CN106701849A - 多元不饱和脂肪酸富集工艺 - Google Patents
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Abstract
本发明提供一种多元不饱和脂肪酸的富集工艺，该工艺先将含有多元不饱和脂肪酸的油脂完全水解成脂肪酸，水解反应可在无催化剂或短链有机酸存在下进行，再用脂肪酶催化水解得到的脂肪酸发生醇解反应。在酶促醇解反应过程中，通过控制短链醇流加和实行温和的在线脱水技术，消除副产物水对脂肪酶和产物得率的负面影响，实现脂肪酸到脂肪酸短链酯的完全转化。最后采用蒸馏，将多元不饱和脂肪酸的短链酯同其它脂肪酸短链酯分离开来，从而实现多元不饱和脂肪酸的富集。该工艺具有油脂原料适用性强，过程环保清洁，产品得率高等优点。
Description
技术领域
本发明属于生物化工领域，具体地说，涉及一种多元不饱和脂肪酸富集工艺。
背景技术
多元不饱和脂肪酸(PUFAs)是指分子中具有多于一个双键的长链脂肪酸，属于人体必需的脂肪酸，需从食物中摄取。根据PUFA双键位置又将其分为ω-3系列和ω-6系列，从脂肪酸分子中距离羧基最远的甲基段的碳原子计数，第一个双键出现在第三和第四个碳原子之间的称为ω-3PUFA，如α-亚麻酸(C18:3)、二十二碳六烯酸(DHA，C22:6)、二十碳五烯酸(EPA，C20:5)等；第一个双键出现在第六和第七个碳原子之间的称为ω-6PUFA，如亚油酸(C18:2)和花生四烯酸(C20:4)等。
研究发现，很多ω-3PUFAs是具有多种生理活性的功能因子，因此被广泛应用于各个领域。然而，大多数ω-3PUFA来源于深海鱼油，但含量比较低，目前ω-3PUFAs的分离方法主要集中在尿素包合法、分子蒸馏、阴离子络合法、超临界萃取、高效液相色谱法、生物酶法等几种方法。其中尿素包合法较为常用，在有机溶剂中尿素可以与直链饱和脂肪酸形成尿素包合复合物在低温下结晶析出，但该法需使用大量的有机溶剂，参与后续提纯步骤；分子蒸馏可在低温下汽化待分离物，严格控制温度得到不同温度的馏分，可得到较高的ω-3PUFAs，但过程能耗大；阴离子络合法中硝酸银阴离子可与ω-3PUFAs络合，产物亲水性强，因此ω-3PUFAs可以以阴离子络合物的形式进入水相，从而实现分离，但硝酸银价格昂贵，故仅限于实验室小量制备；利用超临界CO2萃取具有ω-3PUFA不发生氧化等优点，但对设备要求较高。总之，采用以上物理或化学的方法富集ω-3PUFA存在选择性差，过程能耗高等问题，迫切需要开发具有高度选择性、且对环境友好的生物酶法工艺进行ω-3PUFAs的富集。但目前关于酶法工艺富集多元不饱和脂肪酸的工艺繁琐，成本高，选择性差，工业化应用前景不明朗。
发明内容
本发明的目的是提供一种富集多元不饱和脂肪酸的新工艺。
为了实现本发明目的，本发明的多元不饱和脂肪酸富集工艺，包括以下步骤：
步骤一：将含有多元不饱和脂肪酸的油脂完全水解成脂肪酸，并分离水解得到的脂肪酸；
步骤二：用脂肪酶催化水解得到的脂肪酸发生醇解反应，在酶促醇解反应过程中，通过控制短链醇流加和实行在线脱水，消除副产物水对脂肪酶和产物得率的负面影响，实现从脂肪酸到脂肪酸短链酯的完全转化；然后采用蒸馏，将多元不饱和脂肪酸的短链酯与其它脂肪酸短链酯分离开来，即可实现多元不饱和脂肪酸的富集。
前述的工艺，步骤一中水解反应可在无催化剂或在短链有机酸存在下进行。
