专利名称：超临界体系中酶催化制备甘油二酯的方法
技术领域：
本发明涉及甘油二酯的制备方法，特别涉及一种超临界体系中酶催化制备甘油二酯的方法。
背景技术：
甘油二酯(Diglyceride，简称DG)是由甘油与两个脂肪酸酯化后得到的产物，有1,3-甘油二酯和1， 2-甘油二酯两种异构体。研究表明甘二酯具有普通甘油三酯所不具备的一些性 质，在食品、化工、医药等领域具有广泛的应用。特别是1，3-甘二酯异构体不仅与甘三酯有 不同的代谢特征,还具有防止体内脂肪积累的功能，因而甘油二酯被作为一种油脂替代品使 用。2000年，美国FM通过了甘油二酯的GMS认证。
甘油二酯的生产方法包括化学法和生物酶法两种。化学法是人们生产甘油二酯的传统方 法。该方法是用碱性催化剂催化甘油和脂肪酸直接酯化(180 240 t;)或者甘油和甘油三酯甘油 解(200~250 °C)，再经碱洗，分子蒸馏，超滤，活性炭处理来纯化产品。该方法在高温下进行， 能耗大、所得产品颜色较深、需要脱色等后处理。并且此方法缺乏专一性，所得产品为单、 双、三甘油酯的混合物。酶催化反应具有高催化活性和较强的专一性，反应条件温和，副产 物少。随着酶生产成本的降低，甘油二酯的酶催化生产越来越受到人们的重视。但生物酶法 生产甘油二酯同样存在目标产物甘油二酯选择性不高、收率较低的问题，同时在反应过程中 存在反应底物粘度大、反应速度慢、脂肪酶容易被底物或副产物包f而失活等问题。通过乂寸 甘油二酯生产方法的研究和改进，实现DG的高选择合成一直是人们的重点关注领域。
超临界体系的酶催化反应是酶催化的新领域之一，是利用超临界流体的特殊性质而发展 起来的新兴工艺，具有反应速度快、选择性高、产物易于分离纯化等优点。本发明以超临界 流体作为反应介质，在超临界体系中酶催化合成甘油二酯，解决常规生物酶法生产甘油二酯 中存在的的问题。
发明内容
本发明的目的在于提出一种超临界体系中酶催化制备甘油二酯的方法，能够提高甘油二 酯选择性，解决反应底物粘度大、反应速度慢等问题，并实现甘油二酯的绿色合成。 本发明的技术方案如下
本发明的超临界体系中酶催化制备甘油二酯的方法将摩尔比为0,2:1 6:1的脂肪酸与甘油或摩尔比为0.5:1 5:1的短链醇和油脂，与古反应物总重(7.5 10%的固定化脂肪酶酶置于反 应釜；加入反应介质，升温至2(K90'C，控制反应压力为5 40MPa，使体系处于超临界状态 或近临界状态，反应时间2 15小时，过滤后得产物甘油二酯。
所述的反应介质包括超临界二氧化碳、超临界甲烷、超临界乙烷或近临界丙垸等。 所述的固定化脂肪酶指来源于根酶属、曲霉属、毛霉属、假丝酵母、洋葱假单胞菌、荧 光假单胞菌、细菌脂肪酶和胰脂肪酶中的一种或一种以上的混合物。例如Lipozyme TL， LipozynieRM, Novozym 435 (Novozymes公司产品),Immobilized Lipase (Wako公司产品)。 所述的脂肪酸为C8 C18的直碳链脂肪族羧酸。
所述的油脂包括植物油脂和动物油脂，具体为菜籽油、大豆油、花生油、玉米油、蓖麻 油、棉籽油、桐油、乌桕油、鱼油、猪油中的一种或一种以上的混合物。 所述的短链醇为甲醇、乙醇、丙醇、丁醇或戊醇。
本发明的有益效果如下
1. 由于超临界流体具有类似于气体的高扩散性能，以其作为反应介质，能够有效的降低 反应物粘度，提高反应速度，大大縮短反应时间。
2. 超临界体系中反应结束后，通过降压即可实现产物与反应介质的分离，无有tl溶剂残 留，所得产品可用于医药、食品行业。
3. 大大提高了目标产物甘油二酯的选择性，选择性为63%~88%。
具体实施例方式
以下结合具体实施例进一步说明本发明的实施过程。
实施例1-
将摩尔比为0.2:1的辛酸和甘油5g置于反应釜中，加入占反应物总重0.5%的固定化脂肪 酶Novozym435，加入二氧化碳升温至50°C ，控制反应压力为10MPa，使其处于超临界状态， 反应2小时后降至常温，缓慢放出二氧化碳至反应釜压力为常压，过滤回收固定化脂肪酶重 复使用。产物经气相色谱^^析，辛酸转化率为80%，甘油二酯选择性为85%。 实施例2:
将摩尔比为2:1的癸酸和甘油5g置于反应釜中，加入占反应物总重10%的固定化脂肪酶 Lipozyme TL，加入乙垸升温至6(TC，控制反应压力为5MPa，使其处于超临界状态，反应6 小时后降金常温，缓慢放出乙烷至反应釜压力为常压，过滤回收固定化脂肪酶重复{吏用。产 物经气相色谱分析，癸酸酸转化率为89%，甘油二酯选择性为78%。 实施例3:将摩尔比为4:1的棕榈酸和甘油5g置于反应釜中，孤入占反应物总重2M的固定化脂肪酶 LipozymeRM，加入二氧化碳升温至70°C，控制反应压力为llMPa，使其处于超临界状态， 反应8小时后降至常温，缓慢放出二氧化碳至反应釜压力为常压，过滤回收固定化脂肪酶重 复使用。产物经高效液相色谱分析，棕榈酸转化率为83%,甘油二酯选择性为73%。 实施例4*.
