{in} - {SFC}_{eq}}{{SFC}_{out} - {SFC}_{eq}}]

其中

k为速率常数

τ是基于重量的反应时间

SFC_in是进入反应器的油的固体脂肪含量

SFC_out是离开反应器的油的固体脂肪含量。

SFC_eq是反应平衡时油的固体脂肪含量。

对于固定床反应器

(2), τ = \frac{w}{F}

且对于分批反应器

(3), τ = \frac{w \cdot t_{b}}{M_{b}}

其中

w为催化剂-Lipozyme LT IM的质量

F为通过反应器的油的质量流率

M_b为反应器中油的质量

t_b为分批反应器中的反应时间

使用指数模型，以将速率常数描述为生产力的函数

(4), k_{mode l} = k_{0} \cdot \exp (\frac{- \ln (2)}{V_{1 / 2}} \cdot V)

其中

k_model是速率常数模型

k₀是新鲜的酶的速率常数

V_1/2是基于体积的酶的半衰期将k_model降低50%所需的油量/酶量。

V是已通过反应器的油量/酶量

在任何给定时间点的油的生产速率和生产力的关系如式(5)所示

(5), (\frac{F}{w}) = \frac{dV}{dt}

其中t=0时，V=0

其中

t为反应器的操作时间。

通过结合方程(1)，(2)，(4)，(5)，并解出由此产生的微分方程，获得了以下对于以常量转换运作的固定的反应器在给定时间点的生产力和生产速率的关系：

(6), V = \frac{V_{1 / 2}}{\ln (2)} \cdot \ln (1 - \frac{k_{0} \cdot \ln (2)}{V_{1 / 2} \cdot \ln (\frac{{SFC}_{out} - {SFC}_{eq}}{{SFC}_{in} - {SFC}_{eq}})} \cdot t)

和

(7), (\frac{F}{w}) = \frac{k_{0} \cdot V_{1 / 2}}{k_{0} \cdot \ln (2) \cdot t - V_{1 / 2} \cdot \ln (\frac{{SFC}_{out} - {SFC}_{eq}}{{SFC}_{in} - {SFC}_{eq}})}

且在恒定水平的转换下对于给定的生产力的平均生产速率可以根据式(6)计算：

(8), {(\frac{F}{w})}_{avg} = \frac{k_{0} \cdot \ln (2)}{\ln (\frac{{SFC}_{out} - {SFC}_{eq}}{{SFC}_{in} - {SFC}_{eq}})} \cdot (\frac{(\frac{V_{tot}}{V_{1 / 2}})}{2^{(\frac{V_{tot}}{V_{1 / 2}})} - 1})

其中

是平均生产速率

V_tot是针对其计算平均生产速率的生产力。

结合方程(1)，(2)，(4)及(8)并指定生产力，V_tot和SFC_in，获得SFC_out的模型，其包含两个参数，V_1/2和

可以通过将模型拟合到SFC_out对V的实验数据中来确定这些参数，拟合使用非线性参数评估通过最小化实验测定的SFC_out与根据模型计算的SFC_out之间的平方差的和完成。

使用剖面似然法计算置信区间。

油的皂含量的测定

该方法是基于AOCS推荐的Practice Cc17-95。

仪器：

微量滴定管，5ml

带磁力搅拌的加热盘(hotplate)

