CN113939589A - 用于酯化和酯交换的脂肪分解聚合物颗粒 - Google Patents

用于酯化和酯交换的脂肪分解聚合物颗粒 Download PDF

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Abstract

本发明提供了酶颗粒，这些酶颗粒包含固定化脂肪分解酶、疏水聚合物、有机助滤剂和选自碳水化合物和糖醇的水溶性多元醇。这些颗粒适于甘油三酯的酶促酯交换，以及通过过滤对该酶和甘油三酯的后续分离。

Description

用于酯化和酯交换的脂肪分解聚合物颗粒
技术领域
本发明涉及在酶促酯化或酯交换过程中使用的小的聚合物颗粒，这些颗粒在反应速率和后续分离过程方面均具有有利的特性。
背景技术
脂肪分解酶的固定化已知多年。固定化酶产品可用于有机化合物的酶促改性，诸如有机合成过程、植物油的酯交换、生物柴油生产等。
酶的固定化是酶蛋白附着在载体上，酶固定在该载体上，但仍具有功能，其中酶不会释放到与其接触的液体中(洗出)。最常见的固定化酶是用于异构化反应的葡萄糖异构酶，以及用于例如植物油的酯交换和有机合成的脂肪酶。
酶的工业用途常常受其高成本和快速灭活所限制。为了提高其在工业过程中的经济可行性，通常将酶固定到颗粒上。固定化促进了酶的重复使用，并且可以影响酶的选择性和稳定性。固定化研究主要集中在增强酶向支持物转移的手段，以及确保酶在固定化后保持活性的手段上。
对于在非水溶液中使用，脂肪分解酶(诸如脂肪酶)可以通过使脂肪酶水溶液吸收到载体的孔隙体积中，或通过吸附到载体表面，或通过吸附和吸收两者的组合然后通过干燥去除水而固定在许多不同的多孔无机载体上。
JP 5-292965A披露了一种固定化脂肪酶及其制备方法。
WO 95/22606(Pedersen等人)描述了基于制粒工艺的固定化方法。
WO 99/33964(Christensen等人)描述了一种固定化方法，其中将酶施加到微粒状多孔载体上。
已知固定化酶可用于多种工业应用中的连续和分批酶促反应中，这些工业应用包括废水处理、药物生产、高果糖玉米糖浆生产、植物油加工和化学品合成。
发明内容
在第一方面，本发明提供了(多个)酶颗粒，这些酶颗粒包含脂肪分解酶、疏水聚合物、有机助滤剂和选自碳水化合物和糖醇的水溶性多元醇。
在本发明的另一方面，提供了用于酶促酯化或酯交换的方法，该方法包括使游离脂肪酸/醇或甘油三酯的混合物与本发明的酶颗粒接触。
本发明的其他方面和实施例从说明书和实例是显而易见的。
具体实施方式
脂肪/油的(脂解)酶催化的酯交换的用途是成熟的。反应在高度为1-5米，填充有典型粒度为300-1200μm的固定化酶的柱中进行，其中将油泵送通过一组柱，总保持时间是达到一定转化率所需的。
这种装置类型(固定床柱)取决于酶的适当粒度，以限制柱中的压降。这种方法的另一个局限性是油向颗粒的传质。最容易接近的酶活性部分位于表面，或紧邻颗粒表面。因此，迄今为止，该方法的粒度一直是折衷方案，其尺寸不能太小以防止高压降，但仍要尽可能小以使每千克酶产品具有较大的表面积。当使用大而稳固的粒度时，有必要考虑在颗粒(空隙)之间的空间中容纳的油量，因为这种油将混入下一批加工的油中。该油量可以很大，以致于在实践中将这种技术的使用限于具有大量相同配方的生产中，以防止与前一批油混合。
使用本发明，我们发现了一种对具有非常小的粒度(非常高的表面积)的油/脂肪进行酯交换，产生异常高的酶活性的方式。如以上所解释的，这意味着需要较少量的酶，因为它更容易接触，而且进一步意味着较少量的油截留在颗粒之间。
通过本发明的颗粒制剂，已经保证固定化酶可以用于分批/罐操作中并且在反应后在标准滤油器中过滤掉，或者可以将其与诸如2-5cm的薄层酶一起用于固定床操作。与本技术相比，低剂量、低油截留和重复利用酶的可能性大大提高了使用成本。
本发明的另一个优点是疏水聚合物的使用。与其他大部分酶相比，脂肪分解酶(例如脂肪酶)在疏水性表面上能够被吸附、被稳定化以及甚至被活化的能力使得在疏水性支持物上的固定化是有利的。
疏水聚合物表面也可有助于除去疏水性反应产物，比如从脂肪分解酶的局部环境去除。在生物柴油系统中，形成的甘油(甘油三酸酯+甲醇→脂肪酸甲醇酯+甘油)将粘附在二氧化硅载体上并且在这个过程中“隐藏”酶-而甘油不会以相同程度粘附在疏水性载体上。
除非另外指明，否则贯穿本申请所有的百分比表示为重量百分比(％w/w)。
