CN110511966A - 短链脂肪酸甘油酯的制备方法 - Google Patents

Abstract

本申请公开了一种短链脂肪酸甘油酯的制备方法。包括以下步骤：(1)将固态发酵副产物黄水进行离心处理；(2)将离心所得上清液过滤；(3)将过滤所得滤液经减压蒸馏浓缩后加入酸性水处理剂，再次进行减压蒸馏萃取，馏出液即为富集后的短链脂肪酸水溶液；(4)将短链脂肪酸水溶液进行精馏，得纯化后的短链脂肪酸溶液；(5)将短链脂肪酸溶液在红曲酯化酶作用下与天然甘油进行酯化反应，得短链脂肪酸甘油酯混合溶液；(6)将短链脂肪酸甘油酯混合溶液通过分子蒸馏精制，得产品。本发明的工艺先进、合理，效率高、实用性强，对酿酒副产物黄水进行了高值化利用，减少了资源浪费及环境压力。

Description

短链脂肪酸甘油酯的制备方法

技术领域

本申请涉及食品化学领域，具体而言，涉及一种短链脂肪酸甘油酯的制备方法。

背景技术

传统固态发酵酿酒过程中，糟醅的浸出水由上层不断向窖底渗漏，易造成底层料醅水分增加，为了提高酒的质量和蒸馏效率，必须将这部分水从料醅中分离出来，这部分水即为黄水。黄水是酿酒固态发酵过程中的副产物，是营养物质在微生物系的作用下，经过复杂反应形成的各类代谢产物，其中含有含氮化合物、醇、酯类及大量短链脂肪酸。黄水的加工应用一直是白酒界研究的热点，作为大曲酒的副产物，如果将其直接排入环境，不仅会造成严重的环境污染，还有产生一定的负面效应。因此，如何将黄水综合利用，变废为宝，是目前浓香白酒企业面临的一个挑战。近年来，关于黄水资源的再利用开展了不少研究，主要包括初加工后用于白酒勾兑，用于窖养、培养人工窖泥和拌糟醅回窖发酵，利用黄水酿造食醋，提取黄水中的乳酸或者制备乳酸钙、复合有机钙，用作食品防腐剂等。而关于黄水中短链脂肪酸的综合利用研究几乎没有。

短链脂肪酸(short-chain fatty acids，SCFAs)也称挥发性脂肪酸，是碳原子数为1-6的有机脂肪酸，主要包括乙酸、丙酸、丁酸等。目前，关于SCFAs与人体健康的研究日益增多，因为SCFAs被后肠迅速吸收后，既储存了能量又降低了渗透压，并且SCFAs对于维持大肠的正常功能和结肠上皮细胞的形态和功能具有重要作用。SCFAs还可以促进结肠对钠的吸收，促进肠上皮细胞的增殖与粘膜生长，是肠粘膜的重要营养素，SCFAs对于大肠的代谢和功能起重要作用。虽然SCFAs具有极其重要的生理功能，但是因其结构问题，口服存在药代动力学缺陷，即不能全过胃，难以到达靶向部位大肠发挥作用。大量研究发现，SCFAs存在另一种更有利的天然形式-甘油酯形式，甘油酯形式在胃中保持完整，在肠道内被胰脂肪酶酶解释放SCFAs，继而发挥重要生理功能。

目前，固态发酵酿酒企业多将副产品黄水直接废弃，造成资源浪费的同时给环保带来压力，且关于黄水中大量短链脂肪酸的应用开发鲜有报道，同时当前SCFAs甘油酯产品多为化工原料合成，且纯度较低，限制了在健康等领域的应用。