前述的工艺，步骤一中水解反应是指向一级或多级反应器中间歇或连续加入油脂和基于油脂质量50-1000％的水进行油脂的水解，反应在100-300℃，1.0-3.0Mpa下进行；优选地，水解反应是指向一级或多级反应器中间歇或连续加入油脂和基于油脂质量50-500％的水进行油脂的水解，反应在160-230℃，1.5-3Mpa下进行。水解完毕后的重相可一起分离，多次回用。
前述的工艺，步骤一中水解反应是指在短链有机酸存在下，向一级或多级反应器中间歇或连续加入油脂和基于油脂质量50-1000％的水进行油脂的水解，所述短链有机酸为甲酸或乙酸等，按油脂质量0.1-1％添加，反应在100-300℃，1.0-3.0Mpa下进行。水解完毕后的短链有机酸可单独分离，反复回用。
前述的工艺，步骤二是将脂肪酸和基于单位油脂质量200-1000个酶活单位的脂肪酶装入一级或多级环流反应器中，通过脂肪酶催化脂肪酸与短链醇发生酯化反应，反应器温度控制在20-50℃，脂肪酸与短链醇的摩尔比为1：4-5，所述短链醇为甲醇、乙醇、丙醇或丁醇等。
前述的工艺，步骤二酶促醇解反应过程中，实行变速流加短链醇和在线脱水；所述在线脱水是指利用膜、分子筛或短链醇气提等。
所述短链醇气提是将反应器一侧直接与装有无水短链醇的罐体相连，无水短链醇的温度为20-40℃，反应器的另一侧与真空泵连接，然后真空泵与冷凝器连接，将反应器中真空控制在10-100Mpa，冷凝器温度为5-15℃。
本发明中使用的脂肪酶包括来源于酵母、霉菌、细菌或其它微生物的脂肪酶；脂肪酶为单种脂肪酶或多种脂肪酶的组合。例如，来源于米曲霉(Aspergillus oryzae)的脂肪酶，来源于南极假丝酵母(Candida antarctica)的脂肪酶，来源于米黑根毛霉(Rhizomucormiehei)的脂肪酶等。
本发明中使用的油脂原料为含有多元不饱和脂肪酸的生物油脂，包括植物油脂、动物油脂、废食用油、酸化油、油脂精练下脚料和微生物油脂等。
本发明中述及的多元不饱和脂肪酸是指分子中有多于一个双键的长链脂肪酸，包括但不限于α-亚麻酸(C18:3)、二十二碳六烯酸(C22:6)、二十碳五烯酸(C20:5)，花生四烯酸(C20:4)等。
本发明具有以下优点：
本发明的多元不饱和脂肪酸富集工艺，第一阶段在短链有机酸存在下先将含有多元不饱和脂肪酸的油脂进行水解，然后分离出高纯度水解产物脂肪酸，这可以完全规避油脂尤其是低品质油脂中多种复杂成分对后续脂肪酶催化特性的负面影响，短链有机酸或整个水解重相可以直接回用；在第二阶段的酶促脂肪酸醇解反应制备生物柴油过程中，通过控制短链醇流加策略和实现温和的在线脱水技术，使得脂肪酸可以完全转化为脂肪酸短链酯，最后采用蒸馏，将多元不饱和脂肪酸的短链酯同其它脂肪酸短链酯分离开来，从而实现多元不饱和脂肪酸的富集。该两步法工艺显著降低了油脂中复杂成分对酶活的影响，同时，所用短链有机酸或整个水解重相方便回收，可反复多次使用；而且，在第二步酶促油脂醇解反应中，参与反应的物质为高纯度脂肪酸，不含中性酯(甘油三酯、甘油二酯和甘油一酯)，这样在醇解反应过程中不会有甘油生成，反应副产物仅为单一的水分，采用温和的在线脱水技术就可使生成的水分在线去除，从而使反应不断向正反应方向进行，直至脂肪酸完全转化为脂肪酸短链酯。该工艺适用于各种各样的油脂，后续产品的分离纯化方便易行，具有很好的工业化应用前景。
附图说明
图1为本发明部分实施例中富集多元不饱和脂肪酸工艺的流程图。
具体实施方式
以下实施例用于说明本发明，但不用来限制本发明的范围。若未特别指明，实施例中所用的技术手段为本领域技术人员所熟知的常规手段，所用原料均为市售商品。
实施例1多元不饱和脂肪酸富集工艺