试剂：

含2%水的丙酮，通过加入20ml去离子水至980ml试剂级丙酮制备

盐酸(HCl)，大约0.01N，准确标准化的

溴酚蓝指示剂溶液，1.0%的水溶液

氢氧化钠(NaOH)，约0.01N

步骤：

1在分析之前即刻制备测试溶液，通过将0.5ml溴酚蓝指示剂溶液加入到各25ml的丙酮水溶液并以0.01N盐酸或0.01N氢氧化钠滴定到溶液正好呈黄色来制备。

2称取10g油到已用测试溶液润洗充分的50ml玻璃烧杯中。

3在测试样品中加250微升水，在带强磁力搅拌的加热盘上加热。加12.5ml测试溶液，充分混合后使内容物分为不同的两层。

4自微量滴定管缓慢添加0.01N HCl直至颜色刚好从绿/蓝变为黄色。重复加热，搅拌和加入HCl直到上层的黄色持久保持。

5记录使用的HCl总体积。

6使用相同的方法，步骤1-5，以无皂油确定空白校正。

计算：

皂的量以ppm油酸钠或油酸钾计算，取决于所讨论的实验中使用的碱。

作为油酸钠的ppm皂=(V(样品)-V(空白))·N·304.4·1000/m(样品)其中

V(样品)=对于方法步骤5中的样品获得的HCl体积

V(空白)=对于方法步骤6中的空白获得的HCl体积

N=HCl溶液的摩尔浓度

304.4=油酸钠的摩尔重量。当以油酸钾表示结果时，使用油酸钾的摩尔重量342.5来代替。

m(样品)=油样品的重量，g

油的FFA含量的测定

该方法是基于AOCS的官方方法Ca 5a-40。

仪器：

微量滴定管，5ml

带磁力搅拌的加热盘

化学品：

氢氧化钠，1N Titrisol Ampulle溶于1升去离子水中，和

2-丙醇，99.5%纯

乙醇，96%纯

酚酞，99%纯，在96%的乙醇中制备的1%溶液。

步骤：

1在锥形瓶中称出1.0g样品，并标注确切的重量。(如果固化，慢慢加热样品)

2加入20ml 2-丙醇

3摇动烧瓶直到样品完全溶解。(如果固化，慢慢加热样品)

4加入4-8滴酚酞指示剂并摇动烧瓶

5制备盲样，其由20ml 2-丙醇和4-8滴酚酞组成。

6以0.01M氢氧化钠滴定样品和空白直到出现第一个苍白的持久粉色(颜色必须持续30秒)

7标注氢氧化钠的量以进行后续计算。

计算：

计算是基于其中主要的脂肪酸是油酸(C18:1)的油系统，并包括减去“盲样”。作为油酸的游离脂肪酸，%=(V(样品)-v(空白))·N·28.2/m(样品)其中

V(样品)=对于方法步骤7中的样品获得的NaOH体积

V(空白)=对于方法步骤7中的空白获得的HCl体积

N=NaOH溶液的摩尔浓度

m(样品)=油样品的重量，g

油的水提取物pH的测定

仪器：

保持在75°C的加热柜

精度为0.01g的天平

Ultra-Turrax高剪切混合器

pH电极

步骤：

1加热油直到它变成液化。

2用0.01N NaOH调整去离子水(Millipore)的pH到(7.0±0.2)

3称取150g油和150g水到500ml瓶。

4在75°C烘箱内加热所述混合物一小时。

5用高剪切混合器Ultra-Turrax(24000rpm)将混合物均质化1分半钟。

6将均质化的混合物保持在75°C烘箱直至水层在烧瓶底部分离。移液器吸出水组分。

7将水冷却至环境温度并测量pH值。

在实施例3，4和7中使用一种改进的流程，其中15g油和15g水在第3步中混合，并将步骤5中的均质化时间缩短到30秒。

过氧化物值的测定(PV)

该方法基于1997年重新批准的AOCS Cd 8-53过氧化物值(乙酸-氯仿法)

仪器

自动滴定仪Mettler Toledo DL 50(电极DM 140-SC)

滴定烧杯

分析天平

一次性移液器

分配器

移液器0.5ml

试剂瓶

步骤

以碘化钾溶液在乙酸和氯仿溶液处理测试部分。以标准化的硫代硫酸钠溶液滴定游离碘。过氧化物值是以每1kg在测试条件下氧化碘化钾的样品的活性氧的毫当量表达的量度。

实施例1：

含碱多孔无定形二氧化硅的制备(基于二氧化硅)

用于制备本实施例的含碱颗粒的多孔沉淀的二氧化硅颗粒具有平均粒径550-850微米，水分含量为4.5-6.2%，在水中能够吸收(soak up)其重量的约140%，平均中值孔径(体积)约280埃，和约165m²/g的表面积(通过BET法测定的SA)。

以下列方式生产含碱多孔无定形二氧化硅产物：

1按表1中数据制备了碱和水的液态溶液，如对于产品标识号A：将186g KOH颗粒(85%氢氧化钾)溶于3872g水中。

2然后将(根据1的)碱和水的液态溶液施加到1050-3000g沉淀的二氧化硅颗粒上(确切量如下表1所示)，在10或20L混合器(Lodige，德国)中在环境温度下使用以150rpm转速的连续混合。使用雾化喷嘴将液体分配到二氧化硅颗粒上。总喷雾时间为10-20分钟。

3加入(根据2的)液态溶液后，在流化床(GEA MP-3/2/3)中干燥潮湿的载体颗粒，其入口空气温度为约90°C，直到产品温度达到60-70°C。此干燥时间为10-40分钟并得到表1所示的含碱多孔无定形二氧化硅的水分含量。

