CN105483170A - 一种酶法合成Sn-2-单甘酯的方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种酶法合成Sn-2-单甘酯的方法，将甘油酯和乙醇按质量比1：1～10混合，在无溶剂体系下，加入脂肪酶，在一定温度下搅拌反应一段时间，进行乙醇解反应，得到含有Sn-2-单甘酯的产物。本发明通过利用酶的专一性、高效性以及控制反应条件来抑制酰基迁移副反应，反应转化率很高，同时，也缩短了合成时间，整个过程易于控制，反应条件温和，同时通过对酶的回收利用可大大降低成本，便于大规模工业化推广，其应用潜力巨大。

Description

一种酶法合成Sn-2-单甘酯的方法

技术领域

本发明属于油脂合成技术领域，具体涉及一种酶法合成Sn-2-单甘酯的方法。

背景技术

单甘酯是一种非离子型的表面活性剂。它既有亲水又有亲油基因，具有润湿、乳化、起泡等多种功能。单甘酯在化妆品及医药膏剂中用作乳化剂，使膏体细腻，滑润；用于工业丝油剂的乳化剂和纺织品的润滑剂；在塑料薄膜中用作流滴剂和防雾剂；在塑料加工中作润滑剂和抗静电剂，在其他方面可作为消泡剂、分散剂、增稠剂、湿润剂等。特别是在食品生产中，广泛地用作乳化剂，是世界各国用量最大的食品乳化剂。同时Sn-2-单甘酯还可以通过在sn-1,3位结合多不饱和脂肪酸或者中短链脂肪酸而合成功能性、对称性结构脂。其中不饱和单甘酯还具有止血和抗菌的效应，能够为人体提供必需的脂肪酸，以保证细胞的正常生理功能，降低血脂、降低血液粘稠度、增强免疫性等。如2-花生四烯酸单甘酯作为一种具有多种生物活性的脂质介体，在食欲、痛觉、炎症和记忆调节中起到重要作用，是治疗慢性疼痛、焦虑及肥胖药物的研究热点。

其制备方法通常有以下几种途径：

(1)由甘油与硬脂酸酯化而得。

将硬脂酸、甘油和氢氧化钠加入反应锅内，加热熔融后开动搅拌，通入氮气。加热反应。该工艺应用最为普遍，但工艺中控条件是产品收率和纯度的关键，需要继续完善。

(2)直接酯化法

硬脂酸和甘油按1：(1.2～1.3)的摩尔比，在0.2％的酸性催化剂作用下，在180～250℃：反应2～4h；反应物速冷至100℃，加碱中和催化剂，用水洗涤后得含单酯40％～60％的产品。该工艺产率低，产品纯度低，后处理困难，相对成本高。

(3)环氧氯丙烷相转移催化法

环氧氯丙烷与硬脂酸钠(2：1，摩尔比)在甲苯中，在相转移催化剂四丁基溴化铵的催化下，在90～110℃反应2h；反应物用氯化钠溶液洗涤，分取有机相，蒸馏除去甲苯和未反应的环氧氯丙烷得硬脂酸缩水甘油酯，将其用0.1mol/L的NaOH溶液水解，经分离、干燥，用正己烷重结晶得产品，单酯含量在90％以上。含量40％～60％的单酯产品经分子蒸馏可得到90％以上的高浓度产品。但该工艺的产率低，成本高。

单硬脂酸甘油酯产品的质量直接关系到其在药品、食品、化妆品等领域中安全应用。现有技术中，产品能够达到的标准是碘值(gI2/100g)≤2.0，酸值(mgKOH/g)≤2.0，凝固点55–60℃，皂化值(mg/KOH/g)160-175。其中酸值仅能控制在2.0以下，通常在1.0以上。随着食品以及医药产品对单硬脂酸甘油酯的需求尤其是质量的要求，迫切要求我们进一步提升单硬脂酸甘油酯的质量。

