CN105602931A - 一种超临界co2体系下磁性固定化酶法合成中碳链甘三脂的方法 - Google Patents

一种超临界co2体系下磁性固定化酶法合成中碳链甘三脂的方法 Download PDF

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Abstract

本发明公开了一种超临界CO2体系下磁性固定化酶法合成中碳链甘三脂的方法，其特征是：在超临界CO2体系下，以磁性固定化脂肪酶Novozyme？435为催化剂，甘油和辛酸、癸酸混合酸为原料制备中碳链甘三酯，得到了酶催化反应的最佳反应参数，由于磁性固定化酶的耐热温度提高了5℃，使酶的活性增大，而且在超临界CO2体系下，溶液有较大的溶解能力和较高传递特性，因此降低了反应过程中的传递阻力，提高酶反应速率，使反应时间缩短2～3h，MCT的得率可达90％以上，制备工艺简单，酶易于分离，且使用次数增多，无污染。

Description

一种超临界CO2体系下磁性固定化酶法合成中碳链甘三脂的方法
技术领域
本发明涉及一种超临界CO2体系下磁性固定化酶法合成中碳链甘三脂的方法。
背景技术
中碳链甘三脂(MCT)是指饱和辛酸甘油三酯或饱和癸酸甘油三酯或饱和辛酸-癸酸混合的甘油三酯。在室温下，是无刺激性气味的液体，粘度较低，约是普通植物油的50％；MCT因其具有稳定的抗氧化性和在体内代谢速率快的特点，作为一种低能量，既具有保健作用又不影响食品风味的膳食脂肪引起了人们的广泛关注并被广泛应用在减肥食品、术后专用食品等食品、医药和化妆品工业中。
MCT的制备方法主要分为化学法和酶法，酶法催化反应，有效避免了化学法中反应过程繁琐，时间长，污染严重等缺点，但是酶法制备MCT同样具备产率低、游离酶结构不稳定，容易变性失活，并且与底物反应后，酶与底物分离较难等缺点，因此不利于酶的循环利用，限制了酶的工业化生产。磁性纳米粒子作为一种纳米颗粒，以其优越的超顺磁性、比表面积大等物理特性，在诸多方面显示出巨大的应用价值，将酶固定在一些磁性载体上并进行反应，可以有效地解决游离酶回收难的问题，而且酶经过固定化后表现出良好的酶活力和对环境更强的适应能力，重复使用次数增多，与游离酶对比其催化过程更易于控制。在超临界CO2条件下进行酶催化反应，溶液有较大的溶解能力和较高传递特性，因此降低了反应过程中的传递阻力，能够提高酶反应速率；另外CO2是一种无毒、惰性、成本低、可循环使用、对环境相当友好的反应介质。目前，传统的酶法生产工艺的产率低，酶的使用次数低，成本高，且产品后处理难度较大。因此，选择适当的磁性材料固定脂肪酶，优化中碳链甘三酯的生产工艺，是所面临的挑战之一，而常态游离酶法制备MCT的研究报道较多，超临界CO2体系下磁性固定化酶法制备MCT却鲜见报道。因此，本发明得出了在超临界CO2体系下采用磁性固定化酶法制备MCT的最佳工艺参数，此发明提高了MCT的得率、酶的使用次数、缩短了反应时间、提高了原料的利用价值和经济效益，使其在工业上具有广阔的前景。
发明内容
本发明是在超临界CO2体系下，以磁性固定化酶Novozyme435为催化剂，甘油和辛酸、癸酸混合酸为原料制备中碳链甘三酯，得到了酶催化反应的最佳反应参数，在此条件下，酶催化反应时间较短，MCT的得率较高，酶易于分离，酶的使用次数可达8次，且制备工艺简单，无污染。
具体实施方式
具体实施方式一：
步骤一：磁性固定化Novozyme435的制备，磁性固定化Novozyme435的制备，将3克壳聚糖粉末溶解在200mL的350mol/L的乙酸溶液中；然后将47.3gFeCl3·6H2O和27.8gFeSO4·7H2O加入到上述溶液中；将得到的混合物在室温下剧烈搅拌，随后加入NH4OH溶液，直到pH值增加至10；反应1小时后，将溶液加热至80℃并保持30min，然后过滤并用蒸馏水洗涤；将所得的沉淀物通过冻干进行干燥，得到具有较强磁场感应的Fe3O4-壳聚糖微球；将2g干式磁选壳聚糖微球与20mL质量分数为9％的戊二醛溶液混合，添加20mL450U/mL的Novozyme435酶液，调节pH为7，在温度35℃下反应7.5h；固定化完成后，用外加磁场将磁性物质沉淀，然后用蒸馏水冲洗至洗涤液中不能检测到酶，冻干后得到磁性固定化Novozyme435；
步骤二：向不锈钢反应釜中按2:1、2.5:1、3:1、3.5:1、4:1(辛酸、癸酸混合酸：甘油)比例加入反应物，再加入脂肪酸质量的2％、3％、4％、5％、6％的磁性固定化脂肪酶Novozyme435，用玻璃棒搅拌均匀，加入转子后将反应釜密封，然后向不锈钢反应釜中注入2～6MPa的CO2气体，进行试漏；再用CO2置换不锈钢反应釜中的空气3～5次，其压力小于5MPa；向不锈钢反应釜中充入CO2气体，压力为8、9、10、11、12MPa，使其在反应温度下处于超临界状态；再将其放入磁力搅拌水浴锅中，调节转速为90、120、150、180、210r/min，温度为85、90、95、100、105℃，反应时间为6、8、10、12、14h；反应后，用外加磁场将磁酶分离，测该反应中MCT的得率。
具体实施方式二：本实施方法与具体实施方法一不同点在于步骤二中选取反应物比例为2.5:1、3:1、3.5:1(辛酸、癸酸混合酸：甘油)，其它组成和步骤与具体实施方式一相同。
具体实施方式三：本实施方法与具体实施方法一不同点在于步骤二中选取酶添加量为脂肪酸质量的3％、4％、5％，其它组成和步骤与具体实施方式一相同。
具体实施方式四：本实施方法与具体实施方法一不同点在于步骤二中选取反应釜中CO2的压力为9、10、11MPa，其它组成和步骤与具体实施方式一相同。
具体实施方式五：本实施方法与具体实施方法一不同点在于步骤二中选取转速为120、150、180r/min，其它组成和步骤与具体实施方式一相同。
具体实施方式六：本实施方法与具体实施方法一不同点在于步骤二中选取水浴温度为90、95、100℃，其它组成和步骤与具体实施方式一相同。
具体实施方式七：本实施方法与具体实施方法一不同点在于步骤二中选取反应时间为8、10、12h，其它组成和步骤与具体实施方式一相同。