从表1中注意到，平均粒径550-850微米的含碱多孔无定形二氧化硅是以这种方式生产的。因此，发现在以碱浸渍沉淀的二氧化硅颗粒的过程中不发生粒径的增大和粒径缩小。

表1：生产的含碱多孔无定形二氧化硅颗粒具有以下特征

使用带Scirocco 2000干补料机的Malvern Mastersizer 2000通过激光衍射测量平均颗粒大小，D_v,50。使用0.25bar的空气分散压力和1.45粒子折射率。

将本实施例中产生的碱处理的多孔无定形二氧化硅颗粒应用于以下实施例。

实施例2：

使用碱处理二氧化硅对植物油混合物中的水溶性酸的中和

本实施例目的在于通过使用碱处理的二氧化硅的逐批油处理来研究植物油混合物中水溶性酸的中和。

将由30%椰子油和70%棕榈硬脂组成的油混合物加热到70°C并在100g等分试样的油中加入1-25%w/w碱处理的二氧化硅。将所述油-二氧化硅混合物在摇床培养箱中在70°C温育3小时。

表2中的结果显示所述处理降低了水提取物的酸度。pH随使用的二氧化硅产品的添加量而增加，并且与含10%KOH(标识符B)的二氧化硅相比，含10%Na₂CO₃(标识符D)的二氧化硅产生更大的pH升高。

表2：

配方+标识符	油中碱处理的二氧化硅的%	水提取物的pH
			10%KOH,标识符B	1.0	5.88
10%KOH,标识符B	5.0	6.37
			10%KOH,标识符B	10.0	6.91
10%KOH,标识符B	25.0	7.36
			10%Na₂CO₃,标识符D	1.0	6.06
10%Na₂CO₃,标识符D	5.0	7.75
			10%Na₂CO₃,标识符D	10.0	8.21
10%Na₂CO₃,标识符D	25.0	8.73
			未处理的油补料		4.06

实施例3：

碱处理的二氧化硅制剂的中和能力

本实施例目的在于研究不同的碱处理二氧化硅制剂中和植物油混合物中水溶性酸的能力。

加热100g由30%棕榈仁油和70%棕榈硬脂(水提取物的pH为4.8)组成的混合油到70°C并加入0.5%w/w的如表3所列的碱处理的二氧化硅产品。在摇床培养箱中在70°C温育所述混合物。24小时后，从油中取样并倒出剩余油而不去除任何二氧化硅产品。然后添加新的100g植物油混合物部分，再次在70°C温育24h。将这个过程重复9天。

表3中的结果显示，通过所有制剂增加了经处理的油样品的水提取物的pH。油的FFA和皂含量如表4和5中所示。

本实施例的结果显示所有碱处理的二氧化硅产品均有效地中和了植物油混合物中的水溶性酸。结果还显示处理后形成了少于100ppm的皂。

表3：用不同的碱处理二氧化硅制剂或Lipozyme TLIM固定化脂肪酶分批处理后油的水提取物的pH

表4：用不同的碱处理二氧化硅制剂或Lipozyme TLIM固定化脂肪酶分批处理后油的FFA含量

表5：用不同的碱处理二氧化硅制剂或Lipozyme TLIM固定化脂肪酶分批处理后以ppm油酸钠或油酸钾表示的油的皂含量

实施例4：

以不同的流速连续中和油中的水溶性酸

本实施例的目的在于研究中和油中的水溶性酸所需的接触时间。

与实施例3中使用相同的植物油混合物作为原料。

将4g碱处理的二氧化硅装入两根顺序连接的玻璃柱。加热油底物到70°C并以可变流速泵送通过二氧化硅产品柱。从未处理的补料油并从第一和第二柱的流出液收集油样品。

表6中的结果显示，在高达至少20g油/g碱处理的二氧化硅/h的流速下，所有3种测试的制剂均降低了水提取物的酸度。处理后的油的皂含量在0至53ppm的区间内，对应于最大3.6%的原料FFA(0.13%w/w)被转换为皂。

表6：对于三种不同碱处理二氧化硅产品在不同的流速下的pH和皂含量

实施例5

在本实施例中，使用装填在柱内的碱处理二氧化硅中和了由30%椰子油和70%棕榈硬脂组成的植物油混合物中的水可提取的酸，并调查了对酶相互酯化的生产力的积极作用。测定了油的水提取物中的钾含量来表明可能的皂形成。

将20g碱处理的二氧化硅(5%KOH含量，标识符A)装入不锈钢柱并将植物油以3.5g/g二氧化硅产品/小时的速率泵送通过柱。收集样品以测定水提取物的pH和水提取物中的钾水平。一旦达到了2800g油/g二氧化硅产品的流速，收集流出柱的油并汇总以与未经二氧化硅产品预处理的油相比测定酶生产力。以多批次测定法确定油的生产力，其中将0.5g Lipozyme TL IM连续与100ml植物油接触并在40°C测量每个油批次的SFC的变化。

