[发明专利]适合工业生产的超声波辅助酶催化合成蔗糖-6-酯的方法

说明书

技术领域

本发明属于物理场辅助生物催化的技术领域，特别涉及适合工业生产的超声波辅助酶催化合成蔗糖-6-酯的方法。 

背景技术

蔗糖-6-酯是制备三氯蔗糖的重要中间体。三氯蔗糖是蔗糖分子中4,1’,6’-OH被Cl原子取代而保持其它-OH不变的一种功能甜味剂。蔗糖分子中8个-OH的氯化反应活性顺序为6,6’>4>1’>其他位，因此在氯化处理之前，必须首先将蔗糖分子中反应活性较高的6-OH保护起来生成蔗糖-6-乙酸酯，再将4,1’,6’-OH进行氯化。6-OH保护是氯化反应的关键前期步骤，必须采用有效的6-OH保护方法。 

传统上采用化学法制备蔗糖-6-酯中间体，主要有原酸酯法与有机锡催化法等。原酸酯法操作简单，但是收率偏低；而有机锡法收率较高，但是存在操作及后处理复杂，并可能造成产品中重金属超标的风险。目前国内大多企业还是采用原酸酯法。 

由于酶具有催化专一性强、反应条件温和、环境友好、安全性好等优势，近年来利用酶催化法制备蔗糖-6-酯越来越受到重视。 

而在酶催化反应中，不同酶的区域选择性是不同的。经大量的研究发现蛋白酶、脂肪酶、抗体酶均能用来合成蔗糖酯。蛋白酶主要表现了对蔗糖的1’-OH或2-OH的选择性，且蛋白酶通常不接受长链脂肪酸作为酰基供体。与蛋白酶相比，脂肪酶来源广泛，可催化较宽范围的脂肪酸蔗糖酯的合成，并且酰化一般发生在6-OH。最近也有研究发现抗体酶催化可能得到更纯的蔗糖-6-酯，但仍需进一步研究。目前用于催化合成蔗糖-6-酯的酶主要指脂肪酶。 

Ferrel等(Ferrer M,Cruces MA,Bernab′e M,Ballesteros A,Plou FJ.Lipase-catalyzed regioselective acylation of sucrose in two-solvent mixtures.Biotechnol Bioeng1999;65:10–16)以棕榈酸乙烯酯做为酰化试剂，在最佳反应条件下：0.03M蔗糖、0.3M棕榈酸乙烯酯、25mg/mL H.lanuginosa脂肪酶（吸附于硅藻土）、非水相DMSO/叔戊醇=1:4（体积比)混合溶液作为反应介质；48h后蔗糖转化率为80%，蔗糖-6-棕榈酸酯的产率为51%。钱海均等(钱海均,罗旭.叔戊醇/水两相体系脂肪酶催化合成蔗糖酯[J].浙江化工,2009,40(12):26-30)利用游离 态脂肪酶在叔戊醇/水两相中催化蔗糖和乙酸乙烯酯合成蔗糖-6-乙酸酯，反应24h蔗糖转化率19.8%。罗旭等(罗旭,钱俊青.叔丁醇体系中脂肪酶催化合成蔗糖乙酸酯[J].高校化学工程学报,2010,24(3):451-455)用固定化脂肪酶催化蔗糖和乙酸乙烯酯反应，24h后酯化率84.7%，但蔗糖-6-乙酸酯却只占总酯的48.3%。王勍等(王勍,郑璞,倪晔,等.非水介质中脂肪酶催化合成蔗糖-6-乙酸酯的研究[J].食品与发酵工业.2010,36(12):20-24)用脂肪酶在DMSO/叔丁醇的混合溶液中催化蔗糖和乙酸乙烯酯生成蔗糖-6-乙酸酯，9h后相应的摩尔转化率为77%-89%。 

王勍等(王勍,郑璞,倪晔,等.非水介质中脂肪酶催化合成蔗糖-6-乙酸酯的研究[J].食品与发酵工业,2010,36(12):20-24)虽然相对的缩短了反应时间、提高了蔗糖-6-乙酸酯的产率，但其主要问题表现为目的产物产率依然偏低（没有超出化学制备法）、反应时间偏长等。 

发明内容

发明目的：针对上述现有技术存在的问题和不足，本发明采用一种高效、快速并且适合工业生产的超声波辅助酶催化合成蔗糖-6-酯的方法，以达到缩短反应时间、提高产物产率的目的。 

技术方案：为了解决上述技术问题，本发明提供的技术方案如下：一种超声波辅助酶催化合成蔗糖-6-酯的方法，包括以下步骤： 

1）将干燥后蔗糖溶解于非水相二甲基亚砜与叔丁醇或叔戊醇的混合溶剂中，二甲基亚砜与叔丁醇或叔戊醇的体积比为1:3-9，置于水浴锅恒温振荡器中，转速100-300r/min，恒温20℃-60℃至蔗糖完全溶解；然后加脂肪酶10-100mg/mL，恒温振荡10-30min；再加入脂肪酸乙烯酯，利用超声辅助酶催化，控制水域温度20-60℃，反应0.5-10h后记录转化率； 

2）反应结束后将脂肪酶从混合物中离心分离，然后用叔丁醇或叔戊醇清洗、真空干燥备用； 

3）反应产物冷却至室温，减压蒸馏得到蔗糖-6-酯。