CN110894514B - 一种无溶剂细胞催化制备环氧植物油的方法 - Google Patents
一种无溶剂细胞催化制备环氧植物油的方法 Download PDFInfo
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Abstract
本发明属于生物化工领域,涉及一种无溶剂细胞催化制备环氧植物油的方法。该方法包括:步骤B,将植物油与催化剂、游离脂肪酸混合,并加入过氧化氢溶液,搅拌,进行环氧化反应,得到环氧化反应粗产物;步骤C,将环氧化反应粗产物进行离心处理,除去水层,再将油层与催化剂继续搅拌混合,边抽真空边酯化,得到环氧植物油粗产物;步骤D,将环氧植物油粗产物进行离心处理,获得环氧植物油成品,并将下层催化剂回收后循环使用;其中,所述催化剂为非常规酵母菌的菌体。该方法环氧化反应在无溶剂条件下进行,且反应条件温和,副产物少,没有废弃物产生,催化剂成本低廉且可以重复利用,具有良好的工业化应用前景。
Description
技术领域
本发明属于生物化工领域,涉及一种无溶剂细胞催化制备环氧植物油的方法。
背景技术
传统的石油基邻苯二甲酸酯增塑剂在全球使用最为广泛。传统邻苯二甲酸酯类增塑剂的产量和消费量占增塑剂总产量和销售额的很大比例,但由于对人类健康和环境的潜在威胁,它们逐渐受到限制。国内外都制定并实施了严格的环境保护和安全法规。开发环保型无毒增塑剂和可生物降解的生物基增塑剂替代邻苯二甲酸酯一直是研究的热点。应用于电绝缘、食品包装以及医疗和保健产品的高稳定性、耐油性、抗迁移性的无毒绿色增塑剂正在不断被开发、生产和应用。
增塑剂是功能性添加剂,将增塑剂添加到聚合物中时,分子间的次价键力减弱,结晶度降低,分子链之间的相对运动增加,材料的可塑性得到改善。因此,增塑剂主要用于降低聚合物的硬度,软化温度,弹性模量和脆化温度,同时改善其柔韧性和伸长率。非邻苯二甲酸酯增塑剂的替代品目前主要包括柠檬酸酯、磷酸酯、聚酯、卤代烷烃,和环氧化合物。其中环氧化合物结构中的环氧基团可以吸收和中和PVC在光或热降解过程中释放的氯化氢,延迟PVC的连续分解,赋予PVC产品良好的光和热稳定性,并延长他们的使用寿命。
植物油作为可再生资源受到广泛的关注,可用于生产能源和化学品等,环氧化植物油已在工业规模上得到应用,并广泛用作生产聚氯乙烯(PVC)的增塑剂和稳定剂。环氧化植物油因其不饱和脂肪酸含量高,而具有高反应性,环氧基团的高反应性提供了进行固化反应的可能性,如应用多官能团胺类和酸酐等进行固化反应。环氧化大豆油已经用于新生物基热固性树脂的合成。
目前植物油的环氧化方法主要是化学法,主要应用Prilezhaev环氧化,在该反应中优选短链过氧酸,如通过乙酸与过氧化氢(H2O2)的原位反应制备,并用作催化剂。
CN 102850298中公开了一种不饱和脂肪酸环氧化应用复合稳定剂的方法,以有机酸和强酸的混酸作为催化剂,加入过氧酸复合稳定剂,催化不饱和化合物的环氧化。该方法种类较多稳定剂和酸的加入后期分离过程较为复杂。
US 2485160公开了一种油酸和亚油酸酯的环氧化方法,以甲酸为催化剂,通过调节反应温度来控制环氧化,24h环氧转化率达到88%。反应产物产生了废酸废水。
CN 103601703B公开了一种制备环氧化桐油甲基硬脂酸酯的方法,在固体酸催化剂和有机酸的作用下,通过环氧化反应合成环氧化桐酸甲酯。该方法产物中产生高腐蚀性废物。
CN 103224837公开了一种环氧大豆油的快速制备方法,体系中加入非水相有机溶剂,杂多酸相转移催化剂和界面活化剂聚乙二醇,反应结束后分离有机相减压蒸馏得到环氧大豆油。该方法反应过程较为繁琐能耗高。