酶颗粒
本发明的颗粒包含固定化脂肪分解酶、疏水聚合物、有机助滤剂和选自碳水化合物和糖醇的水溶性多元醇。这些颗粒可以包封在油或脂肪中；例如以形成油性粉末或浆液/悬浮液。
这些颗粒可以是成分的均质混合物，即，成分均匀地分布在整个颗粒中。当考虑到多个颗粒，诸如至少50个颗粒时，即使单个颗粒在微观水平上不均匀，成分也可以无整体结构地随机分布。
颗粒优选是多孔的。孔隙体积可以对应于每克颗粒至少0.5克油，特别是每克颗粒至少1克油的吸油量。其表面积可以是5-1000m2/g、10-1000m2/g，特别是10-700m2/g，更特别是10-500m2/g。
颗粒的基于体积的粒度(D50)可以低于100μm，优选1-60μm，更优选2-40μm，且特别是5-30μm。粒度是用激光衍射粒度分析仪测量的。
这些颗粒可以包含40％-95％w/w、优选50％-90％w/w的总量的疏水聚合物和有机助滤剂。
除了要求保护的成分之外，这些颗粒还可以包含无机材料、有机材料或无机和有机材料，这些材料可以基本上不溶于亲水性或疏水性液体或其混合物。这些颗粒还可以具有亲水性或疏水性表面。颗粒表面可以改性，并且酶可以进一步通过氢键、离子键或共价键连接或通过例如戊二醛处理共价交联。
可以通过喷雾干燥构成颗粒的成分(疏水聚合物、有机助滤剂、酶和选自碳水化合物和糖醇的水溶性多元醇)的液体(水性)混合物或通过使酶和选自碳水化合物和糖醇的水溶性多元醇的液体溶液(单独地或以混合物形式)吸收到疏水聚合物和有机助滤剂的混合物中，然后进行合适的干燥技术(在流化床、真空干燥机等中干燥)来制备颗粒。整个过程也可以在组合/集成的混合器和干燥器诸如真空混合器中进行。助滤剂和疏水聚合物(及任何其他成分)的混合物可以是预成型的颗粒。“预成型的颗粒”意指在添加酶和多元醇之前具有其最终形式和结构的颗粒。通常，可以同时或依次添加成分以优化生产过程。
颗粒可以含有少于40％w/w的水，优选少于25％w/w的水，更优选少于10％w/w的水，且最优选少于5％w/w的水。
为了使成品具有低粉尘特性和/或与使用该产品的过程(例如，酯交换过程)的相容性提高，可以将所得颗粒喷油，或与油掺混以获得将颗粒包封在油中的油性粉末或浆液/悬浮液。油可以是植物来源的油，诸如向日葵油或与使用这些颗粒的过程相容的另一种油。如果仅使用少量的油，则颗粒可以聚集成较大颗粒，从而可以大大减少粉尘量。油封颗粒也可以随后干燥。
也可以将颗粒喷洒脂肪或与脂肪掺混，以产生含有脂肪和小颗粒的固体块，或者通过挤出和制粒设备进行加工以获得大团粒，这些大团粒也可以包含添加的脂肪作为“媒介物”。随后可以用防腐剂，例如粉末状防腐剂包覆此类颗粒。
粉尘定义为空气动力学直径小于50μm的颗粒。在气溶胶科学中，人们一般认为空气动力学直径高于50μm的颗粒通常不会保持在空气中很长时间。在此上下文中，空气动力学直径定义为“在平静的空气中与所讨论的颗粒具有相同的终端沉降速度(不管它的几何尺寸、形状和真密度如何)的密度为1g/cm3的假设球体的直径”(WHO，1997)。
脂肪分解酶
根据本发明待固定化的酶是脂肪分解酶，即能够水解羧酸酯键以释放羧酸根的酶(EC 3.1.1)。脂肪分解酶是根据生物化学和分子生物学国际联合会(IUBMB)的推荐书(1992)分类为酶分类号E.C.3.1.1的酶-(羧酸酯水解酶)。因此，脂肪分解酶通常在水/脂质界面上可对底物中的羧酸酯键表现出水解活性，这些底物诸如甘油单酯、甘油二酯和甘油三酯、磷脂、硫酯、胆固醇酯、蜡酯、角质、软木脂、合成脂质或在E.C.3.1.1的上下文中提到的其他脂质。脂肪分解酶可以例如具有三酰基甘油脂肪酶活性(EC 3.1.1.3；1,3-位置特异性或非特异性)、磷脂酶活性(A1或A2；EC 3.1.1.32或EC 3.1.1.4)、酯酶活性(EC 3.1.1.1)或角质酶活性(EC 3.1.1.74)。
