[发明专利]一种油溶性的阿魏酰基油酰基甘油酯的酶法合成方法

说明书

技术领域

一种油溶性的阿魏酰基油酰基甘油酯的酶法合成方法，属于米糠、麸皮等农副产品阿魏酸的综合利用技术领域。

背景技术

阿魏酸学名4-羟基-3-甲氧基肉桂酸、又称为4-羟基-3-甲氧基-2-苯丙烯酸，是植物界富含的一种物质，在食品、化妆品、医药中作为抗氧化剂、紫外吸收剂、抗消炎、抗癌、抗诱变等成分。另外，在食品工业中，也可作为合成香兰素的前体物质；此外，作为抗氧化剂对油脂水解型和酮型酸败具有较好的抑制作用。然而，由于阿魏酸在疏水性的环境中溶解性较差，最终导致了阿魏酸的低活性。提高其脂溶性的方法就是把一些脂溶性的基团接到阿魏酸上。阿魏酰基油酰基甘油酯(阿魏酰基单油酰基甘油酯和阿魏酰基二油酰基甘油酯)是亲脂性的阿魏酸的衍生物，目前主要作为亲脂性的抗氧化剂和紫外吸收剂。由于阿魏酸有热敏性和易氧化性，因此化学法合成这些结构酯就需一些繁琐的对功能性基团进行保护和脱保护的步骤。而酶法合成这些结构酯则可以克服这些缺点。但目前报道的合成这些结构酯的生物合成方法有很多缺点，如低的产率，长的反应时间和反应在溶剂体系中进行等。我们开发了一个酶法合成阿魏酰基油酰基甘油酯的路线，该路线是通过两个连续的酶催化的步骤来完成的，第一步是通过阿魏酸乙酯和甘油在酶的催化下的酯交换反应合成1-阿魏酰基甘油酯，第二步是通过油酸与1-阿魏酰基甘油酯在酶的催化下的酯化反应得到阿魏酰基油酰基甘油酯。本法解决了当前研究中存在的问题，在较短的时间内，阿魏酰基油酰基甘油酯的得率达到96％，原料阿魏酸乙酯的转化率达到100％。

发明内容

本发明的目的是提供一种油溶性的阿魏酰基油酰基甘油酯的酶法合成方法，采用无溶剂体系在减压旋转生物反应器中通过两步连续的酶催化方法合成油溶性的阿魏酰基油酰基甘油酯，属于开创性研究。

本发明的技术方案：一个油溶性的阿魏酰基油酰基甘油酯的酶法合成方法，此法是通过两个连续的酶催化的步骤来完成的。

第一步阿魏酸乙酯和甘油在Novozym 435脂肪酶的催化下、在RE-52型减压旋转生物反应器中进行酯交换反应，合成1-阿魏酰基甘油酯：

加酶量以总底物计为1％-16％(w/w)，

底物比：阿魏酸乙酯/甘油(w/w)为0.05∶1-0.5∶1，

反应器自旋转速：50rpm-150rpm，

反应温度为50℃-80℃，反应时间10小时。

第二步油酸与1-阿魏酰基甘油酯在Novozym 435脂肪酶的催化下、在RE-52型减压旋转生物反应器中进行酯化反应得到阿魏酰基油酰基甘油酯：

加酶量以总底物计为2％-20％(w/w)，

底物比：反应(1)结束的阿魏酰基甘油酯和甘油的反应体系/油酸(w/w)为0.02∶1-0.5∶1，

反应器自旋转速：10rpm-120rpm，

反应温度为45℃-85℃，反应时间1.5小时。

减压旋转生物反应器是合成阿魏酰基油酰基甘油酯的一种最有效的生物反应器，它能消除外传质对反应速率的影响，从而使反应物之间能够有效的接触反应，在较短的时间内，阿魏酰基油酰基甘油酯的产率可以达到96％。

一、酶的筛选

脂肪酶是一种最普通的用于酯交换反应的生物催化剂，除用作水解不溶于水的脂质底物的酯键外，在低水活度的有机溶剂中，脂肪酶也像酯酶一样用于酯键的合成，这些类型的反应包括：酯化反应、酯交换反应、醇解和酸解反应等。我们筛选了几种商业上可利用的固定化脂肪酶，Novozym 435(Candidaantarctica lipase B)是唯一一种对阿魏酸乙酯和阿魏酰基甘油酯底物有活性的脂肪酶。因此，我们选择Novozym 435作为合成阿魏酰基油酰基甘油酯的脂肪酶。

二、合成路线的确立

最初我们在Novozym 435的催化下阿魏酸乙酯、油酸和甘油同时反应合成阿魏酰基油酰基甘油酯，但反应速率很低，10小时时阿魏酸乙酯的转化率和阿魏酰基油酰基甘油酯的产率仅仅达到69％和20％，但反应产物中含有大量的水溶性的副产物1-阿魏酰基甘油酯。这主要是由于阿魏酸乙酯对位羟基的供电子效应及间位甲氧基的空间位阻作用，从而导致其反应速率远远低于一些长碳链脂肪酸。