化学法环氧化易产生高腐蚀性废物,也易导致环氧环开环、产物在酸性条件下聚合。酶法催化植物油的环氧化是应用较为广泛的一种方法,酶促环氧化具有与Prilezhaev反应(酸催化剂)类似的机制,其中游离脂肪酸充当“酸”以代替Prilezhaev反应中使用的强酸(乙酸或甲酸)。然后在过氧化步骤中将脂肪酸转化为过氧酸,在环氧化步骤中消耗,随后变回脂肪酸。
脂肪酶介导的环氧化存在最主要问题是H2O2使酶失活,植物油中双键含量越高需要越多的H2O2,越多的过氧化氢则对酶的活性产生考验,需要酶有较高的耐受性。
CN 104894175B公开了一种环氧植物油的方法,反应中以甘油为反应助剂,反应体系粘度大、能耗高,后期分离步骤较为繁琐。
WO/2010/098651公开了一种棕榈油的环氧化方法,反应中以Novozyme435为催化剂催化棕榈油的环氧化,以甲苯为溶剂反应16h转化率90%以上,但使用溶剂反应过程变得复杂。
CN105567758B公开了一种脂肪酸甲酯的环氧化方法,以酯酶为催化剂,催化脂肪酸甲酯的环氧化,得到环氧化脂肪酸甲酯。但酯酶成本较高。
Edgardo T Farinas等提出由细胞色素P450 BM-3 139-3催化的烯烃环氧化,证实细胞色素P450能作为环氧化催化,但细胞色素P450只适用于实验室研究,不适于大规模生产。
酶法催化环氧化虽然转化率较高,但是反应过程中存在着水解副反应,溶剂的加入使后期工艺流程变得复杂,不利于后期分离。目前脂肪酶介导的化学-酶促环氧化中应用最为广泛的酶是Novozymes435,但其成本较高无法工业化应用。而甲苯是一种常用的酶促环氧化溶剂,反应中加入甲苯,溶剂加入量大,反应体系复杂,后期分离步骤繁琐不利于工业化生产。
因此,目前存在的问题是在实际生产中亟需研究开发一种无溶剂的酶法环氧化方法,其反应条件温和,副产物少,且无污染,成本低,有利于工业化生产。
发明内容
本发明所要解决的技术问题是针对现有技术存在的缺陷提供一种无溶剂细胞催化制备环氧植物油的方法。该方法植物油环氧化过程在无溶剂加入的前提下进行,且其反应条件温和,副产物少,无污染,成本低,有利于工业化生产。
为此,本发明提供了一种无溶剂细胞催化制备环氧植物油的制备方法,其包括:
步骤B,将植物油与催化剂、游离脂肪酸混合,并加入过氧化氢溶液,搅拌,进行环氧化反应,得到环氧化反应粗产物;
步骤C,将环氧化反应粗产物进行离心处理,除去水层,再将油层与催化剂继续搅拌混合,边抽真空边酯化,得到环氧植物油粗产物;
步骤D,将环氧植物油粗产物进行离心处理,获得环氧植物油成品;
其中,所述催化剂为非常规酵母菌的菌体。
在本发明的一些实施例中,所述非常规酵母菌包括柠檬假丝酵母、热带假丝酵母、近平滑假丝酵母、喜橄榄假丝酵母、皱褶假丝酵母、解脂亚罗酵母中的一种或几种。
根据本发明,所述非常规酵母菌的菌体是将非常规酵母菌发酵产物进行离心处理,并将下层沉淀物冷冻干燥获得。
在本发明的一些实施例中,所述催化剂的添加量为植物油质量的5%-30%。
本发明中,所述过氧化氢溶液的加入方式为流加,且流加速率为0.5-2mL/h。
在本发明的一些实施例中,所述过氧化氢溶液中过氧化氢与植物油中所含双键的摩尔比为(0.5-3):1。
根据本发明,所述游离脂肪酸的添加量为植物油中所含双键摩尔数的1%-10%。
本发明中,所述游离脂肪酸包括油酸、亚油酸和亚麻酸中一种或几种。
在本发明的一些实施例中,在步骤B中,所述环氧化反应的温度为15-45℃。