合适的脂肪分解酶(例如脂肪酶)包括细菌或真菌来源的那些。包括化学修饰的突变体或蛋白质工程化的突变体。实例包括来自假丝酵母属(Candida)、南极假丝酵母(C.Antarctica)(例如WO 88/02775中描述的脂肪酶A和B)、皱落假丝酵母(C.rugosa)(圆柱假丝酵母(C.cylindracea))的脂肪酶；来自根毛霉属(Rhizomucor)，米黑根毛霉(R.miehei)的脂肪酶；来自Hyphozyma属、腐质霉属(Humicola)的脂肪酶；来自嗜热丝孢菌属(Thermomyces)，疏棉状嗜热丝孢菌(T.lanuginosus)的脂肪酶(绵毛嗜热丝孢菌脂肪酶(H.lanuginosa lipase)(如如EP 258 068和EP 305 216中所述)；假单胞菌(Pseudomonas)脂肪酶，例如来自产碱假单胞菌(P.alcaligenes)或类产碱假单胞菌(P.pseudoalcaligenes)(EP 218 272)、洋葱假单胞菌(P.cepacia)(EP 331 376)、颖状假单胞菌(P.glumae)、施氏假单胞菌(P.stutzeri)(GB 1,372,034)、荧光假单胞菌(P.fluorescens)、假单胞菌属菌株SD 705(WO 95/06720和WO 96/27002)、威斯康辛绿胺假单胞菌(P.wisconsinensis)(WO 96/12012)的脂肪酶；芽孢杆菌(Bacillus)脂肪酶，例如来自枯草芽孢杆菌(B.subtilis)(Dartois等人(1993),Biochemica et Biophysica Acta[生物化学与生物物理学报],1131,253-360)、嗜热脂肪芽孢杆菌(B.stearothermophilus)(JP64/744992)或短小芽孢杆菌(B.pumilus)(WO 91/16422)的脂肪酶；来自尖孢镰刀菌(Fusarium oxysporum)的脂肪酶/磷脂酶；来自异孢镰刀菌(F.heterosporum)的脂肪酶；来自臭曲霉(Aspergillus foetidus)的脂肪酶；来自米曲霉(A.oryzae)的磷脂酶A1；来自米曲霉的脂肪酶；来自黑曲霉(A.niger)的脂肪酶/阿魏酸酯酶；来自塔宾曲霉(A.tubingensis)的脂肪酶/阿魏酸酯酶；来自塔宾曲霉的脂肪酶；来自黑曲霉的溶血磷脂酶和来自茄病镰刀菌(F.solani)的脂肪酶。
当与作为底物的甘油三酯相互作用时，脂肪酶可以在位置上是位点特异性的(即，1,3特异性)或非特异性的。
此外，许多克隆的脂肪酶可用，包括沙门柏干酪青霉(Penicillium camembertii)脂肪酶(如Yamaguchi等人,(1991),Gene[基因]103,61-67所述)、白地霉(Geotricumcandidum)脂肪酶(Shimada,Y.等人,(1989),J.Biochem.[生物化学杂志],106,383-388)和各种根霉菌脂肪酶，诸如德氏根酶(R.delemar)脂肪酶(Hass,M.J等人,(1991),Gene[基因]109,117-113)、雪白根霉(R.niveus)脂肪酶(Kugimiya等人,(1992),Biosci.Biotech.Biochem.[生物科学、生物技术与生物化学]56,716-719)和米根霉(R.oryzae)脂肪酶。
其他类型的脂肪分解酶诸如角质酶也可用，例如来自门多萨假单胞菌(Pseudomonas mendocina)(WO 88/09367)、腐皮镰孢霉菌(Fusarium solani pisi)(WO90/09446)或特异腐质霉(H.insolens)(US 5,827,719)的角质酶。
该酶可以是例如通过重组技术产生的酶变体。实例是脂肪酶变体，诸如在WO 92/05249、WO 94/01541、EP 407 225、EP 260 105、WO 95/35381、WO 96/00292、WO 95/30744、WO 94/25578、WO 95/14783、WO 95/22615、WO 97/04079和WO 97/07202中描述的那些。
可商购的脂肪酶的实例包括LipexTM、LipoprimeTM、LipolaseTM、LipolaseTM Ultra、LipozymeTM、PalataseTM、NovozymTM 435、QuaraTM和LecitaseTM(全部可从诺维信公司获得)。其他可商购的脂肪酶包括LumafastTM(来自杰能科国际有限公司(Genencor InternationalInc.)的门多萨假单胞菌脂肪酶)；LipomaxTM(来自DSM/杰能科国际有限公司的类产碱假单胞菌脂肪酶；和来自杰能科酶的芽孢杆菌属菌种脂肪酶。更多的脂肪酶可以从其他供应商获得。
酶可以以液体形式(诸如含酶液体(水性)介质)添加到固定化方法中。
