[发明专利]一种固定化脂肪酶催化油脂水解的工艺

说明书

技术领域

本发明属于膜分离技术领域，具体涉及一种利用固定化脂肪酶的选择 性透水聚合物膜催化油脂水解的工艺。

背景技术

脂肪酶能催化酯的水解和醇解、酯合成、酯交换、内酯合成、多肽合 成、高聚物合成和立体异构拆分等一系列反应，具有重要的工业应用价值， 是目前研究最为活跃的一种酶催化剂。但是和其它的酶一样，在实际应用 中脂肪酶很容易丧失它的催化活性。固定化是一种提高酶稳定性的有效方 法，同时还有利于酶的循环使用和产物的分离纯化。特别是非水相中的脂 肪酶促反应，由于不存在一个连续的水相，在提高底物溶解度的同时，降 低了反应的动力学和热动力学障碍，因而大大提高了酶促反应的效率。

众多的研究报道都展示了非水相中的脂肪酶优于水相中的脂肪酶。发 明专利CN1456674将脂肪酶和共固定剂固定在惰性载体膜或纺织品膜上 制成固定化酶，而后在非水相体系催化合成脂肪酸低碳醇酯；发明专利 CN1238469以短链醇为反应酰基受体，以相对亲水的有机溶剂为反应介 质，利用脂肪酶催化油脂原料进行转酯反应合成生物柴油；发明专利 CN1621528将维生素A醋酸酯和C₁₀～C₁₈脂肪酸或脂肪酸酯与有机溶剂和 固定化脂肪酶混合反应得到维生素A脂肪酸酯。

而对于酶促水解反应，则必须要一定量的水分存在。一种方法是将固 定化脂肪酶的膜置于互不相容的两液相(有机相和水相)之间。发明专利 申请CA101294170将油脂、脂肪酶和水混合，在乳化剂存在的条件下反 应数小时，生产脂肪酸。但是由于连续水相的存在，固定化酶与底物接触 受到抑制，从而使固定化酶的催化效率难以提高。

发明内容

本发明提供一种基于固定化脂肪酶的选择性透水膜来催化油脂水解 的新工艺，采用选择性透水膜为脂肪酶催化油脂水解提供必要的水分，同 时在线抑制产物甘油在酶表面的吸附。

发明人在科研实践中发现亲水聚合物分离膜具有一定的水优先透过 性能。虽然聚合物分离膜用于催化油脂水解以及选择性透水膜用于渗透汽 化等方面均有公开报道，但尚未有采用选择性透水膜为酶促水解反应提供 必要的水分来催化油脂水解的方法，更没有可以具体实施的工艺和实际应 用。

一种固定化脂肪酶催化油脂水解的工艺，将固定化脂肪酶的选择性透 水膜膜组件组装为固定化脂肪酶-透水膜生物反应器，油脂在膜组件的管 程，流速为1～20L/h；同时水以反方向走膜组件的壳程，流速为1～100 L/h，并透过选择性透水膜为油脂水解提供必要水分；循环反应2～10h； 在固定化脂肪酶的催化作用下，油脂反应生成双甘油酯、单甘油酯、甘油 和脂肪酸，经分离后储存。

所述的选择性透水膜是由羧甲基纤维素或氨基乙基纤维素通过静电 纺丝方法制备的超细纤维膜与支撑材料聚酯无纺布制成的复合膜，超细纤 维膜的纤维直径为50～1000nm。

选择性透水膜可以为一张超细纤维膜与一张聚酯无纺布叠放制成的 复合膜，也可为超细纤维膜与聚酯无纺布多层间隔叠放或者多张超细纤维 膜叠放在一张聚酯无纺布上制备的复合膜。

所述选择性透水膜通过环氧氯丙烷交联。

将选择性透水膜填装于内外双圆筒形膜具中构成卷式膜组件，卷式膜 组件的膜内侧为超细纤维膜，卷式膜组件的膜外侧为聚酯无纺布；其中， 卷式膜组件的膜内侧表面被活化和酶固定化。

所述油脂为生物油脂，包括鱼油、猪油、蓖麻油、菜籽油、大豆油、 花生油、玉米油、棉籽油、米糠油、藻类油脂、废食用油和炼油脚料中的 一种或多种的混合物。

本发明的优点在于采用选择性透水膜为脂肪酶催化油脂水解提供必 要的水分，同时在线抑制产物甘油在酶表面的吸附，从而有效提高了固定 化脂肪酶催化效率。而且，固定化脂肪酶-透水膜生物反应器集酶催化过 程和膜分离过程于一体，同步实现反应催化和产物分离，简化了生产工艺， 提高生产效率。

附图说明

图1为本发明选择性透水膜的示意图。

图2为本发明选择性透水膜构成的卷式膜的示意图。

图3为本发明催化油脂水解反应器示意图。

具体实施方式