在本发明的一些实施例中,在步骤B中,所述搅拌的速度在200rpm以上。
在本发明的一些实施例中,在步骤B中,环氧化反应的时间6-24h,优选为12-24h。
在本发明的一些实施例中,在步骤C中,所述酯化的反应温度为25-45℃。
在本发明的一些实施例中,在步骤C中,所述酯化的搅拌速度在200rpm以上。
在本发明的一些实施例中,在步骤C中,所述酯化的反应时间12-48h。
根据本发明的一些优选的实施方式,在步骤D中,将环氧植物油粗产物进行离心处理,获得环氧植物油成品,并将下层催化剂回收后循环使用。
本发明中,所述植物油包括亚麻油、大豆油、紫苏油、葵花籽油、花生油和菜籽油中的一种或几种。
与现有技术相比,本发明具有如下特性:
1、环氧化过程中,使用自产的发酵菌体,本发明发现此菌体具有强酯化性弱水解性的特点,且具有良好的过氧化氢耐受性,是一种性能优良的环氧化催化剂。在该过程中过氧化氢以流加的方式加入,使体系中的过氧化氢浓度在一个稳定的水平,有利于酶活的保持,使环氧能够持续的进行。本体系在15-45℃的低温状态下进行,菌体保持较高的活性的同时,降低整个反应体系的能耗,进一步提高了反应效果和目标产物的生成量,本发明制备的亚麻油的环氧转化率达到80%以上。
2、在反应结束后有少许的副反应水解发生,通过离心除去水层后,菌体可以继续催化酯化的发生,最终实现(酯化)体系中基本没有游离脂肪酸的存在。
3、本发明目标产物选择性高,反应过程中无溶剂加入,反应条件温和,副产物少,产物无污染,成本低有利于工业化生产。
具体实施方式
为使本发明容易理解,下面将结合具体实施方式来详细说明本发明。但在详细描述本发明前,应当理解本发明不限于描述的具体实施方式。还应当理解,本文中使用的术语仅为了描述具体实施方式,而并不表示限制性的。
在提供了数值范围的情况下,应当理解所述范围的上限和下限和所述规定范围中的任何其他规定或居间数值之间的每个居间数值均涵盖在本发明内。这些较小范围的上限和下限可以独立包括在较小的范围中,并且也涵盖在本发明内,服从规定范围中任何明确排除的限度。在规定的范围包含一个或两个限度的情况下,排除那些包括的限度之任一或两者的范围也包含在本发明中。
除非另有定义,本文中使用的所有术语与本发明所属领域的普通技术人员的通常理解具有相同的意义。虽然与本文中描述的方法和材料类似或等同的任何方法和材料也可以在本发明的实施或测试中使用,但是现在描述了优选的方法和材料。
Ⅰ.实施方案
如前所述,化学法环氧化易产生高腐蚀性废物,也易导致环氧环开环、产物在酸性条件下聚合。而酶法催化环氧化虽然转化率较高,但是反应过程中存在着水解副反应,溶剂的加入使后期工艺流程变得复杂,不利于后期分离。目前脂肪酶介导的化学-酶促环氧化反应成本较高无法工业化应用,并且,甲苯作为一种常用的酶促环氧化溶剂,反应中加入量大,反应体系复杂,后期分离步骤繁琐不利于工业化生产。鉴于此,本发明人对于环氧植物油制备工艺进行了大量的研究。
本发明人研究发现褶皱假丝酵母、解脂亚罗酵母等的发酵菌体具有强酯化性弱水解性的特点,且具有良好的过氧化氢耐受性,是一种性能优良的环氧化催化剂。以上述酵母菌的发酵菌体作为植物油环氧化催化剂,使得植物油环氧化反应可以在无溶剂条件下进行,且其反应条件温和,副产物少,且无污染,成本低,有利于工业化生产。本发明正是基于上述发现完成的。
因此,本发明所提供的无溶剂细胞催化制备环氧植物油的方法包括:
步骤B,搅拌条件下,将植物油与催化剂、游离脂肪酸混合,并加入过氧化氢溶液,进行环氧化反应,得到环氧化反应粗产物;
步骤C,将环氧化反应粗产物进行离心处理,除去水层,再在搅拌条件下,将油层与催化剂继续混合,边抽真空边酯化,得到环氧植物油粗产物;