发明内容

本申请的主要目的在于提供一种以传统固态发酵酿酒过程中产生的黄水副产物为原料制备短链脂肪酸甘油酯的方法。

为了实现上述目的，本申请提供了以下技术方案：

一种短链脂肪酸甘油酯的制备方法，包括以下步骤：

(1)离心：将固态发酵副产物黄水进行离心处理；

(2)过滤：将步骤(1)所得离心上清液进行过滤；

(3)萃取、富集：将步骤(2)过滤所得滤液经减压蒸馏浓缩后加入酸性水处理剂，再次进行减压蒸馏萃取，馏出液即为富集后的短链脂肪酸水溶液；

(4)精馏：将步骤(3)所得短链脂肪酸水溶液进行精馏，得纯化后的短链脂肪酸溶液；

(5)酯化：将步骤(4)所得短链脂肪酸溶液在红曲酯化酶作用下与天然甘油进行酯化反应，得短链脂肪酸甘油酯混合溶液；

(6)精制：将步骤(5)所得短链脂肪酸甘油酯混合溶液通过分子蒸馏精制，得纯度大97.0％的短链脂肪酸甘油酯产品。

进一步地，步骤(1)中的离心方式为管式离心，转速为10000-12000r/min，离心流量为500-1000L/h。

进一步地，步骤(2)中的过滤方式为板框过滤、陶瓷膜过滤或超滤。

进一步地，步骤(3)中的酸性水处理剂为有机酸、柠檬酸或酒石酸。

进一步地，步骤(4)中的精馏工艺为超重力精馏、旋转带精馏或板式精馏塔精馏。

进一步地，步骤(5)中的红曲酯化酶是从优质大曲中分离筛选的菌株经培养产酶制备而得。

进一步地，步骤(5)中的红曲酯化酶酯化条件为：酯化酶用量60-65g/kg，催化温度33-35℃，催化pH为3.0-3.5，底物浓度为1-5％。

进一步地，步骤(6)中的分子蒸馏精制条件为：蒸发温度为120-195℃，进料流量为500-800L，进料温度为65-85℃，冷凝温度为35-65℃。

进一步地，步骤(3)中的酸性水处理剂的加入量为20-55g/L。

进一步地，步骤(2)中过滤的膜精度为0.05-0.1μm。

本发明的有益效果在于：

本发明综合利用了传统固态发酵酿酒副产物黄水为主要原料，进行短链脂肪酸甘油酯产品的制备，为酿酒副产物黄水的高值化应用开拓了新的领域，且工艺步骤先进、合理，终产品纯度高，所用原料均为天然原料，提高了产品应用价值。

本发明与现有技术相比，具有工艺先进、合理，效率高、实用性强，对酿酒副产物黄水进行了高值化利用，减少了资源浪费及环境压力。

具体实施方式

为了使本技术领域的人员更好地理解本申请方案，下面将对本申请实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本申请一部分的实施例，而不是全部的实施例。基于本申请中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都应当属于本申请保护的范围。

下面将结合实施例来详细说明本申请。

实施例1

一种短链脂肪酸甘油酯的制备方法，包括以下步骤：

(1)离心：将固态发酵副产物黄水进行管式离心，转速10000r/min，离心流量500L/h；

(2)过滤：将步骤(1)所得离心上清液进行陶瓷膜过滤，膜精度0.1μm，过滤压力0.25MPa，过滤流量500L/h；

(3)萃取、富集：将步骤(2)过滤所得滤液进行减压蒸馏浓缩，蒸馏温度55℃，真空度10mbar；蒸馏浓缩后加入有机酸20g/L，再次进行减压蒸馏，馏出液即为富集后的短链脂肪酸水溶液；

(4)精馏：将步骤(3)所得短链脂肪酸水溶液进行超重力精馏，精馏条件为原料液流量500L/h，原料液质量分数为20％，从旋转填料床转速为500r/min，回流比为1.0，得纯化后的短链脂肪酸溶液；

(5)酯化：将步骤(4)所得短链脂肪酸溶液在红曲酯化酶作用下与天然甘油进行酯化反应，酯化酶用量为65g/kg，催化温度33℃，催化pH为3.1，底物浓度为4％，得短链脂肪酸甘油酯混合溶液；

(6)精制：将步骤(5)所得短链脂肪酸甘油酯混合溶液通过分子蒸馏精制，蒸发温度为128℃，进料流量为500L/h，进料温度为65℃，冷凝温度为35℃，即得纯度大于97％的短链脂肪酸甘油酯产品三乙酸甘油酯。

实施例2

一种短链脂肪酸甘油酯的制备方法，包括以下步骤：

(1)离心：将固态发酵副产物黄水进行管式离心，转速11000r/min，离心流量600L/h；

(2)过滤：将步骤(1)所得离心上清液进行陶瓷膜过滤，膜精度0.1μm，过滤压力0.2MPa，过滤流量600L/h；

(3)萃取、富集：将步骤(2)过滤所得滤液进行减压蒸馏浓缩，蒸馏温度60℃，真空度8mbar；蒸馏浓缩后加入柠檬酸40g/L，再次进行减压蒸馏，馏出液即为富集后的短链脂肪酸水溶液；

(4)精馏：将步骤(3)所得短链脂肪酸水溶液进行旋转带精馏，精馏条件为原料液流量600L/h，温度为280℃，得纯化后的短链脂肪酸溶液；

(5)酯化：将步骤(4)所得短链脂肪酸溶液在红曲酯化酶作用下与天然甘油进行酯化反应，酯化酶用量为60g/kg，催化温度34℃，催化pH为3.5，底物浓度为5％，得短链脂肪酸甘油酯混合溶液；

(6)精制：将步骤(5)所得短链脂肪酸甘油酯混合液通过分子蒸馏精制，蒸发温度为155℃，进料流量为600L/h，进料温度为60℃，冷凝温度为35℃，即得纯度大于97％的短链脂肪酸甘油酯产品三丙酸甘油酯。

实施例3

一种短链脂肪酸甘油酯的制备方法，包括以下步骤：

(1)离心：将固态发酵副产物黄水进行管式离心，转速12000r/min，离心流量500L/h；

(2)过滤：将步骤(1)所得离心上清液进行超滤膜过滤，膜精度0.05μm，过滤压力1.0MPa，过滤流量500L/h；

(3)萃取、富集：将步骤(2)过滤所得滤液进行减压蒸馏浓缩，蒸馏温度60℃，真空度8mbar；蒸馏浓缩后加入酒石酸55g/L，再次进行减压蒸馏，馏出液即为富集后的短链脂肪酸水溶液；

