CN103397059A - 生物催化制备新科斯糖脂肪酸酯的方法 - Google Patents

Abstract

生物催化制备新科斯糖脂肪酸酯的方法，属于功能性食品药品添加剂的制备领域。本发明制备方法为采用分配系数的常用对数LogP介于-0.5～1.2的有机溶剂为反应介质，且使用前用活化后的分子筛进行溶剂脱水制备脱水有机溶剂；以C₂～C₁₈碳链长度的脂肪酸酯为酰基供体，利用脂肪酶催化新科斯糖进行转酯化反应制备新科斯糖脂肪酸酯。本发明方法反应条件温和，能耗低，环境友好，反应过程简单，反应选择性高，产物易于分离。

Description

生物催化制备新科斯糖脂肪酸酯的方法

技术领域

本发明涉及一种有机介质中生物催化制备新科斯糖脂肪酸酯的方法，属于功能性食品药品添加剂技术领域。

背景技术

新科斯糖属于⁶G-FOS（fructooligosaccharides, FOS），除具有商品化低聚果糖¹F-FOS所具有的低能量，防龋齿等生理功能外，还具有优于¹F-FOS的增双歧杆菌能力，被称为高效益生元。日本学者Lim对新科斯糖热稳定性的研究表明，新科斯糖的热稳定性较¹F-低聚果糖好。鉴于新科斯糖优越的生理及加工特性，本实验室在新科斯糖的生物制备方法专利的基础上，制备了大量高纯度的新科斯糖产品。

由于糖的酯化改性不仅可以改变其亲水亲油平衡值，而且可以赋予其新的功能特性（如抑菌，抗老化等），因此是扩大新科斯糖应用范围的首要选择。新科斯糖脂肪酸酯在体内能被生物降解，可以保持新科斯糖“高效”促益生菌增长能力；在食品药品中还可能发挥乳化，抑菌等功能特性，是一种营养化多功能性食品药品添加剂，符合当今人们对食品添加剂营养价值及功能性的需求，具有重要的研究价值。而目前国内外关于糖酯的研究主要集中于蔗糖酯，葡萄糖酯，麦芽糖酯等，低聚糖酯的研究则较少。本发明开发新型糖酯-新科斯糖酯的制备方法，具有重要的实际和应用价值。

发明内容

本发明针对新科斯糖高效促进益生菌生长特性及糖酯乳化、抑菌等功能，合成一类新型糖酯-新科斯糖酯分子，并提供其制备方法。

本发明的技术方案：在有机介质中生物催化制备新科斯糖脂肪酸酯的方法，采用分配系数的常用对数Log P介于-0.5～1.2的有机溶剂作为反应介质，以C₂～C₁₈碳链长度的脂肪酸酯作为酰基供体，利用脂肪酶催化新科斯糖制备新科斯糖脂肪酸酯。主要包括以下步骤：

（1）脱水有机溶剂的制备：将活化的分子筛加入有机溶剂中进行脱水制备脱水有机溶剂，有机溶剂的水分活度为0.3～0.8；

（2）转酯化反应：新科斯糖︰有机溶剂的质量（mg）/体积（mL）比为4～20，脂肪酸酯︰新科斯糖摩尔比为1～15，分子筛添加量为10～200 g/L有机溶剂，脂肪酶用量为1000～5000 U/ g新科斯糖，将新科斯糖，有机溶剂、分子筛与脂肪酶在反应容器中混合加热至30～80℃，100～250 rpm震荡反应30 min，之后将脂肪酸酯加入到上述混合物中，反应6-48 h后终止反应；

所述有机溶剂为二甲亚砜，2-甲基-2-丁醇，叔丁醇，丙酮之一种或几种；

所述的脂肪酸酯为乙酸乙烯酯、丙酸乙烯酯、月桂酸乙烯酯、硬脂酸乙烯酯之一种；

所用脂肪酶来源于Candida antarctica、Thermomyces lanuginosus

或Rhizomucor miehei；脂肪酶的水分活度亦为0.3～0.8；

（3）后处理：从步骤（2）所得反应液中分离出新科斯糖脂肪酸酯的步骤如下：首先过滤去除脂肪酶，分子筛；然后采用旋转蒸发和/或减压蒸馏去除有机溶剂；再利用正己烷洗涤去除未反应的脂肪酸酯；然后用水洗去残余的新科斯糖，得到新科斯糖脂肪酸酯。