步骤D,将环氧植物油粗产物进行离心处理,获得环氧植物油成品。
如前所述,本发明人研究发现褶皱假丝酵母、解脂亚罗酵母等的发酵菌体具有强酯化性弱水解性的特点,且具有良好的过氧化氢耐受性,是一种性能优良的环氧化催化剂。以上述酵母菌的发酵菌体作为植物油环氧化催化剂,使得植物油环氧化反应可以在无溶剂条件下进行,且其反应条件温和,副产物少,且无污染,成本低。因此,本发明中,所述催化剂为非常规酵母菌的菌体。
具体地,所述非常规酵母菌包括柠檬假丝酵母(Candida citrea)(例如,菌种保藏编号为CGMCC 2.2051,CGMCC 2.1771的柠檬假丝酵母)、热带假丝酵母(Candidatropicalis)(例如,菌种保藏编号为CGMCC 2.3967,CGMCC 2.1368,CGMCC 2.1365,CGMCC2.1202的热带假丝酵母)、近平滑假丝酵母(Candida parapsilosis)(例如,菌种保藏编号为CGMCC 2.1286,CGMCC 2.1354,CGMCC 2.1637,CGMCC 2.1740,CGMCC 2.3921的近平滑假丝酵母)、喜橄榄假丝酵母(Candida oleophila)(例如,菌种保藏编号为CGMCC 2.1734,CGMCC 2.1735,CGMCC 2.1736,CGMCC 2.1737,CGMCC 2.1738的喜橄榄假丝酵母)、皱褶假丝酵母(Candida rugosa)(例如,菌种保藏编号为CGMCC2.2937,CGMCC 2.2940,CGMCC2.3009,CGMCC2.3059,CGMCC2.3062的皱褶假丝酵母)、解脂亚罗酵母(Yarrowia lipolytica,又称为亚罗解脂耶氏酵母或亚罗解脂酵母)(例如,菌种保藏编号为CGMCC2.1556,CGMCC2.1319,CGMCC2.1300的亚罗解脂耶氏酵母)等中的一种或几种。
根据本发明,所述非常规酵母菌的菌体是将非常规酵母菌的发酵产物进行离心处理,并将下层沉淀物冷冻干燥获得。
在本发明的一些实施例中,所述催化剂的添加量为植物油质量的5%-30%,优选为30%。
本发明人经过研究认为,植物油环氧化过程中,一是针对植物油中不饱和脂肪酸含量较多,双键含量高引起过氧化氢的需求量高,而高含量的过氧化氢必然会对酶的活力产生考验,在反应中保持酶的活性是重点。二是降低副反应的产生即甘油三酯的水解,使反应过程更简便,利于后期反应的回收。因此,在本发明步骤B的反应过程中,过氧化氢以流加的方式加入,且流加速率为0.5-2mL/h,使体系中的过氧化氢浓度在一个稳定的水平,有利于酶活的保持,使环氧能够持续的进行。
在一些具体实施例中,体系稳定5分钟后,以注射泵流加过氧化氢溶液。此处所述“体系稳定”是指原料温度上升到设定值(即环氧化反应温度)。
在本发明的一些实施例中,所述过氧化氢溶液中过氧化氢与植物油中所含双键的摩尔比为(0.5-3):1,优选为(1-2):1,进一步优选为1:1。
本发明中对于过氧化氢溶液的浓度没有特别的限制,只要能够满足过氧化氢与植物油中所含双键的配比要求即可,例如,可以采用市售浓度为30wt%的过氧化氢溶液。
根据本发明方法,在步骤B中,所述搅拌的速度在200rpm以上,所述环氧化反应的温度为15-45℃,优选为25-35℃;环氧化反应的时间6-24h,优选为12-24h,进一步优选为12h。
本发明人研究发现,本发明中环氧化反应在20-40℃的低温状态下进行,菌体保持较高的活性的同时,降低整个反应体系的能耗,进一步提高了反应效果和目标产物的生成量,本发明制备的亚麻油的环氧转化率达到80%以上。