(4)精馏：将步骤(3)所得短链脂肪酸水溶液进行板式精馏塔精馏，精馏条件为加热温度80℃，回流比为5:1，塔顶温度57℃，得纯化后的短链脂肪酸溶液；

(5)酯化：将步骤(4)所得短链脂肪酸溶液在红曲酯化酶作用下与天然甘油进行酯化反应，酯化酶用量为65g/kg，催化温度35℃，催化pH为3.0，底物浓度为4.5％，得短链脂肪酸甘油酯混合溶液；

(6)精制：将步骤(5)所得短链脂肪酸甘油酯混合溶液通过分子蒸馏精制，蒸发温度为139℃，进料流量为500L/h，进料温度为68℃，冷凝温度为35℃，即得纯度大于97％的短链脂肪酸甘油酯产品三丁酸甘油酯。

实施例4

一种短链脂肪酸甘油酯的制备方法，包括以下步骤：

(1)离心：将固态发酵副产物黄水进行管式离心，转速11000r/min，离心流量600L/h；

(2)过滤：将步骤(1)所得离心上清液进行板框过滤，膜精度0.1μm，过滤压力0.25MPa，过滤流量500L/h；

(3)萃取、富集：将步骤(2)过滤所得滤液进行减压蒸馏浓缩，蒸馏温度55℃，真空度10mbar；蒸馏浓缩后加入有机酸20g/L，再次进行减压蒸馏，馏出液即为富集后的短链脂肪酸水溶液；

(4)精馏：将步骤(3)所得短链脂肪酸水溶液进行超重力精馏，精馏条件为原料液流量500L/h，原料液质量分数为20％，从旋转填料床转速为500r/min，回流比为1.0，得纯化后的短链脂肪酸溶液；

(5)酯化：将步骤(4)所得短链脂肪酸溶液在红曲酯化酶作用下与天然甘油进行酯化反应，酯化酶用量为60g/kg，催化温度34℃，催化pH为3.2，底物浓度为4.6％，得短链脂肪酸甘油酯混合溶液；

(6)精制：将步骤(5)所得短链脂肪酸甘油酯混合溶液通过分子蒸馏精制，蒸发温度为147℃，进料流量为600L/h，进料温度为70℃，冷凝温度为35℃，即得纯度大于97％的短链脂肪酸甘油酯产品三乙酸甘油酯。

对所公开的实施例的上述说明，本领域技术人员应当理解，在本发明的基础上，通过增加或改进离心、过滤、精馏、精制等设备工艺，本发明还可以制备纯度更高的短链脂肪酸甘油酯产品。同样或类似的技术方案，也应落入本发明的保护范围之内。

以上所述仅为本申请的优选实施例而已，并不用于限制本申请，对于本领域的技术人员来说，本申请可以有各种更改和变化。凡在本申请的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本申请的保护范围之内。

Claims (10)

1.一种短链脂肪酸甘油酯的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：

(1)离心：将固态发酵副产物黄水进行离心处理；

(2)过滤：将步骤(1)所得离心上清液进行过滤；

(3)萃取、富集：将步骤(2)过滤所得滤液经减压蒸馏浓缩后加入酸性水处理剂，再次进行减压蒸馏萃取，馏出液即为富集后的短链脂肪酸水溶液；

(4)精馏：将步骤(3)所得短链脂肪酸水溶液进行精馏，得纯化后的短链脂肪酸溶液；

(5)酯化：将步骤(4)所得短链脂肪酸溶液在红曲酯化酶作用下与天然甘油进行酯化反应，得短链脂肪酸甘油酯混合溶液；

(6)精制：将步骤(5)所得短链脂肪酸甘油酯混合溶液通过分子蒸馏精制，得纯度大97.0％的短链脂肪酸甘油酯产品。

2.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于，步骤(1)中的离心方式为管式离心，转速为10000-12000r/min，离心流量为500-1000L/h。

3.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于，步骤(2)中的过滤方式为板框过滤、陶瓷膜过滤或超滤。

4.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于，步骤(3)中的酸性水处理剂为有机酸、柠檬酸或酒石酸。

5.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于，步骤(4)中的精馏工艺为超重力精馏、旋转带精馏或板式精馏塔精馏。

6.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于，步骤(5)中的红曲酯化酶是从优质大曲中分离筛选的菌株经培养产酶制备而得。

7.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于，步骤(5)中的红曲酯化酶酯化条件为：酯化酶用量60-65g/kg，催化温度33-35℃，催化pH为3.0-3.5，底物浓度为1-5％。

8.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于，步骤(6)中的分子蒸馏精制条件为：蒸发温度为120-195℃，进料流量为500-800L，进料温度为65-85℃，冷凝温度为35-65℃。

9.根据权利要求4所述的制备方法，其特征在于，步骤(3)中的酸性水处理剂的加入量为20-55g/L。

10.根据权利要求3所述的制备方法，其特征在于，步骤(2)中过滤的膜精度为0.05-0.1μm。