在本发明的一个特定实施例中，含酶液体介质是亲水性介质。在另一个特定实施例中，液体介质是水性的。它可以含有其他有机或生物物质。因此，它可以是发酵液或是可以例如通过超滤或通过蛋白质沉淀、分离和重新溶解在另一种水性介质中来纯化发酵液而获得的酶浓缩液。它还可以是溶解在水性介质中的基本上纯的酶。在本发明的一个特殊实施例中，含酶的水性液体在固定化之前，尚未进行去除水分的高成本处理步骤，诸如蒸发，也尚未进行非水溶剂的添加，例如有机溶剂诸如醇，例如(聚)乙二醇和/或(聚)丙二醇。
在本发明的一个实施例中，酶颗粒的酶蛋白含量大于1％w/w，但小于50％w/w。在另一个实施例中，酶颗粒的酶蛋白含量大于2％w/w，但小于25％w/w。在一个特定实施例中，酶颗粒的酶蛋白含量大于4％w/w，但小于20％w/w。
有机助滤剂
助滤剂是一类基本上为惰性的材料，可用于过滤预处理。添加助滤剂的目的是通过降低滤饼的可压缩性和增加滤饼的渗透性来提高流速。
根据本发明的有机助滤剂可以是纤维素或木质纤维素材料。优选地，有机助滤剂在标准环境条件(20℃)下基本上不溶于水和油。因此，有机助滤剂可以是不溶性纤维素衍生物。
在一个实施例中，有机助滤剂是木制品(诸如锯屑)，或是由木材化学衍生的。优选地，有机助滤剂是可以包含β(1→4)糖苷键的水不溶性多糖。
在一个特别优选的实施例中，有机助滤剂是纤维素(诸如来自德国J.雷腾迈尔&泽内有限及两合公司(J.Rettenmaier&Sohne,Germany)的Filtracel)。
有机助滤剂可以与其他材料混合，只要该混合物保持有机助滤剂的整体性能，并且可以用作油/脂肪中的助滤剂即可。
本发明的酶颗粒可以包含10％-80％w/w、优选20％-60％w/w的量的有机助滤剂。
疏水聚合物
本发明的颗粒包含疏水聚合物。疏水聚合物是本领域众所周知的并且提供了用于吸收脂肪分解酶的疏水性表面。
参见，例如公布在WO 89/02916的树脂；或Veymar等人，“Evaluation ofdifferent commercial hydrophobic supports for the immobilization of lipases:tuning their stability,activity and specificity[评估不同商业疏水性载体对于脂肪酶的固定化：转变他们的稳定性、活性以及特异性]”,RSC Adv.[英国皇家化学学会前沿],2016,6,100281。
优选的疏水聚合物是甲基丙烯酸聚合物及其酯、丙烯酸聚合物及其酯、苯乙烯聚合物、二乙烯基苯聚合物及其共聚物。共聚物可以是随机的共聚物或嵌段共聚合物。
甲基丙烯酸聚合物及其酯(也称为聚甲基丙烯酸酯)包括，例如，聚(甲基丙烯酸烷基酯)，诸如聚(甲基丙烯酸甲酯)、聚(甲基丙烯酸乙酯)、聚(丙烯酸丁酯)、聚(甲基丙烯酸十八酯)等。
丙烯酸聚合物及其酯(也称为聚丙烯酸酯)包括，例如，聚(丙烯酸烷基酯)，诸如聚(丙烯酸甲酯)、聚(丙烯酸乙酯)、聚(丙烯酸丁酯)、聚(丙烯酸十八酯)等。
疏水聚合物可进一步与，例如，二乙烯基苯交联；或用环氧、氨基或烷基基团官能化。疏水聚合物的疏水性程度可以通过适当选择单体来调整。
疏水聚合物可以以多孔材料(比如多孔聚合物基质或多孔聚合物珠粒)的形式提供。
此类多孔材料可以具有至少80％(w/w)，优选至少90％(w/w)，更优选至少95％(w/w)的疏水聚合物含量。最优选地，该材料由疏水聚合物组成。该材料具有的平均粒度在1至100μm，例如1至50μm的范围内。
在一个优选的实施例中，疏水聚合物作为由具有平均粒度范围为1μm至50μm的疏水聚合物组成的多孔颗粒提供。此类材料的商业产品包括来自漂莱特集团(PuroliteCorporation)的树脂和来自朗盛公司(Lanxess)的Lewatit树脂。
本发明的酶颗粒可以包含10％-80％w/w、优选20％-60％w/w的量的疏水聚合物。
水溶性多元醇
用于本发明的可溶性多元醇是碳水化合物或糖醇，通常在环境温度(例如20℃)下具有每100ml水至少0.1g的溶解度。碳水化合物可以由1-20个单糖单元组成。这包括单糖和寡糖，诸如二糖、三糖、麦芽糊精和糊精。
单糖可以是己糖(酮糖或醛糖)，诸如葡萄糖、甘露糖、半乳糖、果糖及其组合。二糖可以包括蔗糖、麦芽糖、海藻糖、异麦芽糖，纤维素二糖、蜜二糖、樱草糖、芸香糖、龙胆二糖和乳糖及其组合。三糖可以是麦芽三糖、棉子糖或其组合。