将10g来自Chlorella vulgaris微藻油脂(含有二十二碳六烯酸)、基于油脂质量50％的水，基于油脂质量0.5％的甲酸，置于适于一级或多级反应器中进行油脂的水解。控温150℃，2.0Mpa，反应4小时后，有效油脂到脂肪酸的转化率为99％，分离出的脂肪酸用于第二阶段酶反应器(装有基于单位油脂质量500个标准酶活的来源于米曲霉Aspergillus oryzae的脂肪酶)，酶反应器一侧连接无水甲醇罐，另一侧连接真空泵和冷凝器，控制体系中的真空为10MPa，冷凝器温度为10℃，反应器温度为20℃，甲醇罐温度为25℃，反应5小时，体系中脂肪酸到脂肪酸短链酯的转化率为99.4％。进一步在140-160℃，真空度6-10mmHg下，将碳链长(C10-C18)的脂肪酸短链酯分离出来，二十二碳六烯酸短链酯则富集在塔釜中。
实施例2多元不饱和脂肪酸富集工艺
将10g来自Botryococcus sp.的微藻油脂(含有二十碳五烯酸和二十二碳六烯酸)基于油脂质量1000％的水，置于适于一级或多级反应器中进行油脂的水解。控温250℃，3.0Mpa，反应3小时后，有效油脂到脂肪酸的转化率为98.5％，分离出的脂肪酸用于第二阶段酶反应器(装有基于单位油脂质量400个标准酶活的来源于米曲霉的脂肪酶)，酶反应器一侧连接无水甲醇罐，另一侧连接真空泵和冷凝器，控制体系中的真空为20MPa，冷凝器温度为10℃，反应器温度为25℃，甲醇罐温度为30℃，反应6小时，体系中脂肪酸到脂肪酸短链酯的转化率为99.5％。进一步在140-160℃，真空度6-10mmHg下，将碳链长(C10-C18)的脂肪酸短链酯分离出来，二十碳五烯酸短链酯和二十二碳六烯酸短链酯则富集在塔釜中。
实施例3多元不饱和脂肪酸富集工艺
将10g来自C.vulgaris的微藻油脂(含有二十碳五烯酸)、基于油脂质量200％的水，基于油脂质量0.6％的甲酸，置于适于一级或多级反应器中进行油脂的水解。控温100℃，0.8Mpa，反应3小时后，有效油脂到脂肪酸的转化率为99％，分离出的脂肪酸用于第二阶段酶反应器(装有基于单位油脂质量500个标准酶活的来源于南极假丝酵母Candida antarctica的脂肪酶)，酶反应器一侧连接无水甲醇罐，另一侧连接真空泵和冷凝器，控制体系中的真空为80MPa，冷凝器温度为14℃，酶反应器温度为30℃，甲醇罐温度为25℃，反应5小时，体系中脂肪酸到脂肪酸短链酯的转化率为99.6％。进一步在140-160℃，真空度6-10mmHg下，将碳链长(C10-C18)的脂肪酸短链酯分离出来，二十碳五烯酸短链酯则富集在塔釜中。。
实施例4多元不饱和脂肪酸富集工艺
将10g来自C.minutissima的微藻油脂(含有花生四烯酸，C20:4)、基于油脂质量400％的水，基于油脂质量1.0％的乙酸，置于适于一级或多级反应器中进行油脂的水解。控温150℃，1.8Mpa，反应4小时后，有效油脂到脂肪酸的转化率为98.8％，分离出的脂肪酸用于第二阶段酶反应器(装有基于单位油脂质量500个标准酶活的来源于米黑根毛霉Rhizomucor miehei的脂肪酶)，酶反应器一侧连接无水甲醇罐，另一侧连接真空泵和冷凝器控制体系中的真空为10MPa，冷凝器温度为15℃，酶反应器温度为40℃，甲醇罐温度为25℃，反应3小时，体系中脂肪酸到脂肪酸短链酯的转化率为99.5％。进一步在140-160℃，真空度6-10mmHg下，将碳链长(C10-C18)的脂肪酸短链酯分离出来，花生四烯酸短链酯则富集在塔釜中。
实施例5多元不饱和脂肪酸富集工艺