Claims (8)

1.一种超临界CO2体系下磁性固定化酶法合成中碳链甘三脂的方法，其特征在于以下步骤：
步骤一：磁性固定化Novozyme435的制备方法；
步骤二：向不锈钢反应釜中按2:1、2.5:1、3:1、3.5:1、4:1(辛酸、癸酸混合酸：甘油)比例加入反应物，再加入脂肪酸质量的2％、3％、4％、5％、6％的磁性固定化脂肪酶Novozyme435，用玻璃棒搅拌均匀，加入转子后将反应釜密封，然后向不锈钢反应釜中注入2～6MPa的CO2气体，进行试漏；再用CO2置换不锈钢反应釜中的空气3～5次，其压力小于5MPa；向不锈钢反应釜中充入CO2气体，压力为8、9、10、11、12MPa，使其在反应温度下处于超临界状态；再将其放入磁力搅拌水浴锅中，调节转速为90、120、150、180、210r/min，温度为85、90、95、100、105℃，反应时间为6、8、10、12、14h；反应后，用外加磁场将磁酶分离，测该反应中MCT的得率。
2.根据权利要求1所述的一种超临界CO2体系下磁性固定化酶法合成中碳链甘三脂的方法，其特征在于步骤一中磁性固定化Novozyme435的制备方法。
3.根据权利要求1所述的一种超临界CO2体系下磁性固定化酶法合成中碳链甘三脂的方法，其特征在于步骤二中选取反应物比例为2.5:1、3:1、3.5:1。
4.根据权利要求1所述的一种超临界CO2体系下磁性固定化酶法合成中碳链甘三脂的方法，其特征在于步骤二中选取酶添加量为脂肪酸质量的3％、4％、5％。
5.根据权利要求2所述的一种超临界CO2体系下磁性固定化酶法合成中碳链甘三脂的方法，其特征在于步骤二中选取反应釜中CO2的压力为9、10、11MPa。
6.根据权利要求2所述的一种超临界CO2体系下磁性固定化酶法合成中碳链甘三脂的方法，其特征在于步骤二中选取转速为120、150、180r/min。
7.根据权利要求2所述的一种超临界CO2体系下磁性固定化酶法合成中碳链甘三脂的方法，其特征在于步骤二中选取水浴温度为90、95、100℃。
8.根据权利要求2所述的一种超临界CO2体系下磁性固定化酶法合成中碳链甘三脂的方法，其特征在于步骤二中选取反应时间为8、10、12h。
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