碳水化合物可以是通过水解(例如酶促水解)产生的淀粉水解产物，例如平均具有2-20个单体葡萄糖单元，诸如具有DE 6-8的糊精或具有DE 20-23淀粉的麦芽糊精。
糖醇可以是单体，例如山梨糖醇或阿拉伯糖醇。
在特别优选的实施例中，多元醇是DE在6至52之间的麦芽糊精。DE高于20的麦芽糊精通常被称为葡萄糖浆。
在本发明的颗粒中使用的多元醇(碳水化合物或糖醇)的量可以高于2重量％，例如按酶颗粒的重量计为2至50％、2至30％、5至25％或7至25％。
颗粒的用途
根据本发明，包含固定化脂肪分解酶的颗粒在各种酶促过程中，诸如在生产药物、特殊商品化学品和植物油加工中具有潜在应用。
在本发明的上下文中制备的固定化酶可以用于有机物质的水解、合成或改性。水解、合成或改性优选在基本上不含游离水的介质中进行。
因此，本发明涵盖对有机化合物进行酶促改性的方法，该方法包括在反应介质中使所述有机化合物与根据本发明的固定化酶产品接触。
本发明的固定化酶可用于有机化合物的酶促改性，包括在反应介质中使所述有机化合物与通过本发明的方法产生的固定化酶接触。
在本发明的一个特定实施例中，改性是酯化反应，其包括使是羧酸的第一反应物和是醇的第二反应物与本发明的固定化脂肪酶接触。羧酸可以选自但不限于由以下各项组成的组：脂肪酸、乳酸、苯甲酸、丙烯酸和甲基丙烯酸，并且醇可以选自但不限于由以下各项组成的组：甲醇、乙醇、异丙醇、多元醇(诸如甘油)、山梨糖醇、异山梨醇、木糖醇、葡糖苷(诸如乙基和甲基葡糖苷)、新戊醇和丙二醇。
改性可以是手性拆分，包括羧酸酯或酰胺的不对称合成或水解；两种醛之间的羟醛缩合反应；或通过固定化酶原位产生的过氧化羧酸对烯基的环氧化作用。
改性可以是聚酯化反应，其中待改性的有机化合物是羟基羧酸或此类化合物例如乳酸或3-羟基丙酸的低聚物。或者羧酸是选自由以下各项组成的组的二羧酸：己二酸、琥珀酸、富马酸、2,5-呋喃二羧酸、葡糖二酸、对苯二甲酸和间苯二甲酸，第二反应物选自由以下各项组成的组：多元醇诸如1,4-丁二醇、1,6-己二醇、甘油、山梨糖醇、异山梨醇、新戊醇或丙二醇。
在另一个特定实施例中，改性是开环聚合反应，包括使内酯与通过本发明方法产生的固定化脂肪酶接触。制备的聚合物可以是均聚物或杂聚物。
改性可以是酯基转移反应，包括使是羧酸酯的第一反应物和是醇的第二反应物与通过本发明方法制备的固定化脂肪酶接触。
改性可以是酯交换反应，包括使是羧酸酯的第一反应物和是第二羧酸酯的第二反应物与通过本发明方法制备的固定化脂肪酶接触。在一个更特定的实施例中，改性是酯交换反应，包括使是多元羧酸酯的第一反应物和是第二多元羧酸酯的第二反应物与本发明的固定化脂肪酶接触。
通过两种不同的脂肪/油的酯交换，由酯交换引起的脂肪酸位置的变化将会影响油/脂肪混合物的熔融曲线。这是通过NMR测量的并且表示为在10℃-40℃典型范围内的给定温度下固体脂肪的百分比。组分的实例是椰子脂和棕榈硬脂。
羧酸酯可以选自但不限于由脂肪酸、乳酸、葡糖二酸、苯甲酸、丙烯酸、甲基丙烯酸的烷基酯组成的组，其中烷基可以是甲基、乙基、丁基，并且醇可以选自但不限于由以下各项组成的组：甲醇、乙醇、异丙醇、多元醇(诸如甘油)、烷基葡糖苷(诸如乙基葡糖苷或甲基葡糖苷)、山梨糖醇、硅酮和硅酮衍生物、异山梨醇、新戊醇和丙二醇。
改性可以是产生对映体纯化合物的水解或合成；酰胺化反应，其包括使是羧酸的第一反应物和是胺的第二反应物与本发明的固定化脂肪酶接触。
在一个特定实施例中，改性是环氧化反应，其包括用本发明方法产生的固定化酶原位产生环氧化剂。
在本发明的一个实施例中，固定化脂肪酶用于在基本上不含游离水的介质中进行酯化、酯基转移或酯交换过程。酯基转移反应可用于脂肪酸取代，包括使第一反应物和第二反应物与所述固定化脂肪酶接触，由此发生取代反应。
第一反应物可以是脂肪酸酯，优选甘油三酯或甘油三酯混合物。
第二反应物可以是不同于第一反应物的另一脂肪酸酯，优选甘油三酯或甘油三酯混合物。此外，第二反应物可以是醇或游离脂肪酸。
在本发明的这个优选实施例中介质包含有机溶剂，或其可以基本上由甘油三酯组成。
本发明的所述用途可以应用于食品例如人造黄油或可可脂替代品的生产，例如用于生产用于例如化妆品、生物燃料等的酯类。
方法
本发明还提供了进行由本发明的脂肪分解酶颗粒催化的反应的方法，该方法包括：