将10g来自T.fluviatilis的微藻油脂(含有花生四烯酸和二十碳五烯酸)、基于油脂质量400％的水，基于油脂质量0.5％的甲酸，置于适于一级或多级反应器中进行油脂的水解。控温150℃，1.2Mpa，反应3小时后，有效油脂到脂肪酸的转化率为99.5％，分离出的脂肪酸用于第二阶段酶反应器(装有基于单位油脂质量600个标准酶活的来源于南极假丝酵母的脂肪酶)，酶反应器一侧连接无水甲醇罐，另一侧连接真空泵和冷凝器，控制体系中的真空为25MPa，冷凝器温度为10℃，酶反应器温度为35℃，甲醇罐温度为25℃，反应3小时，体系中脂肪酸到脂肪酸短链酯的转化率为99.3％。进一步在140-160℃，真空度6-10mmHg下，将碳链长(C10-C18)的脂肪酸短链酯分离出来，花生四烯酸短链酯和二十碳五烯酸短链酯则富集在塔釜中。
实施例6多元不饱和脂肪酸富集工艺
将10g来自T.pseudonana的微藻油脂(含有二十二碳六烯酸(DHA，二十碳五烯酸和花生四烯酸)、基于油脂质量1000％的水，基于油脂质量0.5％的乙酸，置于适于一级或多级反应器中进行油脂的水解。控温120℃，1.5Mpa，反应4小时后，有效油脂到脂肪酸的转化率为99.6％，分离出的脂肪酸用于第二阶段酶反应器(装有基于单位油脂质量200个标准酶活的来源于南极假丝酵母的脂肪酶以及基于单位油脂质量300个标准酶活的来源于米黑根毛霉的脂肪酶)，酶反应器一侧连接无水乙醇罐，另一侧连接真空泵和冷凝器，控制体系中的真空为50MPa，冷凝器温度为15℃，酶反应器温度为40℃，乙醇罐温度为30℃，反应4小时，体系中脂肪酸到脂肪酸短链酯的转化率为99.5％。进一步在140-160℃，真空度6-10mmHg下，将碳链长(C10-C18)的脂肪酸短链酯分离出来，花生四烯酸短链酯、二十碳五烯酸短链酯和二十二碳六烯酸短链酯则富集在塔釜中。
实施例7多元不饱和脂肪酸富集工艺
将10g来自T.fluviatilis的微藻油脂(含有花生四烯酸和二十碳五烯酸)、基于油脂质量1000％的水，置于适于一级或多级反应器中进行油脂的水解。控温280℃，3.0Mpa，反应4小时后，有效油脂到脂肪酸的转化率为99.5％，分离出的脂肪酸用于第二阶段酶反应器(装有基于单位油脂质量300个标准酶活的来源于南极假丝酵母的脂肪酶以及基于单位油脂质量200个标准酶活的来源于米黑根毛霉的脂肪酶)，酶反应器一侧连接无水甲醇罐，另一侧连接真空泵和冷凝器，控制体系中的真空为60MPa，冷凝器温度为8℃，固定化酶反应器温度为35℃，乙醇罐温度为30℃，反应3小时，体系中脂肪酸到脂肪酸短链酯的转化率为99.2％。进一步在140-160℃，真空度6-10mmHg下，将碳链长(C10-C18)的脂肪酸短链酯分离出来，花生四烯酸短链酯和二十碳五烯酸短链酯则富集在塔釜中。
实施例8多元不饱和脂肪酸富集工艺
将10g来自Chlorella vulgaris微藻油脂(含有DHA，二十二碳六烯酸)、基于油脂质量100％的水，基于油脂质量0.5％的乙酸，置于适于一级或多级反应器中进行油脂的水解。控温160℃，1.5Mpa，反应5小时后，有效油脂到脂肪酸的转化率为99.3％，分离出的脂肪酸用于第二阶段酶反应器(装有基于单位油脂质量800个标准酶活的来源于米曲霉的脂肪酶)，酶反应器温度为20℃，甲醇和脂肪酸摩尔比为5：1，甲醇分别在反应0小时，1小时，2小时，3小时和4小时各加入1摩尔，反应过程用如图1所示的在线脱水(膜或分子筛)，反应4小时，体系中脂肪酸到脂肪酸短链酯的转化率为99.4％。进一步在140-160℃，真空度6-10mmHg下，将碳链长(C10-C18)的脂肪酸短链酯分离出来，二十二碳六烯酸短链酯则富集在塔釜中。
实施例9多元不饱和脂肪酸富集工艺
