[发明专利]一种超声波—复合酶协同催化提高豆油水解率的方法

说明书

技术领域

一种超声波-复合酶协同催化提高豆油水解率的方法，属于超声波技术、脂肪酶的利用及油脂深加工技术领域。

背景技术

天然油脂中存在的多不饱和脂肪酸，如二十碳五烯酸(EPA)，花生四烯酸(AA)，二十二碳六烯酸(DHA)等被认为具有重要的生理活性。油脂的水解反应是获得脂肪酸的重要途径，水解得到的脂肪酸、甘油一酯、甘油二酯及甘油是化工、医药、食品、纺织等工业的重要原料，功能性多不饱和脂肪酸已成为研究热点问题之一，可再生能源——生物柴油的生产也是以油脂水解反应为基础的。Colgate-Emery法是当前应用最为广泛的油脂水解技术，其工艺简单、水解率高，被欧美所普遍采用，但Colgate-Emery法也仍存在着相当大的缺陷：需要250℃的高温和50bar的反应压力，这将极大地破坏多不饱和脂肪酸的生理活性。酶法水解技术具有较为温和的反应条件，更适合于热敏性多不饱和脂肪酸的生产。脂肪酶催化反应已在有机溶剂体系中得到了广泛的应用，但无溶剂体系相对于有机溶剂反应体系具有安全无毒，成本低，可提高底物及产物的体积浓度，产物分离纯化步骤少，过程简单等优点。然而由于脂肪酶只有在油水界面上才能发挥催化作用，无溶剂体系中由于油水两相的不相溶性而导致界面面积减少，使得脂肪酶催化反应速率较低，并且存在严重的底物抑制现象。超声波具有良好的乳化效应，可以极大地降低溶液张力和粘度、加快非均相体系的混合，增加两相接触，已有研究成果表明超声波对脂肪酶催化的非均相反应能起到明显地促进作用。本发明解决了单一脂肪酶在无溶剂体系中对油脂水解反应的催化速度一般较低的问题，将几种脂肪酶进行复合酶反应，在超声作用下使豆油的水解反应进行得更加彻底。

发明内容

本发明的目的是提供一种超声波-复合酶协同催化提高豆油水解率的方法。在超声作用下，采用脂肪酶复合的方法来提高无溶剂体系中豆油的水解率，属于开创性研究。

技术方案：

1.不同来源脂肪酶对水解反应的影响

选择Sigma L-3126、江南大学生工学院筛选的Porcine pancreatic脂肪酶、C.lipolytica脂肪酶、Novozyme 435、Amano-G五种脂肪酶分别在振荡水浴条件下进行水解反应，考察这五种脂肪酶对豆油的水解能力。不同来源的脂肪酶对豆油的水解反应影响差异很大，这和酶的底物特异性及反应位置特异性密切相关。由实验结果发现Novozyme 435和Amano-G对豆油的水解作用很小；Porcinepancreatic脂肪酶对豆油的水解作用略高于Sigma L-3126；C.lipolytica脂肪酶对豆油的水解效率最高。C.lipolytica脂肪酶是一种非特异性脂肪酶，对多种油脂及甘三脂1，2，3位的酯键都能产生水解作用，并且价格又远远低于其他几种脂肪酶，所以C.lipolytica脂肪酶是一种很有潜力被应用于油脂水解工业的脂肪酶。

2.复合酶的筛选

Amano-G虽然对豆油几乎没有水解作用，但是具有对二酯和一酯特异性的水解能力，故应用Amano-G和其它脂肪酶进行复合酶反应，以使水解反应进行得更加彻底。选择C.lipolytica脂肪酶及Porcine pancreatic脂肪酶作为主体酶，分别和Amano-G复合使用，考察复合酶在豆油水解反应中的应用效果。反应体系中先加入主体酶C.lipolytica或是Porcine pancreatic单独反应一定时间，然后再加入Amano-G，由反应结果可知，两种酶分别与Amano-G复合使用后，水解效果都有明显提高。比如Porcine pancreatic单独反应6h后加入0.1％(w/w)的Amano-G后，12h时的水解率由11.9％提高到30.7％，24h时的水解率由13.4％提高到38.3％；C.lipolytica单独反应6h后加入0.1％(w/w)的Amano-G后，12h的水解率由40.4％提高到48.5％，24h的水解率由46.6％提高到59.2％。C.lipolytica与Amano-G复合后的水解效果较好，所以本发明以下研究主要针对C.lipolytica和Amano-G的复合酶反应进行。

3.Amano-G添加程序对水解反应的影响