[发明专利]一种脂肪酶催化选择性合成蔗糖-6-棕榈酸酯的方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种选择性合成蔗糖-6-棕榈酸酯的方法。

背景技术

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，适用于开发各种应用价值的蔗糖酯产品。

Ferrer等[Lipase-Catalyzed Regioselective Acylation of Sucrose in Two-Solvent Mixtures，BIOTECHNOLOGY AND BIOENGINEERING，VOL.65，NO.1，OCTOBER 5，1999]公开了一种棕榈酸蔗糖酯的制备方法，以棕榈酸乙烯酯为酰化试剂，以体积比为4∶1的叔戊醇和DMSO的混合溶剂作为反应溶剂，在最佳反应条件下：0.03M蔗糖，0.3M棕榈酸乙烯酯，25mg/mLH.Lanuginosa lipase脂肪酶(吸附于硅藻土)，48h后蔗糖转化率为80％，纯化后得到蔗糖-6-棕榈酸酯(产率为51％)，二酯(6，1′-二-O-蔗糖棕榈酸酯和6，6′-二-O-蔗糖棕榈酸酯)得率为4.9％。上述方法反应时间长，单酯得率低。

发明内容

本发明要解决的技术问题是提出了一种混合溶剂中脂肪酶催化选择性合成蔗糖棕榈酸酯的新工艺，高产率合成了高单酯化的蔗糖棕榈酸酯，并且反应时间大大缩短。

为解决上述技术问题，本发明采用如下技术方案：

一种合成蔗糖-6-棕榈酸酯的方法，所述方法为：所述蔗糖-6-棕榈酸酯是以蔗糖与棕榈酸乙烯酯为原料，以脂肪酶Lipozyme RM IM为催化剂，以体积比为4∶1的叔戊醇和DMSO的混合溶剂为反应介质，通过酰化反应制得。

本发明所述棕榈酸乙烯酯与蔗糖的投料摩尔比为3-15∶1，优选为8-15∶1，更优选为8∶1。

本发明所述脂肪酶Lipozyme RM IM是一种从Rhizomucor miehei得到的脂肪酶，用一种基因改性的米曲霉(Aspergillus oryzae)微生物经过深层发酵而生产。所述的脂肪酶LipozymeRM IM可使用市售商品。

本发明所述脂肪酶的加入量为：使得反应体系中脂肪酶Lipozyme RM IM的终浓度为15-30mg/ml，优选为20-30mg/ml，更优选为25mg/ml。

本发明所述酰化反应在摇床中进行，推荐摇床温度为20-40℃，转速为100～200rpm条件下反应为5-10小时。进一步，优选摇床温度为40℃，优选在170rpm条件下反应8小时。