a)制备包含用于反应的反应物的反应混合物，并且
b)在有效进行反应的条件下使反应混合物与固定化脂肪分解酶颗粒接触。
该接触可以通过使反应混合物通过固定化脂肪分解酶填充床柱、保持固定化脂肪分解酶的连续搅拌釜反应器、其中固定化酶填充床的移动与反应混合物并流或逆流的移动床反应器，在分批反应器中，任选在搅拌下进行或在任何其他类型的反应器或其中可以进行所需反应的反应器的组合中进行。
脂肪分解酶可以是脂肪酶，反应物可以包含脂肪酰基供体和醇，并且反应可以形成脂肪酸烷基酯。
脂肪分解酶可以是脂肪酶，反应物可以包含至少两种甘油三酯，并且反应可以形成不同的甘油三酯。因此，反应可以进行足以改变甘油三酯混合物的熔融特性的时间。
当在(搅拌)釜式反应器中进行由本发明的酶颗粒催化的反应时，随后可以通过过滤从反应物中分离或回收酶颗粒。分离后，酶颗粒可以在该方法中再次使用(重复利用)。
已经发现可以通过允许用过滤系统中的滤饼中固定的酶发生反应来建立一种重复使用该酶的方法。油(甘油三酯)可以通过滤饼一次或多次以达到所需反应程度。通过在过滤系统中进行反应，可以使用已经存在的设备提高反应速率。通过向过滤器中添加更多量的酶颗粒，达到更高的反应速率，并且实现酶颗粒的重复使用。随时间推移而发生的酶颗粒失活可以通过每批向过滤器中添加少量额外的酶颗粒来补偿。这可以重复，直至达到最大滤饼厚度，并且过滤器已满和/或达到过滤器上的最大压降。
进一步通过以下编号的实施例来描述本发明：
实施例1.(多个)酶颗粒，这些酶颗粒包含脂肪分解酶、疏水聚合物、有机助滤剂和选自碳水化合物和糖醇的水溶性多元醇。
实施例2.如实施例1所述的颗粒，这些颗粒包含10％-80％w/w的量的该疏水聚合物。
实施例3.如实施例1或2所述的颗粒，这些颗粒包含20％-60％w/w的量的该疏水聚合物。
实施例4.如实施例1-3中任一项所述的颗粒，这些颗粒包含10％-80％w/w的量的该有机助滤剂。
实施例5.如实施例1-4中任一项所述的颗粒，这些颗粒包含20％-60％w/w的量的该有机助滤剂。
实施例6.如实施例1-5中任一项所述的颗粒，这些颗粒包含40％-95％w/w的总量的该疏水聚合物和该有机助滤剂
实施例7.如实施例1-6中任一项所述的颗粒，这些颗粒包含50％-90％w/w的总量的该疏水聚合物和该有机助滤剂
实施例8.如实施例1-7中任一项所述的颗粒，这些颗粒包含2％-50％w/w的量的该多元醇。
实施例9.如实施例1-8中任一项所述的颗粒，这些颗粒包含5％-25％w/w的量的该多元醇。
实施例10.如实施例1-9中任一项所述的颗粒，这些颗粒包含1％-50％w/w的量的该脂肪分解酶。
实施例11.如实施例1-10中任一项所述的颗粒，这些颗粒包含2％-25％w/w的量的该脂肪分解酶。
实施例12.如实施例1-11中任一项所述的颗粒，这些颗粒包含4％-20％w/w的量的该脂肪分解酶。
实施例13.如实施例1-12中任一项所述的颗粒，其中该疏水聚合物选自由以下各项组成的组：甲基丙烯酸聚合物及其酯、丙烯酸聚合物及其酯、苯乙烯聚合物、二乙烯基苯聚合物及其共聚物。
实施例14.如实施例13所述的颗粒，其中该丙烯酸聚合物是聚(烷基丙烯酸)。
实施例14.如实施例1-13中任一项所述的颗粒，其中该疏水聚合物选自由以下各项组成的组：甲基丙烯酸聚合物及其酯、苯乙烯聚合物、二乙烯基苯聚合物及其共聚物。
实施例15.如实施例13或14所述的颗粒，其中该甲基丙烯酸聚合物是聚(烷基甲基丙烯酸)。
实施例15.如实施例1-14中任一项所述的颗粒，其中该疏水聚合物是交联的。
实施例15.如实施例1-14中任一项所述的颗粒，其中该疏水聚合物与二乙烯基苯交联。
实施例15.如实施例1-14中任一项所述的颗粒，其中该疏水聚合物用环氧、氨基或烷基官能化。
实施例15.如实施例1-14中任一项所述的颗粒，其中该疏水聚合物是具有平均粒度范围为1μm至100μm的多孔材料。
实施例15.如实施例1-14中任一项所述的颗粒，其中该疏水聚合物是具有平均粒度范围为1μm至50μm的多孔材料。
实施例16.如实施例1-15中任一项所述的颗粒，其中该有机助滤剂是水不溶性多糖。
实施例17.如实施例1-16中任一项所述的颗粒，其中该有机助滤剂是包含β(1→4)糖苷键的水不溶性多糖。
实施例18.如实施例1-17中任一项所述的颗粒，其中该有机助滤剂是纤维素或木质纤维素材料。