将摩尔比为6:1的硬脂酸和甘油5g置于反应釜中，加入占反应物总重1%的固定化脂肪酶 Novozym435和占反应物总重3%的LipozymeRM,加入丙垸升温至90°C,控制反应压力为 15MPa，使其处于近临界状态，反应15小时后降至常温，缓慢放出丙烷至反应釜压力为常压， 过滤回收固定化脂肪酶重复使用。产物经高效液相色谱分析，硬脂酸转化率为92%，甘油二 酯选择性为80%。 实施例5:
将摩尔比为6:1的油酸和甘油5g置于反应釜中，加入占反应物总重1%的固定化脂肪酶 Novozym435和占反应物总重3%的LipozymeTL，加入乙烷升温至3(TC，控制反应压力为 5MPa，使其处于近临界状态，反应7小时后降至常温，缓慢放出乙烷至反应釜压力为常压， 过滤回收固定化脂肪酶重复使用。产物经高效液相色谱分析，硬脂酸转化率为78%，甘油二 酯选择性为79%。 实施例6:
将摩尔比为0.2:1的亚油酸和甘油5g置于反应釜中，加入占反应物总重1%的固定化脂肪 酶Novozym435和占反应物总重3°/。的LipozymeRM,加入二氧化碳升温至75°C，控制反应压 力为30MPa，使其处于超临界状态，反应10小时后降至常温，缓慢放出二氧化碳至反应釜压 力为常压，过滤回收固定化脂肪酶重复使用。产物经高效液相色谱分析,硬脂酸转化率为91%， 甘油二酯选择性为81%。 实施例7:
将摩尔比为2:1的Y-亚油酸和甘油5g置于反应釜中，加入占反应物总重2%的固定化脂 肪酶Immobilized Lipase (Wako公司产品)，加入二氧化碳升温至60°C ，控制反应压力为12MPa， 使其处于超临界状态，反应8小时后降至常温，缓慢放出二氧化碳至反应釜压力为常压，过 滤回收固定化脂肪酶重复使用。产物经高效液相色谱分析，硬脂酸转化率为86%，甘油二酯 选择性为63%。 实施例8:
将摩尔比为3:1的棕榈油酸和甘油5g置于反应釜中，加入占反应物总重lM的固定化脂肪 酶Novozym435，加入甲垸升温至20。C，控制反应压力为40MPa，使其处于超临界状态，反应15小时后降至常温，缓慢放出甲烷至反应釜压力为常压，过滤回收固定化脂肪酶重复使用。 产物经高效液相色谱分析，硬脂酸转化率为84%,甘油二酯选择性为88%。 实施例9:
将摩尔比为0.5:1的甲醇和大豆油10g置于反应釜中，加入占反应物总重5%的固定化脂 肪酶Novozym435，加入二氧化碳升温至7(TC，控制反应压力为18MPa，使其处于超临界状 态，反应10小时后降至常温，缓慢放出二氧化碳至反应釜压力为常压，过滤回收固定化脂肪 酶重复使用。产物经高效液相色谱分析，油脂中甘油二酯含量为69%。 实施例10:
将摩尔比为3:1的丙醇和花生油10g置于反应釜中，加入占反应物总重2%的固定化脂肪 酶LipozymeRM，加入二氧化碳升温至55°C，控制反应压力为13MPa，使其处于超临界状态， 反应12小时后降至常温，缓慢放出二氧化碳至反应釜压力为常压，过滤回收固定化脂肪酶重 复使用。产物经高效液相色谱分析，油脂中甘油二酯含量为71%。 实施例11:
将摩尔比为1:1的丁醇和鱼油10g置于反应釜中，加入占反应物总重1%的固定化脂肪酶 Novozym435和占反应物总重3%的LipozymeRM，加入丙垸升温至8(TC，控制反应压力为 18MPa，使其处于近临界状态，反应4小时后降至常温，缓慢放出丙烷至反应釜压力为常压， 过滤回收固定化脂肪酶重复使用。产物经高效液相色谱分析，油脂中甘油二酯含量为64%。 实施例12:
