[发明专利]一种在有机相中耦合苯基硼酸增溶法连续酶法合成葡萄糖月桂酸酯的方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种在有机相中耦合苯基硼酸增溶法脂肪酶催化连续合成非离子型表面活性剂葡萄糖月桂酸酯的方法，属于食品生物化工技术领域。

背景技术

糖脂肪酸酯是由糖与脂肪酸缩合而成的一类可食用的具有特殊性能的表面活性剂。由于糖脂肪酸酯具有良好的乳化性、稠化性和膨化性而可被广泛用于食品业、化妆品业和洗涤业。近年来，国外一些研究者对糖脂肪酸酯的酶法合成工艺以及应用于食品中的研究逐渐增多。

目前市售的糖酯产品基本上是化学合成的，反应在高温、高压下进行，产物为复杂的混合物，要得到高纯度的产品，需进行繁杂的分离工作，产品往往具有较深的色泽。酶法合成可以克服以上缺点，从而受到广泛的重视。但是糖在有机溶剂中的溶解度很低，例如葡萄糖在叔丁醇中的溶解度仅27.47mmol/L，使反应速率较慢，限制了工业化生产。

从工业化生产的角度看，连续合成的效率高于间歇合成。国外有一些这方面的尝试，如Watanabe，Y.等分别利用CSTR和填充床反应器合成V_C饱和脂肪酸酯，Wiphum Kaewthong等利用CSTR和填充床反应器连续合成了棕榈酸油酸酯。Piao，J.等利用填充床反应器合成了赤藻糖月桂酸酯和其它一些糖酯。国内也有少量报道，如冯雷刚和张国政于2004年报道了非水相中酶法直接催化葡萄糖和月桂酸合成葡萄糖月桂酸酯的工艺研究，但是仅以酶法催化合成为手段，且为间歇工艺的研究；张晓鸣等利用CSTR合成麦芽糖月桂酸单酯；同时也有报道研究葡萄糖月桂酸酯的酶法合成。但在我国尚未有在有机相中耦合苯基硼酸增溶法连续酶法合成葡萄糖脂肪酸酯的报道。

能催化合成糖酯的脂肪酶有多种，其中以源自于南极假丝酵母(candidaantarctica)的脂肪酶效果较好。

发明内容

本发明的目的是通过设计一种适合脂肪酶催化连续合成的工艺过程，提供工业化合成非离子型表面活性剂葡萄糖月桂酸酯的方法。用本方法条件温和、反应效率高、所得产物成分简单便于分离纯化，可以实现工业规模生产，明显优于化学法和间歇生产。

本发明的技术方案：一种在有机相中耦合苯基硼酸增溶法连续酶法合成葡萄糖月桂酸酯的方法，运用具有连续进料和连续出料功能的搅拌罐式酶反应器反应，保证生产的连贯性；采用耦合苯基硼酸增溶法，预先增溶葡萄糖，以1，2：3，5-葡萄糖苯基硼酸酯和月桂酸作为反应底物，以脂肪酶为催化剂，在有机相中连续酶法合成葡萄糖月桂酸酯，生产工艺条件为：

(1)反应器中1，2：3，5-葡萄糖苯基硼酸酯的浓度为25～100mmol/L；

(2)月桂酸溶液的浓度为100～400mmol/L；

(3)催化剂脂肪酶Novozym 435添加量为20～80g/L；

(4)分子筛每天的添加量为0～80g/L；

(5)采用连续式反应，用恒流泵将1，2：3，5-葡萄糖苯基硼酸酯和月桂酸叔丁醇溶液抽入反应器中，同时相同体积的反应液被抽出，恒流泵流速0.05～0.40mL/min，酶反应温度50℃，连续反应9天以上；

(6)将收集的反应液减压蒸馏，回收溶剂叔丁醇，同时得到固体物质；

(7)对上一步得到的固体采用正己烷多次洗涤纯化，正己烷用量与收集的反应液之间的体积比为1∶2～1∶10，洗涤后得到的产物真空干燥后，即为葡萄糖月桂酸酯产品。

优化的工艺条件为：月桂酸150mmol/L，Novozym 435脂肪酶40g/L，恒流泵流速为0.2mL/min，该反应器的产率为3.1g/d^-1·L^-1；

(1)1，2：3，5-葡萄糖苯基硼酸酯的浓度为50mmol/L；

(2)月桂酸溶液的浓度为150mmol/L；

(3)催化剂脂肪酶Novozym 435添加量为40g/L；

(4)分子筛初始添加量为20g/L，每天更换20g/L分子筛；

(5)恒流泵流速0.20mL/min；

(6)收集的反应液减压蒸馏，回收溶剂叔丁醇，同时得到固体物质用正己烷洗涤3次，第一次正己烷用量与收集的反应液之间的体积比为1∶2，后两次正己烷用量与收集的反应液之间的体积比为1∶10。