实施例19.如实施例1-18中任一项所述的颗粒，其中该有机助滤剂是由木材衍生的。
实施例20.如实施例1-19中任一项所述的颗粒，其中该有机助滤剂是纤维素。
实施例21.如实施例1-20中任一项所述的颗粒，其中该多元醇选自由糊精、麦芽糊精、三糖、二糖、单糖及其混合物组成的组。
实施例22.如实施例1-21中任一项所述的颗粒，其中该多元醇选自由蔗糖、麦芽糖、海藻糖、异麦芽糖、纤维素二糖、蜜二糖、樱草糖、芸香糖、龙胆二糖、乳糖及其混合物组成的组。
实施例23.如实施例1-22中任一项所述的颗粒，其中该多元醇选自由葡萄糖、甘露糖、半乳糖、果糖及其混合物组成的组。
实施例24.如实施例1-23中任一项所述的颗粒，其中该多元醇是DE在6至52之间的麦芽糊精。
实施例25.如实施例1-24中任一项所述的颗粒，其中该脂肪分解酶是脂肪酶、角质酶或磷脂酶。
实施例26.如实施例1-25中任一项所述的颗粒，其中该脂肪分解酶是脂肪酶。
实施例27.如实施例1-26中任一项所述的颗粒，这些颗粒还包含碱性缓冲剂组分。
实施例28.如实施例1-27中任一项所述的颗粒，这些颗粒还包含碳酸盐。
实施例29.如实施例1-28中任一项所述的颗粒，这些颗粒还包含碳酸钠或碳酸钾。
实施例30.如实施例1-29中任一项所述的颗粒，这些颗粒是成分的基本上均质的组合物。
实施例31.如实施例1-30中任一项所述的颗粒，这些颗粒是通过喷雾干燥或另一种干燥技术制备的。
实施例32.如实施例1-31中任一项所述的颗粒，这些颗粒是通过将酶和/或多元醇吸收到疏水聚合物和有机助滤剂的混合物中而制备的。
实施例33.如实施例1-32中任一项所述的颗粒，这些颗粒包含在通过压缩制备的团粒中。
实施例34.如实施例1-33中任一项所述的颗粒，这些颗粒包含在挤出物中。
实施例35.如实施例1-34中任一项所述的颗粒，这些颗粒包含在一块脂肪中。
实施例36.如实施例1-35中任一项所述的颗粒，这些颗粒的粒度小于100μm。
实施例37.如实施例1-36中任一项所述的颗粒，这些颗粒的平均粒度为1-60μm。
实施例38.如实施例1-37中任一项所述的颗粒，这些颗粒的平均粒度为2-40μm。
实施例39.如实施例1-38中任一项所述的颗粒，这些颗粒的平均粒度为5-30μm。
实施例40.如实施例1-39中任一项所述的颗粒，这些颗粒还包含包衣。
实施例41.如实施例1-40中任一项所述的颗粒，这些颗粒还包含甘油三酯包衣。
实施例42.如实施例1-41中任一项所述的颗粒，这些颗粒包封在油中。
实施例43.如实施例1-42中任一项所述的颗粒，这些颗粒包封在植物来源的油中。
实施例44.如实施例1-43中任一项所述的颗粒，这些颗粒的含水量小于40％w/w。
实施例45.如实施例1-44中任一项所述的颗粒，这些颗粒的含水量小于25％w/w。
实施例46.如实施例1-45中任一项所述的颗粒，这些颗粒的含水量小于10％w/w。
实施例47.如实施例1-46中任一项所述的颗粒，这些颗粒的含水量小于5％w/w。
实施例48.如实施例1-47中任一项所述的颗粒，这些颗粒包封在油或脂肪中。
实施例49.一种用于酶促酯交换的方法，该方法包括使甘油三酯混合物与如实施例1-48中任一项所述的颗粒接触。
实施例50.如实施例49所述的方法，其中使甘油三酯与颗粒接触足以改变甘油三酯混合物的熔融特性的时间。
实施例51.如实施例49或50所述的方法，其中使甘油三酯混合物与颗粒在搅拌釜反应器中接触。
实施例52.如实施例49-51中任一项所述的方法，其中随后在过滤步骤中将甘油三酯混合物与颗粒分离。
实施例53.如实施例49或50所述的方法，该方法在含有颗粒的滤床中进行。
实施例54.如实施例49-53中任一项所述的方法，其中将颗粒回收并再次用于如实施例49-53中任一项所述的方法中。
实施例55.一种粉末或浆液/悬浮液，该粉末或浆液/悬浮液包含如实施例1-48中任一项所述的颗粒和至少10％的油或脂肪。
实施例56.一种粉末或浆液/悬浮液，该粉末或浆液/悬浮液包含如实施例1-48中任一项所述的颗粒和至少10％植物来源的油或脂肪。
实施例57.一种用于酶促酯化的方法，该方法包括使游离脂肪酸和醇的混合物与如实施例1-48中任一项所述的颗粒接触。
实施例58.如实施例57所述的方法，其中该醇是甲醇。
通过以下实施例进一步描述本发明，这些实例不应该
解释为限制本发明的范围。
实例