将10g来自Botryococcus sp.的微藻油脂(含有二十碳五烯酸和二十二碳六烯酸)、基于油脂质量100％的水，基于油脂质量0.8％的乙酸，置于适于一级或多级反应器中进行油脂的水解。控温180℃，2.2Mpa，反应3小时后，有效油脂到脂肪酸的转化率为98.5％，分离出的脂肪酸用于第二阶段酶反应器(装有基于单位油脂质量400个标准酶活的来源于米曲霉的脂肪酶)，酶反应器温度为25℃，甲醇和脂肪酸摩尔比为5：1，甲醇分别在反应0小时，1小时，2小时，3小时和4小时各加入1摩尔，反应过程用如图1所示的在线脱水(膜或分子筛)，反应3小时，体系中脂肪酸到脂肪酸短链酯的转化率为99.5％。进一步在140-160℃，真空度6-10mmHg下，将碳链长(C10-C18)的脂肪酸短链酯分离出来，二十碳五烯酸短链酯和二十二碳六烯酸短链酯则富集在塔釜中。
实施例10多元不饱和脂肪酸富集工艺
将10g来自C.vulgaris的微藻油脂(含有二十碳五烯酸)、基于油脂质量200％的水，基于油脂质量1％的甲酸，置于适于一级或多级反应器中进行油脂的水解。控温130℃，1.8Mpa，反应4小时后，有效油脂到脂肪酸的转化率为99％，分离出的脂肪酸用于第二阶段酶反应器(装有基于单位油脂质量500个标准酶活的来源于南极假丝酵母的脂肪酶)，酶反应器温度为35℃，甲醇和脂肪酸摩尔比为5：1，甲醇分别在反应0小时，1小时，2小时，3小时和4小时各加入1摩尔，反应过程用如图1所示的在线脱水(膜或分子筛)，反应4小时，体系中脂肪酸到脂肪酸短链酯的转化率为99.6％。进一步在140-160℃，真空度6-10mmHg下，将碳链长(C10-C18)的脂肪酸短链酯分离出来，二十碳五烯酸短链酯则富集在塔釜中。
实施例11多元不饱和脂肪酸富集工艺
将10g来自Botryococcus sp.的微藻油脂(含有二十碳五烯酸和二十二碳六烯酸)、基于油脂质量800％的水，基于油脂质量0.5％的甲酸，置于适于一级或多级反应器中进行油脂的水解。控温140℃，1.5Mpa，反应4小时后，有效油脂到脂肪酸的转化率为99.8％，分离出的脂肪酸用于第二阶段酶反应器(装有基于单位油脂质量600个标准酶活的来源于南极假丝酵母的脂肪酶)，酶反应器一侧连接无水乙醇罐，另一侧连接真空泵和冷凝器，控制体系中的真空为25MPa，冷凝器温度为10℃，酶反应器温度为35℃，甲醇罐温度为25℃，反应6小时，体系中脂肪酸到脂肪酸短链酯的转化率为99.5％。进一步在140-160℃，真空度6-10mmHg下，将碳链长(C10-C18)的脂肪酸短链酯分离出来，二十碳五烯酸短链酯和二十二碳六烯酸短链酯则富集在塔釜中。
实施例12多元不饱和脂肪酸富集工艺
将10g来自Botryococcus sp.的微藻油脂(含有二十碳五烯酸和二十二碳六烯酸)、基于油脂质量1000％的水，基于油脂质量1％的乙酸，置于适于一级或多级反应器中进行油脂的水解。控温120℃，1.5Mpa，反应3小时后，有效油脂到脂肪酸的转化率为99.7％，分离出的脂肪酸用于第二阶段酶反应器(装有基于单位油脂质量700个标准酶活的来源于米黑根毛霉的脂肪酶)，酶反应器一侧连接无水乙醇罐，另一侧连接真空泵和冷凝器，控制体系中的真空为25MPa，冷凝器温度为10℃，酶反应器温度为35℃，乙醇罐温度为25℃，反应8小时，体系中脂肪酸到脂肪酸短链酯的转化率为99.5％。进一步在140-160℃，真空度6-10mmHg下，将碳链长(C10-C18)的脂肪酸短链酯分离出来，二十碳五烯酸短链酯和二十二碳六烯酸短链酯则富集在塔釜中。
实施例13多元不饱和脂肪酸富集工艺