发明内容

本部分的目的在于概述本发明的实施例的一些方面以及简要介绍一些较佳实施例。在本部分以及本申请的说明书摘要和发明名称中可能会做些简化或省略以避免使本部分、说明书摘要和发明名称的目的模糊，而这种简化或省略不能用于限制本发明的范围。

鉴于上述和/或现有合成Sn-2-单甘酯的方法中存在的问题，提出了本发明。

因此，本发明其中一个目的是，克服现有常规化学法合成的不足，提供一种在有机单相体系中用生物酶催化合成Sn-2-单甘酯的方法。

为解决上述技术问题，根据本发明的一个方面，本发明提供了如下技术方案：一种酶法合成Sn-2-单甘酯的方法，将甘油酯和乙醇按质量比1：1～10混合，在无溶剂体系下，加入脂肪酶，在一定温度下搅拌反应一段时间，进行乙醇解反应，得到含有Sn-2-单甘酯的产物。

作为本发明所述酶法合成Sn-2-单甘酯的方法的一种优选方案，其中：所述甘油酯为茶籽油、高油酸葵花籽油、鱼油、花生四烯酸的藻油或二十二碳六烯酸的藻油的一种或几种。

作为本发明所述酶法合成Sn-2-单甘酯的方法的一种优选方案，其中：所述脂肪酶为固定化酶LipozymeRMIM、固定化酶NS40086、固定化酶LipozymeTLIM、固定化酶Novozym435、固定化酶Lipozyme435中的一种或几种，其加入量占甘油酯和乙醇总质量的1％～15％。

作为本发明所述酶法合成Sn-2-单甘酯的方法的一种优选方案，其中：所述脂肪酶为固定化酶Lipozyme435，其加入量占甘油酯和乙醇总质量的8％～12％。

作为本发明所述酶法合成Sn-2-单甘酯的方法的一种优选方案，其中：所述固定化酶Novozym435，其加入量占甘油酯和乙醇总质量的5％～6％。

作为本发明所述酶法合成Sn-2-单甘酯的方法的一种优选方案，其中：所述搅拌，其搅拌转速为50～800r/min，时间为12～18min。

作为本发明所述酶法合成Sn-2-单甘酯的方法的一种优选方案，其中：所述一定温度下搅拌反应一段时间，其温度为10～40℃，反应时间为0.5～15h。

本发明反应选择甘三酯和乙醇做底物，酶的选择性及酰基转移的程度受溶剂极性的影响，已有文献证明Sn-2-单甘酯在乙醇体系中发生酰基转移生成sn-1(3)-单甘酯的程度会受到抑制，另一方面固定化酶Novozym435、固定化酶Lipozyme435在乙醇体系中表现出强sn-1(3)特异性，即抑制了合成路线中Mechansim1和Mechansim2副反应发生，从产物液相图中也可以看出，本方法获得的Sn-2-单甘酯产品纯度高。

本发明所具有的有益效果：本发明所提供的合成Sn-2-单甘酯的方法，通过利用酶的专一性、高效性以及控制反应条件来抑制酰基迁移副反应的优势，能达到常规化学法合成所不具备的效果，反应时间缩短至2～5h，转化率提高88～93％，反应条件为常压25～40℃。同时，本发明不引入多余的有机试剂，增加了酶与底物的相互作用，提高了反应效率，且降低了后续纯化操作的难度。由此可见，本发明提供的合成方法反应速率快，转化率高，反应条件温和，是一种高效、快速、符合绿色化学、便于大规模工业化推广的合成方法。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例的技术方案，下面将对实施例描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动性的前提下，还可以根据这些附图获得其它的附图。其中：