化学品至少是试剂级商品。
实例1
在小的聚合物颗粒上生产固定化CalB
疏水聚合物载体(来自朗盛公司的Lewatit VP OC 1600)通过干燥GEA流化床上5-6kg的湿原料制备以生产出2-2.5kg的干材料。要避免过度干燥，以防止材料产生高静电。
将200克的这种干材料在实验室研磨机中粉碎并且与纤维素助滤剂混合。制备麦芽糊精和南极假丝酵母脂肪酶B(CalB)浓缩物的混合物并施加到10L
Figure BDA0003328330270000151
混合器中的小的聚合物/纤维素颗粒的固体干燥混合物中。将该材料在40℃的混合器中部分干燥30min。
随后，将包括脂肪酶、麦芽糊精、疏水聚合物和纤维素的颗粒包封/包覆在10L
Figure BDA0003328330270000152
混合器中的红花油中。
实例2
脂肪酶酯化
将包含3.3％游离脂肪酸(FFA)的100g生物柴油样本通过使用来自实例1的0.2％的CalB聚合物颗粒酯化。反应混合物的温度为43℃。装有反应混合物的反应器安装有搅拌器(350rpm)和干燥系统，也提供与FFA反应所需的甲醇，以生成脂肪酸甲酯(FAME)-和副产物水。
干燥系统由反应器底部的气管进口组成。使用气管将甲醇/氮添加至反应器中。将反应器顶部空间的出口在25℃接入含有甲醇的烧瓶的底部，并鼓泡进甲醇中。在甲醇烧瓶中，将从反应器中蒸发并进入到甲醇/氮中的水冷凝，并且从甲醇烧瓶的顶部空间提取干甲醇/氮并再循环回反应器。气流是200mL空气/分钟。反应后，接着是在12小时反应期间测量FFA。结果示于表1中。
表1.用0.2％CalB颗粒进行FAME精制
反应时间(小时) ％FFA(C16)
0 3.35
1 3.13
2 2.32
3 1.94
4 1.51
5 1.14
6 0.93
7 0.53
8 0.46
9 0.39
10 0.30
11 0.25
12 0.21
如表1数据所证明的，在游离脂肪酸与甲醇的酶促酯化期间，游离脂肪酸连续从生物柴油样品中移除，以生产脂肪酸甲酯(FAME)。

Claims (17)

1.多个酶颗粒，其中所述颗粒包含脂肪分解酶、疏水聚合物、有机助滤剂以及选自碳水化合物和糖醇的水溶性多元醇。
2.如权利要求1所述的颗粒，这些颗粒包含10％-80％w/w、优选20％-60％w/w的量的该疏水聚合物。
3.如权利要求1或2所述的颗粒，这些颗粒包含10％-80％w/w、优选20％-60％w/w的量的该有机助滤剂。
4.如权利要求1-3中任一项所述的颗粒，这些颗粒包含40％-95％w/w、优选50％-90％w/w的总量的该疏水聚合物和该有机助滤剂。
5.如权利要求1-4中任一项所述的颗粒，这些颗粒包含2％-50％w/w、优选5％-25％w/w的量的该多元醇。
6.如权利要求1-5中任一项所述的颗粒，这些颗粒包含1％-50％w/w、优选2％-25％w/w的量的该脂肪分解酶。
7.如权利要求1-6中任一项所述的颗粒，其中该疏水聚合物选自由以下各项组成的组：甲基丙烯酸聚合物及其酯、丙烯酸聚合物及其酯、苯乙烯聚合物、二乙烯基苯聚合物及其共聚物。
8.如权利要求1-7中任一项所述的颗粒，其中该有机助滤剂是优选包含β(1→4)糖苷键的水不溶性多糖。
9.如权利要求1-8中任一项所述的颗粒，其中该有机助滤剂是纤维素。
10.如权利要求1-9中任一项所述的颗粒，其中该多元醇选自由糊精、麦芽糊精、三糖、二糖、单糖及其混合物组成的组。
11.如权利要求1-10中任一项所述的颗粒，其中该多元醇是DE在6至52之间的麦芽糊精。
12.如权利要求1-11中任一项所述的颗粒，其中该脂肪分解酶是脂肪酶。
13.如权利要求1-12中任一项所述的颗粒，这些颗粒是通过喷雾干燥或吸收然后干燥而制备的成分的均质组合物。
14.如权利要求1-13中任一项所述的颗粒，这些颗粒的平均直径低于100μm，优选1-60μm。
15.一种粉末或浆液/悬浮液，该粉末或浆液/悬浮液包含如权利要求1-14中任一项所述的颗粒和至少10％的油或脂肪。
16.一种用于酶促酯交换的方法，该方法包括使甘油三酯混合物与如权利要求1-14中任一项所述的颗粒接触。
17.一种用于酶促酯化的方法，该方法包括使游离脂肪酸和醇的混合物与如权利要求1-14中任一项所述的颗粒接触。
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