本发明的有益效果：本发明方法反应条件温和，能耗低，环境友好，反应过程简单，反应选择性高，产物易于分离。

附图说明

图1 新科斯糖月桂酸酯的质谱图

图2 20℃时新科斯糖-6-月桂酸酯水溶液表面张力与浓度关系图。

具体实施方式

本发明将在以下的实施例中进一步阐述，但这并不应成为对发明范围的限制。

实施例 1

将3Å分子筛置于真空干燥箱内于180℃将分子筛干燥6 h。取出后置于干燥器中，待冷却后加入预先准备好的有机溶剂中，于室温下振荡除水48 h，得到脱水有机溶剂。

将200 mg (0.4 mmol) 新科斯糖事先溶解在8 mL 二甲基亚砜DMSO中，然后分别加入32 mL 2-甲基-2-丁醇，活化后的分子筛1.6 g与脂肪酶（来源于Candida antarctica）600 U，并于40℃，180 rpm的条件下震荡30 min，之后将4 mmol月桂酸乙烯酯加入到上述混合物中，反应24 h后终止反应。取出反应容器，将酶和分子筛过滤除去，然后采用旋转蒸发和减压蒸馏等方式将有机溶剂除去，再用正己烷洗涤去除未反应的原料月桂酸乙烯酯，得到沉淀。用水洗涤沉淀以除去残留的新科斯糖，最后得到新科斯糖-6-月桂酸酯。

新科斯糖-6-月桂酸酯的分子结构：

新科斯糖-6-月桂酸酯的¹H和¹³C-NMR鉴定波谱数据，如表1所示。

表1 新科斯糖-6-月桂酸酯的¹H和¹³C-NMR波谱数据

实施例 2

将3Å分子筛置于真空干燥箱内于180℃将分子筛干燥6 h。取出后置于干燥器中，待冷却后加入预先准备好的有机溶剂中，于室温下振荡除水24 h，得到脱水有机溶剂。

将300 mg (0.6 mmol) 新科斯糖事先溶解在10 mL DMSO中，然后分别加入40 mL叔丁醇，活化后的分子筛3 g与脂肪酶（Thermomyces lanuginosus）1000 U，并于50℃，200 rpm的条件下震荡30 min，之后将6 mmol硬脂酸乙烯酯加入到上述混合物中，反应24 h后终止反应。取出反应容器，将酶和分子筛过滤除去，然后采用旋转蒸发和减压蒸馏等方式将有机溶剂除去，再用正己烷洗涤去除未反应的原料硬脂酸乙烯酯，得到沉淀。用水洗涤沉淀以除去残留的新科斯糖，最后得到新科斯糖硬脂酸酸酯。

实施例 3

将3Å分子筛置于真空干燥箱内于180℃将分子筛干燥6 h。取出后置于干燥器中，待冷却后加入预先准备好的有机溶剂中，于室温下振荡除水32 h，得到脱水有机溶剂。

将100 mg (0.2mmol) 新科斯糖事先溶解在10 mL丙酮中，然后分别加入活化后的分子筛2g与脂肪酶（Rhizomucor miehei）500 U，并于50℃，200 rpm的条件下震荡30 min，之后将1.5 mmol乙酸乙烯酯加入到上述混合物中，反应32 h后终止反应。取出反应容器，将酶和分子筛过滤除去，然后采用旋转蒸发和减压蒸馏等方式将有机溶剂除去，再用正己烷洗涤去除未反应的原料乙酸乙烯酯，得到沉淀。用水洗涤沉淀以除去残留的新科斯糖，最后得到新科斯糖乙酸酯。

Claims (1)

1.在有机介质中生物催化制备新科斯糖脂肪酸酯的方法，其特征在于采用分配系数的常用对数Log P介于-0.5～1.2的有机溶剂作为反应介质，以C₂～C₁₈碳链长度的脂肪酸酯作为酰基供体，利用脂肪酶催化新科斯糖制备新科斯糖脂肪酸酯，包括以下步骤：

（1）脱水有机溶剂的制备：将活化的分子筛加入有机溶剂中进行脱水制备脱水有机溶剂，有机溶剂的水分活度为0.3～0.8；

（2）转酯化反应：新科斯糖︰有机溶剂的质量mg/体积mL比为4～20，脂肪酸酯︰新科斯糖摩尔比为1～15，分子筛添加量为10～200 g/L有机溶剂，脂肪酶用量为1000～5000 U/ g新科斯糖，将新科斯糖，有机溶剂、分子筛与脂肪酶在反应容器中混合加热至30～80℃，100～250 rpm震荡反应30 min，之后将脂肪酸酯加入到上述混合物中，反应6-48 h后终止反应；

所述有机溶剂为二甲亚砜，2-甲基-2-丁醇，叔丁醇，丙酮之一种或几种；

所述的脂肪酸酯为乙酸乙烯酯、丙酸乙烯酯、月桂酸乙烯酯、硬脂酸乙烯酯之一种；

所用脂肪酶来源于Candida antarctica、Thermomyces lanuginosus 或Rhizomucor miehei；脂肪酶的水分活度亦为0.3～0.8；

（3）后处理：从步骤（2）所得反应液中分离出新科斯糖脂肪酸酯的步骤如下：首先过滤去除脂肪酶，分子筛；然后采用旋转蒸发和/或减压蒸馏去除有机溶剂；再利用正己烷洗涤去除未反应的脂肪酸酯；然后用水洗去残余的新科斯糖，得到新科斯糖脂肪酸酯。

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