图1为实例1的高油酸葵花籽油乙醇解反应合成富含油酸的Sn-2-单甘酯的正相液相色谱。

图2为实例5的富含花生四烯酸(ARA)的藻油乙醇解反应合成富含花生四烯酸(ARA)的Sn-2-单甘酯的正相液相色谱。

具体实施方式

为使本发明的上述目的、特征和优点能够更加明显易懂，下面结合说明书附图对本发明的具体实施方式做详细的说明。

在下面的描述中阐述了很多具体细节以便于充分理解本发明，但是本发明还可以采用其他不同于在此描述的其它方式来实施，本领域技术人员可以在不违背本发明内涵的情况下做类似推广，因此本发明不受下面公开的具体实施例的限制。

其次，此处所称的“一个实施例”或“实施例”是指可包含于本发明至少一个实现方式中的特定特征、结构或特性。在本说明书中不同地方出现的“在一个实施例中”并非均指同一个实施例，也不是单独的或选择性的与其他实施例互相排斥的实施例。

实施例1

间歇式酶反应在分批式搅拌罐反应釜中进行，高油酸葵花籽油和乙醇按质量比为1:5，无溶剂体系下加入8％固定化脂肪酶Lipozyme435，常压25℃下搅拌反应3h，搅拌速度为400r/min，反应结束后，4000r/min条件下离心10min除去脂肪酶，得到富含油酸的Sn-2-单甘酯，经HPLC分析，Sn-2-单甘酯的得率为93.26％。

实施例2

间歇式酶反应在分批式搅拌罐反应釜中进行，茶籽油和乙醇按质量比为1:7，在无溶剂体系下加入5％固定化脂肪酶Novozym435，常压30℃下搅拌反应4h，搅拌速度为300r/min，反应结束后，4000r/min条件下离心10min除去脂肪酶，得到富含油酸的Sn-2-单甘酯，经HPLC分析，Sn-2-单甘酯的得率为88.15％。

实施例3

间歇式酶反应在分批式搅拌罐反应釜中进行，鱼油和乙醇按质量比为1:4，添加的反应物与丙酮比例为1:1(w/v)，并加入10％固定化脂肪酶NS40086，常压20℃下搅拌反应2h，搅拌速度为500r/min，反应结束后，4000r/min条件下离心10min除去脂肪酶，得到Sn-2-单甘酯，经HPLC分析，Sn-2-单甘酯的得率为15.82％。

实施例4

间歇式酶反应在分批式搅拌罐反应釜中进行，二十二碳六烯酸(DHA)的藻油和乙醇按质量比为1:3，添加的反应物与戊烷比例为1:0.5(w/v)，并加入6％固定化脂肪酶LipozymeRMIM，常压25℃下搅拌反应4h，搅拌速度为400r/min，反应结束后，4000r/min条件下离心10min除去脂肪酶，得到富含二十二碳六烯酸(DHA)的Sn-2-单甘酯，经HPLC分析，Sn-2-单甘酯的得率为21.45％。

实施例5

间歇式酶反应在分批式搅拌罐反应釜中进行，富含花生四烯酸(ARA)的藻油和乙醇按质量比为1:8，无溶剂体系下加入10％固定化脂肪酶Lipozyme435，常压25℃下搅拌反应5h，搅拌速度为300r/min，反应结束后，4000r/min条件下离心10min除去脂肪酶，得到富含花生四烯酸(ARA)的Sn-2-单甘酯，经HPLC分析，Sn-2-单甘酯的得率为90.33％。

实施例6

间歇式酶反应在分批式搅拌罐反应釜中进行，高油酸葵花籽油和乙醇按质量比为1:6，添加的反应物与己烷比例为1:0.4(w/v)，并加入5％固定化脂肪酶LipozymeTLIM，常压35℃下搅拌反应3h，搅拌速度为400r/min，反应结束后，4000r/min条件下离心10min除去脂肪酶，得到富含油酸的Sn-2-单甘酯，经HPLC分析，Sn-2-单甘酯的得率为15.28％。