容易理解的是,所述游离脂肪酸在步骤B的环氧化反应过程中,起到介导植物油环氧化反应的作用,所述游离脂肪酸的添加量为植物油中所含双键摩尔数的1%-10%,优选为5%-10%,进一步优选为5%。
本发明中对于游离脂肪酸的来源没有特别的限制,例如,可以采用市售或自制的游离脂肪酸。
本发明中,所述游离脂肪酸包括油酸、亚油酸和亚麻酸中一种或几种,优选为油酸或油酸、亚油酸和亚麻酸的混合物,且在油酸、亚油酸和亚麻酸的混合物中油酸与亚油酸和亚麻酸的质量比为(1-2):(1-2):(1-5),优选为2:2:5。
在本发明步骤C中,在反应结束后有少许的副反应水解发生,通过离心除去水层后,菌体可以继续催化酯化的发生,最终实现体系中基本没有游离脂肪酸的存在。
根据本发明,在步骤C中,所述酯化的搅拌速度在200rpm以上,优选为200rpm;所述酯化的反应温度为25-45℃,优选为25-40℃,进一步优选为40℃;所述酯化的反应时间12-48h,优选为48h。
在本发明的一些优选的实施方式中,在步骤D中,将环氧植物油粗产物进行离心处理,获得环氧植物油成品,并将下层催化剂回收后循环使用。试验结果表明,本发明中作为催化剂的非常规酵母菌的菌体可回收后循环使用,且可循环使用3次以上。
本发明中,所述植物油包括亚麻油、大豆油、紫苏油、葵花籽油、花生油和菜籽油中的一种或几种。
本发明中所述用语“酵母”与“酵母菌”可以互换使用。
在本发明的一些具体实施例中,以解脂亚罗酵母的菌体为催化剂制备环氧化植物油,包括以下步骤:
(1)解脂亚罗酵母的发酵产物离心,下层沉淀物冷冻干燥得到菌体,以此菌体为催化剂,所述的催化剂菌体是解脂亚罗酵母的发酵产物,具有强酯化活力弱水解活力的特性,低温条件下反应抑制了其水解活性。本发明发现该菌体有较强酯化活力较弱水解活力的同时,还具有良好的环氧化催化性能,对过氧化氢具有良好的耐受性,并且成本低廉。
(2)在植物油中加入一定浓度的过氧化氢和菌体进行环氧化反应,该过程是细胞催化环氧化过程,反应时间6-24h,反应在低温环境下进行,反应结束后,得到环氧化反应粗产物。
(3)将环氧植物油粗产物进行离心处理,除去水层,将油层与菌体继续混合抽真空酯化反应,得到基本不含游离酸的环氧植物油,并回收菌体冻干后重新循环使用。
步骤(2)所述环氧化反应的温度15-45℃,搅拌速度200rpm以上,反应时间6-24h.
所述过氧化氢的浓度为30%,其添加方式为流加,添加速率为0.5-2mL/h,过氧化氢与植物油中双键的摩尔比为0.5:1-3:1。
所述催化剂菌体的添加方式为一次性加入,添加量为植物油质量的5%-30%。
所述游离脂肪酸的添加量为植物油中所含双键摩尔数的1%-10%。
步骤(3)所述酯化反应的温度25-45℃,搅拌速度200rpm以上,反应时间12-48h。
所述酯化结束后离心,得到环氧植物油,分离下层菌体回收循环使用。
本发明中所涉及的相关参数检测和计算方法如下:
(1)植物油中双键含量测定方法:
将植物油甲酯化后利用赛默飞TRACE1300气相色谱仪(色谱柱为RTX-WAX)进行气相分析,得出植物油中不同种类脂肪酸的相对含量,进而推得植物油中总双键摩尔数,即,
其中,w为植物油分子量;a为油酸含量;b为亚油酸含量;c为亚麻酸含量;92为丙三醇分子量。
(2)参照GB1677-81增塑剂环氧值的测定来测定环氧化值。
其中,V为空白试验消耗氢氧化钠标准溶液的量,单位为mL;
V1为试样试验消耗氢氧化钠标准溶液的量;单位为mL;