表7中结果显示含5%KOH(标识符A)的二氧化硅产品能够去除至少3000g油/g材料的酸度，而以水提取物中的钾含量测定的皂水平保持在低水平并且没有阻塞柱。

过氧化物值(PV)是油中初级氧化产物(氢过氧化物)的量度。定量测定它们是基于它们从酸性碘化钾溶液释放碘的能力。这可以通过用硫代硫酸钠溶液滴定或电化学来测量。用来测定PV的方法如上面所述。

表7：含碱二氧化硅中和油的能力

使用从柱收集然后汇集的油来测定Lipozyme TL IM的生产力。使用MBA测定将此与未处理的油相比。

表8：处理和未处理的油的生产力

表8中的结果显示，在2800g油/g二氧化硅产品通过柱后所产生的油能够比未经处理的油支持显著更高的生产力。V1/2量度(使初始活性减少50%的经过酶的油量)大大增加，随着计算的平均流速达到全面转换的90%。

实施例6

在本实施例中，使用装填在柱内的碱处理的二氧化硅中和植物油混合物中的水可提取酸并调察对酶相互酯化的生产力的积极作用。

使用两个小规模连续酶反应器(缸(aquarium))研究含10%KOH(标识符B)的碱处理二氧化硅的酸中和效应。在第一反应器中，将10g碱处理二氧化硅填充到一根柱内，并将20g Lipozyme TL IM填充到与其串联连接的第二根柱内。在第二反应器中，为单柱填充20g Lipozyme TL IM。将植物油混合物(70%棕榈硬脂+30%椰子油)在70°C的温度以1.5-2.5g油/g酶/小时的流速泵送通过该柱。

每日收集样品以供测定水提取物的pH和SFC(40℃)，以确定油是否被中和和酶性能是否提高。监测整根柱的压降以确定皂形成是否导致柱堵塞。使用的油混合物具有4.9的水提取物pH。

结果(表9)显示，随着油通过只含有酶的柱，活性丧失且SFC值开始返回到未转换油的SFC(=13.840°C时)。当使用碱处理的二氧化硅材料作为预处理柱(pre-column)时，去除了剩余的酸度而且酶的活性维持较长的时间。在没有预处理柱的情况下以-750g油/g酶的通过量(throughput)，酶的活性降低且SFC值增加。使用预处理柱，酶的活性一直维持到至少2100g油/g酶。

监测了跨越两根酶柱的压降，且在试验过程中其不超过0.5bar，表明没有会导致压力增加的皂积累。

表9：仅酶和酶+预处理柱的性能比较

实施例7

在本实施例中，将10%KOH碱处理二氧化硅预处理柱对酶生产力的影响与含Lipozyme TL IM材料的直接混合物进行比较。

使用含70%棕榈硬脂和30%棕榈仁油的油混合物，设置三个缸反应器以平行操作。油混合物具有4.6的水提取物pH。

在第一个缸中，为两根柱填充Lipozyme TL IM(每柱约5g)。在第二个缸中，含约5g 10%KOH(标识符B)处理的二氧化硅的预处理柱与含约5gLipozyme TL IM的第二柱串联操作。对于第三个缸，制备20%重量的碱处理的二氧化硅和80%Lipozyme TL IM的混合物并填充到2根柱中，每根含约6.25g材料。串联连接这些。将植物油混合物在70°C以基于第一个缸反应器中酶量的相当于6g油/g酶/小时的流速泵送通过三个缸中的柱。

每天收集样品以测定SFC(40℃)和监测整个柱的压降以确定皂形成是否导致柱堵塞。

在下面的表10中，显示了已通过第一(仅酶)和第三(混合物酶+二氧化硅)个缸的两种柱的油的SFC。

作为油中含有无机酸的结果，对只包含酶的缸反应器的结果显示活性丧失，因为SFC快速返回起始位置(在40°C的16.4%)。

当酶和碱处理的二氧化硅混合在一起时，SFC值需要更长的时间返回到初始值，表明在一个较长的处理期间保持了酶的活性。

表10：处理选项的比较-仅酶或化合物酶+二氧化硅

在下面的表11中，将通过第一缸的一根柱的油的SFC(仅酶)与通过了预处理柱和第二缸的酶柱的油的SFC进行了比较。

当单独的酶与在酶柱前使用碱处理二氧化硅的预处理柱的情况相比较时，SFC值迅速向仅有酶柱的起始位置返回。然而在油首先通过碱处理的二氧化硅的预处理柱的情况下，显然酶的活性保持了相当长的时间。