实施例7

间歇式酶反应在分批式搅拌罐反应釜中进行，富含花生四烯酸(ARA)的藻油和乙醇按质量比为1:8，无溶剂体系下加入10％固定化脂肪酶Lipozyme435，常压25℃下搅拌反应5h，搅拌速度为300r/min，反应结束后，4000r/min条件下离心10min除去脂肪酶，得到富含花生四烯酸(ARA)的Sn-2-单甘酯，经HPLC分析，Sn-2-单甘酯的得率为91.33％。

实施例8

间歇式酶反应在分批式搅拌罐反应釜中进行，二十二碳六烯酸(DHA)的藻油和乙醇按质量比为1:3，在无溶剂体系下加入6％固定化脂肪酶Novozym435，常压25℃下搅拌反应4h，搅拌速度为400r/min，反应结束后，4000r/min条件下离心10min除去脂肪酶，得到富含二十二碳六烯酸(DHA)的Sn-2-单甘酯，经HPLC分析，Sn-2-单甘酯的得率为89.75％。

实施例9

间歇式酶反应在分批式搅拌罐反应釜中进行，鱼油和乙醇按质量比为1:4，在无溶剂体系下加入10％固定化脂肪酶Lipozyme435，常压20℃下搅拌反应2h，搅拌速度为500r/min，反应结束后，4000r/min条件下离心10min除去脂肪酶，得到Sn-2-单甘酯，经HPLC分析，Sn-2-单甘酯的得率为90.82％。

由此可见，本发明的合成路线如下：

1、本发明采用固定化酶催化乙醇反应，由于反应溶剂极性原因使酶在反应中表现出了强sn-1(3)特异性，催化效率高，甘油酯转化率高。

2、本发明通过酶的选择性以及控制反应条件来抑制酰基迁移副反应，有效减少了反应的步骤，反应过程简单易操作。

3、本发明具有耗能低、转换率高、产品安全性能高、反应时间短和无环境污染问题等优点，通过对酶的回收利用可大大降低成本，应用潜力巨大。

应说明的是，以上实施例仅用以说明本发明的技术方案而非限制，尽管参照较佳实施例对本发明进行了详细说明，本领域的普通技术人员应当理解，可以对本发明的技术方案进行修改或者等同替换，而不脱离本发明技术方案的精神和范围，其均应涵盖在本发明的权利要求范围当中。

Claims (7)

1.一种酶法合成Sn-2-单甘酯的方法，其特征在于：包括，

将甘油酯和乙醇按质量比1：1～10混合，在无溶剂体系下，加入脂肪酶，在一定温度下搅拌反应一段时间，进行醇解反应，得到含有Sn-2-单甘酯的产物。

2.如权利要求1所述的酶法合成Sn-2-单甘酯的方法，其特征在于：所述甘油酯为茶籽油、高油酸葵花籽油、鱼油、花生四烯酸的藻油或二十二碳六烯酸的藻油的一种或几种。

3.如权利要求1或2所述的酶法合成Sn-2-单甘酯的方法，其特征在于：所述脂肪酶为固定化酶LipozymeRMIM、固定化酶NS40086、固定化酶LipozymeTLIM、固定化酶Novozym435、固定化酶Lipozyme435中的一种或几种，其加入量占甘油酯和乙醇总质量的1％～15％。

4.如权利要求3所述的酶法合成Sn-2-单甘酯的方法，其特征在于：所述脂肪酶为固定化酶Lipozyme435，其加入量占甘油酯和乙醇总质量的8％～12％。

5.如权利要求3所述的酶法合成Sn-2-单甘酯的方法，其特征在于：所述固定化酶Novozym435，其加入量占甘油酯和乙醇总质量的5％～6％。

6.如权利要求1、2、4或5任一所述的酶法合成Sn-2-单甘酯的方法，其特征在于：所述搅拌，其搅拌转速为50～800r/min，时间为12～18min。

7.如权利要求6所述的酶法合成Sn-2-单甘酯的方法，其特征在于：所述一定温度下搅拌反应一段时间，其温度为10～40℃，反应时间为0.5～15h。