将摩尔比为5:1的戊醇和猪油10g置于反应釜中，加入占反应物总重5%的固定化脂肪酶 Novozym435，加入二氧化碳升温至75°C，控制反应压力为15MPa，使其处于超临界状态， 反应6小时后降至常温，缓慢放出二氧化碳至反应釜压力为常压，过滤回收固定化脂肪酶重 复使用。产物经高效液相色谱分析，油脂中甘油二酯含量为73%。 实施例13:
将摩尔比为5:1的甲醇、猪油和鱼油的混合物10g置于反应釜中，加入占反应物总重5% 的固定化脂肪酶Novozym435，加入二氧化碳升温至75°C，控制反应压力为15MPa，使其处 于超临界状态，反应5小时后降至常温，缓慢放出二氧化碳至反应釜压力为常压，过滤回收 固定化脂肪酶重复使用。产物经高效液相色谱分析，油脂中甘油二酯含量为70%。
本发明提出的超临界体系中酶催化制备甘油二酯的方法。，已通过实施例进行了描述，相 关技术人员明显能在不脱离本发明的内容、精神和范围内对本文所述的方法进行改动或适当 变更与组合，来实现本发明的技术。特别需要指出的是，所有相类似的替换和改动对本领域 技术人员来说是显而易见的，他们都被视为包括在本发明精神、范围和内容中。
权利要求
1.一种超临界体系中酶催化制备甘油二酯的方法，其特征在于将摩尔比为0.2∶1～6∶1的脂肪酸与甘油或摩尔比为0.5∶1～5∶1的短链醇和油脂，与占反应物总重0.5～10％的固定化脂肪酶酶置于反应釜；加入反应介质，升温至20～90℃，控制反应压力为5～40MPa，使体系处于超临界状态或近临界状态，反应时间2～15小时，过滤后得产物甘油二酯。
2. 如权利要求1所述的超临界体系中酶催化制备甘油二酯的方法，其特征为所述的反 应介质包括超临界二氧化碳、超临界甲烷、超临界乙烷或近临界丙烷。
3. 如权利要求1所述的超临界体系中酶催化制备甘油二酯的方法，其特征为所述的固 定化脂肪酶指来源于根酶属、曲霉属、毛霉属、假丝酵母、洋葱假单胞菌、荧光假 单胞菌、细菌脂肪酶和胰脂肪酶中的一种或一种以上的混合物。
4. 如权利要求1所述的超临界体系中酶催化制备甘油二酯的方法，其特征为所述的脂 肪酸为C8 C18的直碳链脂肪族羧酸。
5. 如权利要求l所述的超临界体系中酶催化制备甘油二酯的方法，其特征为所述的油 脂包括植物油脂和动物油脂，具体为菜籽油、大豆油、花生油、玉米油、蓖麻油、 棉籽油、桐油、乌桕油、鱼油、猪油中的一种或一种以上的混合物。
6. 如权利要求1所述的超临界体系中酶催化制备甘油二酯的方法，其特征为所述的短 链醇为甲醇、乙醇、丙醇、丁醇或戊醇。
全文摘要
本发明涉及一种超临界体系中酶催化制备甘油二酯的方法。将摩尔比为0.2∶1～6∶1的脂肪酸与甘油或摩尔比为0.5∶1～5∶1的短链醇和油脂，与占反应物总重0.5～10％的固定化脂肪酶酶置于反应釜；加入反应介质，升温至20～90℃，控制反应压力为5～40MPa，使体系处于超临界状态或近临界状态，反应时间2～15小时，过滤后得产物甘油二酯。由于超临界流体具有类似于气体的高扩散性能，以其作为反应介质，能够有效的降低反应物粘度，提高反应速度，大大缩短反应时间。本发明通过降压即可实现产物与反应介质的分离，无有机溶剂残留。大大提高了目标产物甘油二酯的选择性，选择性为63％～88％。
文档编号C12P7/64GK101555500SQ20091006898
公开日2009年10月14日 申请日期2009年5月22日 优先权日2009年5月22日
发明者吕惠生, 姜浩锡, 张敏华, 董秀芹, 陶敏莉 申请人:天津大学