[发明专利]一种利用填充床反应器制备中长链甘油三酯的方法

说明书

本发明公开了一种利用填充床反应器制备中长链甘油三酯的方法，属于油脂深加工、改性技术领域。本发明以中链脂肪酸甘油三酯和油脂为原料，在填充床反应器中通过具有1,3位特异性的可催化酯交换反应的固定化酶催化酯交换制备中长链甘油三酯；然后对酯交换产物进行乙醇萃取，获得高纯度中长链甘油三酯产品；萃取后的剩余产物可作为原料，回填到反应器中继续参与下一批次的中长链甘油三酯制备。本发明可显著缩短反应时间，原本需要4小时搅拌反应制备中长链甘油三酯，填充床反应器缩短反应时间为15～60分钟，提高了反应效率；本发明通过简单的酯交换反应和后续的乙醇萃取，实现了稳定制备含中长链脂肪酸甘油三酯含量不低于75％的产品。

技术领域

本发明属于油脂深加工、改性技术领域，具体涉及一种利用填充床反应器制备中长链甘油三酯的方法。

背景技术

中长链甘油三酯是一种同时含有中链脂肪酸(C6–C12)和长链脂肪酸(C14–C24)的结构脂质，其中最典型的是MLM型结构甘油三酯，其Sn-1和Sn-3位为中链脂肪酸，Sn-2位为长链脂肪酸。中长链甘油三酯所含的中、长链脂肪酸比例合理，兼具长链甘油三酯和中链甘油三酯的优点，降低了天然甘油三酯本身潜在或者由于不合理摄入而带来的危害，改善了天然油脂的营养功能，可快速供能，提供必需脂肪酸，减少体脂积累，是一种良好的新型功能性油脂。此外，其代谢产物可改善体内氮平衡，提高营养物质的生物利用率，减少炎性介质产生，维持细胞膜的正常磷脂构成，可应用于临床注射用脂肪乳，改善了天然油脂在药物应用方面的缺陷，是肠外营养的重要组成成分。

传统的中长链甘油三酯的合成方法为化学合成法。此法反应条件剧烈，副产物多，工艺技术复杂，易对环境造成污染，且反应过程中某种脂肪酸在甘油分子上的分布具有随机性。由于脂肪酸的定位分布是结构脂质在体内代谢及功能发挥的关键所在，因此化学合成法的应用具有很大的局限性。相较而言，酶催化方法可定向改变脂肪酸在甘油骨架上的位置分布，并能克服学催化方法的诸多不利因素，是一种经济、绿色、安全的生产方法。随着酶制剂工业的发展，脂肪酶的活性大大提高，酶的固定化技术也很大程度上提升了酶的重复利用性。在此基础上采用合适的酶反应器，能减少酶载体的机械损伤，提高酶的重复利用率，进一步降低生产成本，以适合生产具有高附加值的中长链甘油三酯。

不同酶反应器的特点不同，在实际应用中，需根据酶的应用形式，底物和产物的性质及操作要求，反应动力学及传质传热特性，酶的稳定性、再生及更换，反应器应用的可塑性及成本等进行选择。目前在生产上常用的酶反应器为搅拌罐式反应器。在反应过程中，机械搅拌会产生较大的剪切力，导致固定化酶载体的破碎，进而导致酶分子的脱落，从而影响酶活，缩短酶的使用寿命，降低产率，提高了生产成本。相较而言，在填充床反应器中，固定化酶颗粒被填充于反应柱中形成稳定的柱床，然后底物溶液以一定流速流经反应柱，通过酶催化反应。该反应方式效率高，易操作，结构简单，有利于保留酶活，降低了生产成本，适用于反应体系黏度低的均相反应。

中国发明专利申请公布号CN103891920A公开了一种含中长碳链甘油三酯的油脂组合物及其制备方法，所得产品本发明的油脂组合物有良好的烹调性，能降低体内脂肪积累。然而由于此法使用了无机催化剂甲醇钠，使得产品中中长链甘油三酯的组分波动大，其中含有一个中碳链脂肪酸酰基的甘油三酯在全部甘油三酯中所占质量比为1％–90％，且脂肪酸在甘油分子骨架上的分布无法得到控制。同时在反应后需要用加柠檬酸以及洗涤等后续手段除去催化剂，以及除臭等处理，导致生产工艺复杂。加之无机催化剂和柠檬酸在产物中具有残留的可能，因此所得中长链甘油三酯产品的应用范围受到了一定限制，无法用于医用注射制剂。

中国发明专利申请公布号CN101979625A公开了一种酶法催化酯交换合成中/长链结构甘三酯的合成方法。发明以中碳链甘油三酯和长碳链甘油三酯为原料，采用脂肪酶TLIM催化酯交换反应，确定了中/长链结构甘油三酯的合成的最佳工艺和参数。然而该法使用的反应器仍然是传统的搅拌式反应容器，因而只能进行间歇反应，且酶颗粒需直接添加到反应体系中，不利于保持酶活性和酶的重复回收利用，导致反应时间较长(60–180min)。该法尚未提及酶颗粒和副产品的回收利用。