将10g来自Chlorella vulgaris微藻油脂(含有DHA，二十二碳六烯酸)、基于油脂质量1000％的水，置于适于一级或多级反应器中进行油脂的水解。控温300℃，3Mpa，反应4小时后，有效油脂到脂肪酸的转化率为99.6％，分离出的脂肪酸用于第二阶段酶反应器(装有基于单位油脂质量900个标准酶活的来源于米黑根毛霉的脂肪酶)，酶反应器一侧连接无水乙醇罐，另一侧连接真空泵和冷凝器，控制体系中的真空为15MPa，冷凝器温度为12℃，酶反应器温度为30℃，乙醇罐温度为25℃，反应6小时，体系中脂肪酸到脂肪酸短链酯的转化率为99.5％。进一步在140-160℃，真空度6-10mmHg下，将碳链长(C10-C18)的脂肪酸短链酯分离出来，二十二碳六烯酸短链酯则富集在塔釜中。
实施例14多元不饱和脂肪酸富集工艺
将10g来自T.pseudonana的微藻油脂(含有二十二碳六烯酸、二十碳五烯酸和花生四烯酸)、基于油脂质量1200％的水，基于油脂质量0.5％的甲酸，置于适于一级或多级反应器中进行油脂的水解。控温150℃，2.5Mpa，反应4小时后，有效油脂到脂肪酸的转化率为99.6％，分离出的脂肪酸用于第二阶段酶反应器(装有基于单位油脂质量400个标准酶活的来源于南极假丝酵母的脂肪酶以及基于单位油脂质量300个标准酶活的来源于米黑根毛霉的脂肪酶)，酶反应器一侧连接无水乙醇罐，另一侧连接真空泵和冷凝器，控制体系中的真空为30MPa，冷凝器温度为15℃，酶反应器温度为40℃，乙醇罐温度为30℃，反应7小时，体系中脂肪酸到脂肪酸短链酯的转化率为99.2％。进一步在140-160℃，真空度6-10mmHg下，将碳链长(C10-C18)的脂肪酸短链酯分离出来，二十二碳六烯酸短链酯、二十碳五烯酸短链酯和花生四烯酸短链酯则富集在塔釜中。
实施例15多元不饱和脂肪酸富集工艺
将10g来自T.fluviatilis的微藻油脂(含有花生四烯酸和二十碳五烯酸)、基于油脂质量400％的水，基于油脂质量0.8％的乙酸，置于适于一级或多级反应器中进行油脂的水解。控温140℃，1.8Mpa，反应3小时后，有效油脂到脂肪酸的转化率为98.8％，分离出的脂肪酸用于第二阶段酶反应器(装有基于单位油脂质量500个标准酶活的来源于米黑根毛霉的脂肪酶)，酶反应器温度为35℃，甲醇和脂肪酸摩尔比为5：1，甲醇分别在反应0小时，1小时，2小时，3小时和4小时各加入1摩尔，反应过程用如图1所示的在线脱水(膜或分子筛)，反应3小时，体系中脂肪酸到脂肪酸短链酯的转化率为99.5％。进一步在140-160℃，真空度6-10mmHg下，将碳链长(C10-C18)的脂肪酸短链酯分离出来，二十碳五烯酸短链酯和花生四烯酸短链酯则富集在塔釜中。
实施例16多元不饱和脂肪酸富集工艺
将10g来自Chlorella vulgaris微藻油脂(含有DHA，二十二碳六烯酸)、基于油脂质量400％的水，基于油脂质量0.5％的甲酸，置于适于一级或多级反应器中进行油脂的水解。控温160℃，1.2Mpa，反应5小时后，有效油脂到脂肪酸的转化率为99.5％，分离出的脂肪酸用于第二阶段酶反应器(装有基于单位油脂质量600个标准酶活的来源于南极假丝酵母的脂肪酶)，酶反应器温度为25℃，甲醇和脂肪酸摩尔比为4.5：1，甲醇分别在反应0小时加入0.5摩尔，在1小时，2小时，3小时和4小时各加入1摩尔，反应过程用如图1所示的在线脱水(膜或分子筛)，反应3小时，体系中脂肪酸到脂肪酸短链酯的转化率为99.3％。进一步在140-160℃，真空度6-10mmHg下，将碳链长(C10-C18)的脂肪酸短链酯分离出来，二十二碳六烯酸短链酯则富集在塔釜中。
实施例17多元不饱和脂肪酸富集工艺