比较碱处理的二氧化硅和酶的混合物与使用单独的柱接着是酶的情况，显然对于通过的油的相同的近似体积(约2500g油/g酶)，预处理柱提供了最好的酶活性的保留。

约4,300g油/g酶通过后，压降保持在低于1b ar，表明柱中无明显的会导致柱堵塞的皂积累。

表11：处理选项的比较-仅酶或二氧化硅预处理柱+酶

实施例8

在本实施例中，调查了20%Na₂CO₃碱处理的二氧化硅的预处理柱对酶生产力的影响。

使用含70%棕榈硬脂和30%棕榈仁油的油混合物，设置两个缸反应器以平行操作。油混合物具有4.7的水提取物pH。

在第一缸中，为两根柱填充Lipozyme TLIM(每柱6g)。在第二缸中，将含3g 20%Na₂CO₃(标识符F)处理的二氧化硅的预处理柱与含Lipozyme TLIM(每柱6g)的两根柱串联操作。

将植物油混合物在70°C基于柱中总酶量以相当于3g油/g酶/小时的流速泵送通过两个缸中的柱。每天从缸2的预处理柱的出口收集样品以测定水提取物的pH并从两个缸最后的Lipozyme TLIM柱的出口收集样品以测定SFC(40℃)。这些数据如以下表12所示。

表12：仅酶和酶+预处理柱的性能比较

结果显示，随着油通过具有碱处理的二氧化硅材料的预处理柱，水提取物的pH与初始值4.7相比是升高的。

随着更多的油通过酶柱，经加工油的SFC值增加，表明酶活性的损失。活性损失发生在每g酶的油量相对较低时，表明预处理柱中油的中和改善了酶的寿命。

Claims

1.一种用于处理含水溶性酸的油方法，包括以下步骤：

a)使油与具有150微米以上的平均粒径的含碱多孔无定形二氧化硅颗粒接触，并

b)使所述油与脂解酶反应。

2.依照权利要求1所述的方法，其中步骤a)和b)顺序或同时进行。

3.依照上述权利要求任一项所述的方法，其中步骤b)按如下过程进行，其中使油通过包含至少一个含脂解酶的反应器的处理系统，并且其中将所述含碱多孔无定形二氧化硅颗粒加载于至少一个与所述至少一个含脂解酶的反应器串联的反应器中。

4.依照权利要求1-2任一项所述的方法，其中步骤b)按如下过程进行，其中使油通过包含至少一个含脂解酶的反应器的处理系统，并且其中将所述含碱多孔无定形二氧化硅颗粒在至少一个这样的反应器中与脂解酶混合。

5.依照权利要求1-2任一项所述的方法，其中步骤b)按如下过程进行，其中使油通过包含至少一个含脂解酶的反应器的处理系统，并且其中在至少一个这样的反应器中将所述含碱多孔无定形二氧化硅颗粒加载于所述脂解酶之上。

6.依照上述权利要求任一项所述的方法，其中步骤a)和步骤b)以分批过程或以连续操作模式或其任意组合进行。

7.依照上述权利要求任一项所述的方法，其中与脂解酶的反应导致油中脂质的相互酯化或转酯。

8.依照上述权利要求任一项所述的方法，其中脂解酶是固定化的。

9.依照上述权利要求任一项所述的方法，其中所述无定形二氧化硅是沉淀的二氧化硅。

10.依照上述权利要求任一项所述的方法，其中所述含碱多孔无定形二氧化硅颗粒具有低于30%的水分含量。

11.依照上述权利要求任一项所述的方法，其中所述含碱多孔无定形二氧化硅颗粒具有10-1,200m²/g的表面积。

12.依照上述权利要求任一项所述的方法，其中在含碱多孔无定形二氧化硅颗粒中的碱量是0.5-50重量%。

13.依照上述权利要求任一项所述的方法，其中碱选自下组：碳酸钠(Na₂CO₃)、碳酸氢钠(NaHCO₃)、碳酸钾(K₂CO₃)、碳酸氢钾(KHCO₃)，氢氧化钠(NaOH)、氢氧化钾(KOH)，及其任意组合。

14.依照上述权利要求任一项所述的方法，其中所述油是植物油。

15.含碱多孔无定形二氧化硅颗粒，其具有以下性质：

a)150微米以上的平均粒径，

b)20-5,000埃的平均孔径，

c)10-1,200m²/g的表面积，和

d)少于30%的水分含量，

其中所述碱的量是0.5-50重量%。