[发明专利]一种丙二醇脂肪酸单酯的酶法制备方法

说明书

本发明公开了一种丙二醇脂肪酸单酯的酶法制备方法，包括如下步骤：(1)取脂肪酸并升温使其熔化处于液态，然后添加丙二醇并均质处理，作为酯化反应底物；(2)偏甘油酯脂肪酶与酯化反应底物接触，添加pH为4～8的缓冲液，搅拌进行酯化反应合成丙二醇单酯；(3)分离反应产物，回收油相，对油相进行分离纯化即获得高纯度的丙二醇单酯。本发明采用偏甘油脂肪酶催化脂肪酸与丙二醇酯化合成丙二醇单酯，反应过程中没有副反应发生，脂肪酸酯化率高，底物得到更有效利用；丙二醇单酯的得率和纯度更高，得率在90％以上，经分子蒸馏分离纯化后丙二醇脂肪酸单酯的纯度在98％以上。

技术领域

本发明涉及一种丙二醇脂肪酸单酯的酶法制备方法。

背景技术

丙二醇脂肪酸单酯，是由一个脂肪酸酰基和丙二醇形成的单酯，具有良好的亲油性和消泡性。自上个世纪五十年代开始，丙二醇脂肪酸单酯即已经成为广泛使用的食品添加剂，是一种性能优良的非离子型表面活性剂。专利CN103533845A即公布了一种以丙二醇脂肪酸单酯为主要成分的组合物，用于控制食品系统加热时的起泡程度。在食品中丙二醇脂肪酸单酯一般与其他乳化剂复合使用，在糕点、面包、人造奶油、巧克力等食品中，具有乳化、起酥、保鲜、消泡等作用。在医药中，丙二醇脂肪酸单酯可作为稳定剂、乳化剂用于乳剂和油膏等药剂中。

丙二醇脂肪酸单酯制备方法有脂肪酸、丙二醇直接酯化法，脂肪酸与环氧丙烷反应法以及丙二醇与动植物油脂的醇解法。食品级的丙二醇脂肪酸单酯，一般采用脂肪酸与丙二醇直接酯化法生产。目前，工业生产中的丙二醇单酯，多是利用酸、碱等化学催化剂，在120～180℃催化丙二醇与饱和脂肪酸进行酯化，得到丙二醇单酯和二酯的混合物。化学催化工艺中，由于存在高温过程，脂肪酸只能选择稳定性更好的饱和脂肪酸，而且丙二醇单酯的得率一般只能达到70％，需要再经分子蒸馏分离纯化，才能得到品质更好、纯度更高的丙二醇单酯产品(论文：食品添加剂丙二醇脂肪酸酯中总单酯含量的化学分析法)。随着人们对食品安全和食品原材料加工工艺重视程度的提高，越来越多的研究开始探索更加安全、环保、低能耗的丙二醇单酯的酶法生产工艺。脂肪酶也被称为脂肪酸酰基甘油酯水解酶，在油脂加工工艺中的应用越来越广泛。黑曲霉脂肪酶催化脂肪酸(硬脂酸、软脂酸、油酸、肉豆蔻酸、月桂酸)与丙二醇反应，酯化产物中的丙二醇脂肪酸单酯的含量(酯化反应产物中丙二醇单酯的得率)可以达到21.3～63.5％，多次萃取分离纯化后可以达到97％(不同脂肪酸丙二醇单酯的酶法合成及性质比较)。脂肪酶Novozym 435在正己烷体系中催化月桂酸和丙二醇反应，酯化率可以达到90.16％，丙二醇单酯的纯度可以达到81.37％，酯化产物中丙二醇单酯的得率为73.36％；在无溶剂体系中催化月桂酸与丙二醇酯化制备丙二醇单酯时，酯化率可以达到90.29％，丙二醇单酯的纯度可以达到78.22％，酯化反应产物中丙二醇单酯的得率为70.62％(酶法合成月桂酸丙二醇酯及其性质研究)。脂肪酶Novozym 435在无溶剂体系中催化油酸与丙二醇反应，油酸的酯化率可以达到89.64％，丙二醇单酯的纯度达到48.21％，酯化反应产物中丙二醇单酯的得率为43.21％；在叔丁醇为溶剂的反应体系中，油酸的酯化率可以达到91.15％，丙二醇单酯的纯度达到88.34％，酯化反应产物中丙二醇单酯的得率为80.52％(单油酸1,3丙二醇酯的酶法合成、分离纯化及性质研究)。脂肪酶Novozym 435催化丙二醇与椰子油进行醇解反应，反应产物中丙二醇单酯的得率为53.17％(酶法合成椰子油基丙二醇单酯及其性质研究)。综上可知，目前已经开发的丙二醇单酯的酶法制备方法中，由于存在丙二醇酯、甘油酯等副产物，丙二醇单酯的得率和产品的纯度均受到极大的限制。

发明内容

针对现有的酶法合成丙二醇脂肪酸单酯方法得到的丙二醇单酯产品中单酯纯度不高、得率较低的缺点，本发明的目的是提供一种高纯度丙二醇脂肪酸单酯的酶法生产制备方法。在本发明中，通过偏甘油酯脂肪酶限制性地仅在丙二醇的羟基上链接一个脂肪酸酰基，酯化产物中丙二醇单酯的得率更高；而且，产品经分离回收后得到的丙二醇脂肪酸单酯产品的纯度最高可以达到98％以上。

本发明为实现上述目的，通过以下技术方案实现：