[发明专利]一种脂肪酶催化在线合成蔗糖-6-乙酸酯的方法

说明书

(一)技术领域

本发明涉及一种脂肪酶催化在线可控选择性合成蔗糖-6-乙酸酯的方法。

(二)背景技术

微流控学(Microfluidics)是在微米级结构中操控纳升至皮升体积流体的技术与科学，是近十年来迅速崛起的新交叉学科。当前，微流控学的发展已大大超越了原来的主要为分析化学服务的目的，而正在成为整个化学学科、生命科学、仪器科学乃至信息科学新一轮创新研究的重要技术平台。

自1997年Harrison课题组发表了首篇在微流控芯片微反应器中合成化合物的文献后，微流控芯片反应器已成功地用于多种有机合成反应，并展示了广泛的应用前景。随着微流控芯片中微混合、微反应技术的发展，在芯片中进行合成反应已经成为微流控芯片领域的研究热点之一。

同常规化学反应器相比，微通道反应器不仅具有使反应物间的扩散距离大大缩短，而且传质速度快；反应物配比、温度、反应时间和流速等反应条件容易控制，副反应较少；需要反应物用量甚微，不但能减少昂贵、有毒、有害反应物的用量，反应过程中产生的环境污染物也极少，是一种环境友好、合成研究新物质的技术。

蔗糖脂肪酸酯作为一种蔗糖衍生物，是一种性能优良的安全、无毒、无异味、无污染、对人体无任何副作用无刺激、稳定性好、可完全生物降解的多元醇型非离子表面活性剂。它能有效地降低水的表面张力，在润湿力、分散力、增溶性、发泡力、乳化力、去污力等方面具有优良的性能。同时，还具有杀虫抑菌性能。因此，它的适应性强，应用范围广。目前已被广泛地用于食品工业、日用化工、医药工业、纺织、农牧等领域，特别是用作食品工业中的乳化剂、分散剂、起泡剂、润湿剂和清洁剂；日用化工中的化妆品、洗涤剂等。

蔗糖酯一般为白色粉状、块状或蜡状固体，有时也以无色或微黄色粘稠状或树脂状液体形式存在，无毒、不刺激皮肤与粘膜。食入人体内，可水解为可食用脂肪酸和蔗糖，具有营养价值，参与人体的新陈代谢，具有乳化、分散、润湿、起泡、粘度调节、防止老化和防止晶析等性能，易溶于乙醇、丙醇、氯仿、丙二醇等有机溶剂中，无明显熔点，在50℃以上即开始熔化，在温水中分散或溶解，在冷水中的溶解度较小，在弱酸弱碱下稳定，在强酸强碱下易发生水解。

至今蔗糖酯的合成有溶剂法、微乳化法、水溶剂法、酶法和无溶剂法等。但现有方法存在着或多或少的缺陷。

微乳化法和水溶剂法都需大量的皂作乳化剂，产品精制困难，色泽较深，而且水溶剂法还有产率低的缺点。无溶剂法虽然反应时间短，不使用任何溶剂，符合绿色化学的发展要求，但是由于无溶剂法合成的脂肪酸酯的转化率低，蔗糖酯的单酯含量低，产品成本高，限制了它们的应用。溶剂法由于溶剂DMSO、DMF等易燃、有毒，产品纯化较难，因此不宜应用于食品级蔗糖酯的生产。因此开发高效的蔗糖酯的合成方法具有十分重要的实际意义。

目前，有较多的国内外学者对有机介质中蔗糖酯的酶催化合成进行了研究，先后报道了叔丁醇体系以及叔丁醇与DMSO混合溶剂体系(4∶1)中脂肪酶催化多种二糖的酯化。与传统的溶剂法相比，混合溶剂体系采用无毒的或毒性较小的叔戊醇作为反应介质，大大减少了有毒溶剂的使用，适用于开发各种具有应用价值的蔗糖酯产品。但是该方法往往需要较长的反应时间(24h)，且反应的转化率与选择性不高，后续分离困难。因此我们研究了微流控通道反应器中脂肪酶催化选择性合成蔗糖-6-乙酸酯的方法。

(三)发明内容

本发明要解决的技术问题是提供一种微流控通道反应器中脂肪酶催化选择性合成蔗糖-6-乙酸酯的新工艺，具有反应时间短、选择性高及产率高的优点。

为解决上述技术问题，本发明采用如下技术方案：

一种脂肪酶催化在线合成蔗糖-6-乙酸酯的方法，所述方法采用微流控通道反应器，所述的微流控通道反应器包括注射泵、注射器、反应通道和产物收集器，所述注射器安装于注射泵中，通过一个接口与反应通道入口连接，所述产物收集器通过一个接口与反应通道出口连接，所述反应通道内径为0.8～2.4mm，反应通道长为0.5～1.0m；所述方法包括：以摩尔比为1∶15-20的蔗糖与乙酸乙烯酯为原料，以0.5-1.0g脂肪酶Lipozyme TLIM为催化剂，以叔戊醇和二甲亚砜(DMSO)的混合溶剂为反应溶剂，将原料和反应溶剂置于注射器中，将脂肪酶Lipozyme TLIM均匀填充在反应通道中，在注射泵的推动下使原料和反应溶剂连续通入反应通道中进行酰化反应，控制酰化反应温度为40-55℃，酰化反应时间为20-40min，通过产物收集器在线收集反应液，反应液经常规后处理得到蔗糖-6-乙酸酯。