将10g来自Botryococcus sp.的微藻油脂(含有二十碳五烯酸和二十二碳六烯酸)、基于油脂质量500％的水，基于油脂质量0.6％的乙酸，置于适于一级或多级反应器中进行油脂的水解。控温130℃，1.5Mpa，反应3小时后，有效油脂到脂肪酸的转化率为99.6％，分离出的脂肪酸用于第二阶段酶反应器(装有基于单位油脂质量700个标准酶活的来源于米黑根毛霉的脂肪酶)，酶反应器温度为30℃，甲醇和脂肪酸摩尔比为4.5：1，甲醇分别在反应0小时加入0.5摩尔，在1小时，2小时，3小时和4小时各加入1摩尔，反应过程用如图1所示的在线脱水(膜或分子筛)，反应4小时，体系中脂肪酸到脂肪酸短链酯的转化率为99.6％。进一步在140-160℃，真空度6-10mmHg下，将碳链长(C10-C18)的脂肪酸短链酯分离出来，二十碳五烯酸短链酯和二十二碳六烯酸短链酯则富集在塔釜中。
实施例18多元不饱和脂肪酸富集工艺
将10g来自Botryococcus sp.的微藻油脂(含有二十碳五烯酸和二十二碳六烯酸)、基于油脂质量800％的水，基于油脂质量0.5％的甲酸，置于适于一级或多级反应器中进行油脂的水解。控温120℃，1.59Mpa，反应6小时后，有效油脂到脂肪酸的转化率为99.7％，分离出的脂肪酸用于第二阶段酶反应器(装有基于单位油脂质量700个标准酶活的来源于米黑根毛霉的脂肪酶)，酶反应器温度为25℃，甲醇和脂肪酸摩尔比为4.5：1，甲醇分别在反应0小时加入0.5摩尔，在1小时，2小时，3小时和4小时各加入1摩尔，反应过程用如图1所示的在线脱水(膜或分子筛)，反应4小时，体系中脂肪酸到脂肪酸短链酯的转化率为99.5％。进一步在140-160℃，真空度6-10mmHg下，将碳链长(C10-C18)的脂肪酸短链酯分离出来，二十碳五烯酸短链酯和二十二碳六烯酸短链酯则富集在塔釜中。
实施例19多元不饱和脂肪酸富集工艺
将10g来自Botryococcus sp.的微藻油脂(含有二十碳五烯酸和二十二碳六烯酸)、基于油脂质量500％的水，实施例18中回收得到的甲酸，置于适于一级或多级反应器中进行油脂的水解。控温230℃，2Mpa，反应5小时后，有效油脂到脂肪酸的转化率为99.7％，分离出的脂肪酸用于第二阶段酶反应器(装有基于单位油脂质量700个标准酶活的来源于米黑根毛霉的脂肪酶)，酶反应器温度为25℃，甲醇和脂肪酸摩尔比为4.5：1，甲醇分别在反应0小时加入0.5摩尔，在1小时，2小时，3小时和4小时各加入1摩尔，反应过程用如图1所示的在线脱水(膜或分子筛)，反应4小时，体系中脂肪酸到脂肪酸短链酯的转化率为99.5％。进一步在140-160℃，真空度6-10mmHg下，将碳链长(C10-C18)的脂肪酸短链酯分离出来，二十碳五烯酸短链酯和二十二碳六烯酸短链酯则富集在塔釜中。
实施例20多元不饱和脂肪酸富集工艺
将10g来自Botryococcus sp.的微藻油脂(含有二十碳五烯酸和二十二碳六烯酸)、实施例17中水解完后得到的重相(含乙酸、甘油的水相)，置于适于一级或多级反应器中进行油脂的水解。控温260℃，2.8Mpa，反应5小时后，有效油脂到脂肪酸的转化率为99.7％，分离出的脂肪酸用于第二阶段酶反应器(装有基于单位油脂质量700个标准酶活的来源于米黑根毛霉的脂肪酶)，酶反应器温度为25℃，甲醇和脂肪酸摩尔比为4.5：1，甲醇分别在反应0小时加入0.5摩尔，在1小时，2小时，3小时和4小时各加入1摩尔，反应过程用如图1所示的在线脱水(膜或分子筛)，反应4小时，体系中脂肪酸到脂肪酸短链酯的转化率为99.5％。进一步在140-160℃，真空度6-10mmHg下，将碳链长(C10-C18)的脂肪酸短链酯分离出来，二十碳五烯酸短链酯和二十二碳六烯酸短链酯则富集在塔釜中。
