[发明专利]利用脂肪酶反胶束体系合成己酸乙酯的方法

说明书

技术领域

本发明属于生物化工领域，是设计一种酶促合成己酸乙酯的方法，特别适于以脂肪酶反胶束体系合成己酸乙酯。

背景技术

己酸乙酯作为烟草香精和浓香型酒体的主题香味成分用途非常广泛。当前，己酸乙酯的合成主要是采用化学合成法，但是化学合成因存在环境污染、条件苛刻、副产物多等缺点而广受争议。而酶促合成法是有一种能在常温、常压和中性pH值条件下专一的催化底物反应一种温和合成方法，具有环境友好、副产物少等优点。

公开号CN 1539980A(申请号03116567.2)的中国专利文献涉及一种高转化率的生物催化合成己酸乙酯的工艺方法，该方法采用己酸和乙醇为原料，在生物催化剂脂肪酶的作用下发生酯化反应，得到己酸乙酯产品；在反应过程中，反应产生的水分不断地通过选择性水透过膜被吸水性盐或水合盐吸收，使反应持续地朝酯化合成方向进行，直至反应物接近完全转化。公开号CN 1539981A(申请号03116568.0)的中国专利文献涉及一种生物催化合成己酸乙酯的连续生产工艺，该工艺采用己酸乙酯为原料，在生物催化剂的作用下发生酯化反应，合成己酸乙酯产品，所述的酯化反应由两个或两个以上的反应器串联组成，在连续操作条件下，己酸和乙醇的反应溶剂不断地流经脂肪酶固定床合成己酸乙酯，反应产生的水透过选择性水透过膜被饱和盐溶液吸收，饱和盐溶液吸收产生的水被稀释后经过重新饱和再循环使用，从而使反应持续朝酯化合成方向进行，直至反应物接近完全转化。

但上述专利文献公开的技术均具有某些缺陷。并且，常规水系条件下对于长链脂肪酸的溶解性比较差，不利于酶与底物的接触。脂肪酶在反胶束中能保持其催化活性及稳定性，酶和底物的接触几率大大增加，催化效率比较高。还有一点，脂肪酶只能在水与有机相的界面处发挥作用，而反胶束正好满足了这一条件，同时，反胶束中的脂肪酶溶于水相中，既能高效发挥其活性，又能有效地避免蛋白质受有机溶液影响。因此，脂肪酶在反胶束条件下的活性要比在水相中的活性更好一些。

发明内容

针对现有技术的不足，本发明的目的是提供一种利用脂肪酶反胶束体系合成己酸乙酯的方法。

利用脂肪酶反胶束体系合成己酸乙酯的方法，包括以下步骤：

1)脂肪酶反胶束体系的制备：以十六烷基三乙基溴化铵为表面活性剂，外加异辛烷、正己醇和水，充分振荡至澄清溶液，然后加入溶解于缓冲体系中的脂肪酶，充分混合成透明均一的体系，即配成脂肪酶反胶束体系；

2)在脂肪酶反胶束体系中加入己酸和乙醇为底物，在10-55℃下，10-250r/min震荡反应5-30h即完成转化，得到己酸乙酯。

前述的方法，优选的方案为：所选用的十六烷基三乙基溴化铵浓度为0.01-0.5mol/L。

前述的方法，优选的方案为：所用异辛烷、正己醇和水的重量比例为30-80∶1-8∶1。更加优选为所用异辛烷、正己醇和水的重量比例为60∶4∶1。

前述的方法，优选的方案为：所用脂肪酶选自微生物发酵制备的脂肪酶、从动物胰脏中提取的脂肪酶或从植物原料中提取的脂肪酶。所用脂肪酶的质量浓度为1-10％。

前述的方法，优选的方案为：所用的缓冲体系为磷酸盐、Tris-HCl、硼酸盐或柠檬酸盐缓冲体系。所用缓冲体系的浓度为0.01-0.5mol/L，pH值为4.0-9.0。

前述的方法，优选的方案为：步骤2)中己酸和乙醇的摩尔比是0.5-1.5∶1。

前述的方法，优选的方案为：步骤2)中所采用的己酸在脂肪酶反胶束体系中的终浓度为0.05-1mol/L。

本发明主要是采用脂肪酶反胶束体系来催化合成己酸乙酯，本发明反应效率高，生产条件温和，成本低，生产设备简单，具有很好的工业化生产前景。本发明转化率最高可以达到95.34％。

除此之外，本发明的技术优势还体现在：

1、反胶束体系能够较好地模拟酶的天然环境，因而在反胶束体系中，大多数酶能够保持催化活性和稳定性，甚至表现出“超活性”。

2、反胶束有非常高的界面积/体积比，远高于有机溶剂/水两相体系，使底物和产物的相转移变的极为有利。

3、反应条件温和，产物回收方便，可通过相变调节来实现，节约生产成本和能源。

4、副反应少，可以有效的减少由水引起的副反应。

具体实施方式

下面结合实施例对本发明的技术方案做详细描述，但保护范围不受此限制。实施例中所用原料和设备均可从市场购买。