V2为试样中测定酸值消耗氢氧化钠标准溶液的量,单位为mL;
N为氢氧化钠标准溶液的当量浓度,单位为mol/L;
W试样重量,单位为g;
G为测定酸值时试样的重量,单位为g;
0.016为氧的毫克当量。
(3)双键转化率按照下式进行理论计算:
上式中:
转化双键含量等于环氧值中氧的物质的量,单位为mol;
理论双键含量即植物油中总双键含量由“本发明中所涉及的相关参数检测和计算方法”中“(1)植物油中双键含量测定方法”得出,单位为mol。
Ⅱ.实施例
为使本发明更加容易理解,下面将结合实施例来进一步详细说明本发明,这些实施例仅起说明性作用,并不局限于本发明的应用范围。本发明中所使用的原料或组分若无特殊说明均可以通过商业途径或常规方法获得。
实施例1:
将25g亚麻油与解脂亚罗酵母的菌体混合在100mL圆底烧瓶里,菌体添加量为亚麻油质量的30%,体系稳定5分钟后,以注射泵流加浓度30%的过氧化氢,流速为1mL/h,过氧化氢与双键的摩尔比为1:1,游离脂肪酸的添加量为原料油双键摩尔量的5%,温度设为25℃,200rpm转速,反应12h,反应结束后离心,分为三层分别是油层、水层和菌体层,除去水层后抽真空,在40℃继续酯化,在48h之后游离脂肪酸的含量降低到5%以下,取油层测定其环氧值为8.7,双键转化率为80%,回收菌体冻干后继续使用,得到了环氧亚麻油。
实施例2:
将25g亚麻油与热带假丝酵母的菌体混合在100mL圆底烧瓶里,菌体添加量为亚麻油质量的30%,体系稳定后,以注射泵流加浓度30%的过氧化氢,流速为2mL/h,过氧化氢与双键的摩尔比为1:1,游离脂肪酸的添加量为双键摩尔量的5%,温度设为25℃,200rpm转速,反应12h,反应结束后离心,分为三层分别为油层、水层和菌体层,除去水层后抽真空,在40℃继续酯化,在48h之后游离脂肪酸的含量降低到5%以下,取油层测定其环氧值为5.5,双键转化率为50%,回收菌体冻干后继续使用。
实施例3:
将25g亚麻油与皱褶假丝酵母的菌体混合在100mL圆底烧瓶里,菌体添加量为亚麻油质量的30%,体系稳定后,以注射泵流加浓度30%的过氧化氢,流速为1mL/h,过氧化氢与双键的摩尔比为2:1,游离脂肪酸的添加量为双键摩尔量的5%,温度设为25℃,200rpm转速,反应12h,反应结束后离心,分为三层分别为油层、水层和菌体层,除去水层后抽真空,在40℃继续酯化,在48h之后游离脂肪酸的含量降低到5%以下,取油层测定其环氧值为4.7,双键转化率为43%,回收菌体冻干后继续使用。
实施例4:
将25g亚麻油与解脂亚罗酵母的菌体混合在100mL圆底烧瓶里,菌体添加量为亚麻油质量的30%,体系稳定后,以注射泵流加浓度30%的过氧化氢,流速为1mL/h,过氧化氢与双键的摩尔比为1:1,游离脂肪酸的添加量为双键摩尔量的1%,温度设为25℃,200rpm转速,反应12h,反应结束后离心,分为三层分别为油层、水层和菌体层,除去水层后抽真空,在40℃继续酯化,在48h之后游离脂肪酸的含量降低到5%以下,取油层测定其环氧值为6.7,双键转化率为61%,回收菌体冻干后继续使用。
实施例5:
将25g亚麻油与解脂亚罗酵母的菌体混合在100mL圆底烧瓶里,菌体添加量为亚麻油质量的30%,体系稳定后,以注射泵流加浓度30%的过氧化氢,流速为1mL/h,过氧化氢与双键的摩尔比为1:1,游离脂肪酸的添加量为双键摩尔量的5%,温度设为45℃,200rpm转速,反应12h,反应结束后离心,分为三层分别为油层、水层和菌体层,除去水层后抽真空,在40℃继续酯化,在48h之后游离脂肪酸的含量降低到5%以下,取油层测定其环氧值为6.4,双键转化率为58%,回收菌体冻干后继续使用。