虽然，上文中已经用一般性说明及具体实施方案对本发明作了详尽的描述，但在本发明基础上，可以对之作一些修改或改进，这对本领域技术人员而言是显而易见的。因此，在不偏离本发明精神的基础上所做的这些修改或改进，均属于本发明要求保护的范围。
Claims (10)
1.多元不饱和脂肪酸富集工艺，其特征在于，包括以下步骤：
步骤一：将含有多元不饱和脂肪酸的油脂完全水解成脂肪酸，并分离水解得到的脂肪酸；
步骤二：用脂肪酶催化水解得到的脂肪酸发生醇解反应，在酶促醇解反应过程中，通过控制短链醇流加和实行在线脱水，消除副产物水对脂肪酶和产物得率的影响，实现从脂肪酸到脂肪酸短链酯的转化；然后采用蒸馏，将多元不饱和脂肪酸的短链酯与其它脂肪酸短链酯分离开来，即可实现多元不饱和脂肪酸的富集。
2.根据权利要求1所述的富集工艺，其特征在于，步骤一中水解反应是指向一级或多级反应器中间歇或连续加入油脂和基于油脂质量50-1000％的水进行油脂的水解，反应在100-300℃，1.0-3.0Mpa下进行；优选地，水解反应是指向一级或多级反应器中间歇或连续加入油脂和基于油脂质量50-500％的水进行油脂的水解，反应在160-230℃，1.5-3Mpa下进行。
3.根据权利要求2所述的富集工艺，其特征在于，步骤一中水解完毕后的重相一起分离，多次回用。
4.根据权利要求1所述的富集工艺，其特征在于，步骤一中水解反应是指在短链有机酸存在下，向一级或多级反应器中间歇或连续加入油脂和基于油脂质量50-1000％的水进行油脂的水解，所述短链有机酸为甲酸或乙酸，按油脂质量0.1-1％添加，反应在100-300℃，1.0-3.0Mpa下进行。
5.根据权利要求4所述的富集工艺，其特征在于，步骤一中水解完毕后的短链有机酸单独分离，反复回用。
6.根据权利要求1所述的富集工艺，其特征在于，步骤二是将脂肪酸和基于单位油脂质量200-1000个酶活单位的脂肪酶装入一级或多级环流反应器中，通过脂肪酶催化脂肪酸与短链醇发生酯化反应，反应器温度控制在20-50℃，脂肪酸与短链醇的摩尔比为1：4-5，所述短链醇为甲醇、乙醇、丙醇或丁醇。
7.根据权利要求1所述的富集工艺，其特征在于，步骤二酶促醇解反应过程中，实行变速流加短链醇和在线脱水；所述在线脱水是指利用膜、分子筛或短链醇气提。
8.根据权利要求7所述的富集工艺，其特征在于，所述短链醇气提是将反应器一侧直接与装有无水短链醇的罐体相连，无水短链醇的温度为20-40℃，反应器的另一侧与真空泵连接，然后真空泵与冷凝器连接，将反应器中真空控制在10-100Mpa，冷凝器温度为5-15℃。
9.根据权利要求1-8任一项所述的富集工艺，其特征在于，所述脂肪酶包括来源于酵母、霉菌、细菌或其它微生物的脂肪酶；脂肪酶为单种脂肪酶或多种脂肪酶的组合。
10.根据权利要求1-8任一项所述的富集工艺，其特征在于，所述油脂为含有多元不饱和脂肪酸的生物油脂，包括植物油脂、动物油脂、废食用油、酸化油、油脂精练下脚料和微生物油脂。
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| CN109852642A (zh) * | 2019-03-30 | 2019-06-07 | 湖南万全裕湘生物科技有限公司 | 一种从微生物发酵得到的毛油中富集多不饱和脂肪酸的方法 |
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