实施例6:
将25g亚麻油与解脂亚罗酵母的菌体混合在100mL圆底烧瓶里,菌体添加量为亚麻油质量的30%,体系稳定后,以注射泵流加浓度30%的过氧化氢,流速为0.6mL/h,过氧化氢与双键的摩尔比为1:1,游离脂肪酸的添加量为双键摩尔量的5%,温度设为25℃,200rpm转速,反应12h,反应结束后离心,分为三层分别为油层、水层和菌体层,取油层测定其环氧值为6.8,双键转化率为62%,除去水层后抽真空,在40℃继续酯化,在48h之后游离脂肪酸的含量降低到5%以下,回收菌体冻干后继续使用,得到了环氧亚麻油。
实施例7:
将25g大豆油与解脂亚罗酵母的菌体混合在100mL圆底烧瓶里,菌体添加量为大豆油质量的30%,体系稳定后,以注射泵流加浓度30%的过氧化氢,流速为1mL/h,过氧化氢与双键的摩尔比为1:1,游离脂肪酸的添加量为双键摩尔量的5%,温度设为25℃,反应12h,反应结束后离心,分为三层分别为油层、水层和菌体层,取油层测定其环氧值为5.6,双键转化率为75%,除去水层后抽真空,在40℃继续酯化,在48h之后游离脂肪酸的含量降低到5%以下,回收菌体冻干后继续使用,得到环氧大豆油。
试验结果表明,本发明中作为催化剂的解脂亚罗酵母的菌体可回收后循环使用,且可循环使用3次以上。
应当注意的是,以上所述的实施例仅用于解释本发明,并不构成对本发明的任何限制。通过参照典型实施例对本发明进行了描述,但应当理解为其中所用的词语为描述性和解释性词汇,而不是限定性词汇。可以按规定在本发明权利要求的范围内对本发明做出修改,以及在不背离本发明的范围和精神内对本发明进行修订。尽管其中描述的本发明涉及特定的方法、材料和实施例,但是并不意味着本发明限于其中公开的特定例,相反,本发明可扩展至其他所有具有相同功能的方法和应用。
Claims (4)
1.一种无溶剂细胞催化制备环氧植物油的方法,其包括:
步骤B,将植物油与催化剂、游离脂肪酸混合,并加入过氧化氢溶液,搅拌,进行环氧化反应,得到环氧化反应粗产物;
步骤C,将环氧化反应粗产物进行离心处理,除去水层,再将油层与催化剂继续搅拌混合,边抽真空边酯化,得到环氧植物油粗产物;
步骤D,将环氧植物油粗产物进行离心处理,获得环氧植物油成品;
其中,所述催化剂为非常规酵母菌的菌体,所述非常规酵母菌为解脂亚罗酵母;所述植物油为亚麻油或大豆油;所述过氧化氢溶液的加入方式为流加;
在步骤B中,所述环氧化反应的温度为25℃,所述搅拌的速度在200rpm,环氧化反应的时间为12h;
在步骤C中,所述酯化的反应温度为40℃;所述酯化的搅拌速度在200rpm;所述酯化的反应时间48h;
所述催化剂的添加量为植物油质量的30%;
所述过氧化氢溶液的流加速率为0.5-2mL/h;所述过氧化氢溶液中过氧化氢与植物油中所含双键的摩尔比为(0.5-3):1;
所述游离脂肪酸的添加量为植物油中所含双键摩尔数的1%-10%。
2.根据权利要求1所述的方法,其特征在于,所述非常规酵母菌的菌体是将非常规酵母菌的发酵产物进行离心处理,并将下层沉淀物冷冻干燥获得。
3.根据权利要求1所述的方法,其特征在于:所述游离脂肪酸包括油酸、亚油酸和亚麻酸中一种或几种。
4.根据权利要求1-3中任意一项所述的方法,其特征在于:在步骤D中,将环氧植物油粗产物进行离心处理,获得环氧植物油成品,并将下层催化剂回收后循环使用。
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