专利名称：L-(+)-乳酸的制备方法
技术领域：
本发明的技术方案涉及使用酶的方法合成乳酸的技术领域，具体地说是L-(+)-乳酸 的制备方法。
背景技术：
食品工业用的乳酸是含量为50%左右旋乳酸。由于D-(-)-乳酸和L-(+)-乳酸在人体 内的代谢途径不同，人体只能代谢L-(+)-乳酸，摄入的D-(-)-乳酸会在人体内积累， D-(-)-乳酸过多可引起人体尿酸值升高。因此，世界卫生组织已经规定只允许添加 L-(+)-乳酸用于婴儿食品。另外，高度光学异构的聚L-(+)-乳酸(L/(L+D)〉92。/。)在骨外 科、人造手术缝合线、血管外科及药物释放材料方面都有良好的应用前景。再有，L-(+)-乳酸可用来生产L-(+)-乳酸聚合物，经多年研究发现，L-(+)-乳酸聚合物具有很好的生 物降解性。总之，L-(+)-乳酸的用途越来越广泛，它的生产有着良好的市场前景。
L- (+)-乳酸的已有生产方法主要有化学合成法和发酵法。
化学合成法的缺点是产品为外消旋乳酸即DL-(+)-乳酸，另外，由于化学合合成法所 用的原料是乙醛和剧毒物氢氰酸，尽管美国食品和药物管理局(FDA)已将合成乳酸列为 安全品，但发达国家人民还是抗议将合成法制得的乳酸应用于食品中。因此，化学合成 法生产乳酸大大受到了限制，此外合成法的生产成本也较高。
微生物发酵法生产乳酸,虽然可以通过菌种和培养条件的选择而获得具有特异旋光性 的D-(-)-乳酸或L-(+)-乳酸或者是两种异构体以一定比例混合的消旋体，但由于发酵产 物复杂、不易纯化、致使生产的投资大、成本高。CN 1415743 —种嗜热乳酸杆菌以及采 用该菌种生产L一乳酸的方法；CN 1566350 —种补料发酵生产L-(+)-乳酸的工艺；CN 1560264用马铃薯淀粉乳制备L-(+)-乳酸的方法；CN1376799高浓度乳酸发酵的生产方 法；CN 1926231生产L-(+)-乳酸的方法；CN 1254016耐氨性的L ( + )—产乳酸菌及生产 L(+)—乳酸的方法；CN 1348992膜耦合清液单罐细菌连续发酵的左旋一乳酸生产工艺， 所有这些文献公开的生产L-(+)-乳酸的工艺都釆用发酵法，也都存在发酵产物复杂、不 易纯化、其厂房设备投资大、成本高的缺点。
发明内容
本发明所要解决的技术问题是提供一种L-(+)-乳酸的制备方法，它是一种在有机
相中酶法催化不对称水解乳酸乙酯生产L-(+)-乳酸的技术，该技术既克服了化学合成法 的产品为外消旋乳酸即DL-(+)-乳酸、安全性不可信及生产成本较高的缺点，也克服了 发酵法产物复杂、不易纯化、其厂房设备投资大、成本高的缺点。
本发明解决该技术问题所采用的技术方案是L-(+)-乳酸的制备方法，是一种在有 机相中酶法催化不对称水解乳酸乙酯生产L-(+)-乳酸的技术，其步骤是
取乳酸乙酯和水加入到反应器中，再加入有机溶剂和酶，其中物料配比为乳酸乙
酯与水的质量比为3 15:1，酶用量为乳酸乙酯质量的0.4% 1%，水的体积为有机溶剂 体积的1% 10%，所述的有机溶剂为异辛垸、叔丁醇、丙酮或其中二者的混合物，所述 的酶催化剂为脂肪酶催化剂，将反应器密封后放置到恒温水浴摇床中，摇床转数50 220 转/分钟，反应温度为30 70°C，反应时间3 28小时，反应完成后将生成物分子蒸馏 即得到产物L-(+)-乳酸。
在上面L- (+)-乳酸的制备方法中，所述的有机溶剂是体积比为叔丁醇:异辛垸= 1: 1 9的混合物、或者体积比为丙酮:异辛烷=1: 1 9的混合物。
在上面L-(+)-乳酸的制备方法中，所述的脂肪酶催化剂为Candida antarctic lipase B (以下称N435)、 Candida Cylinder lipase (以下称CCL) 、 Candida Rogosa lipase (以下称CRL)或Lipasezyme TL IM (以下称IM)。以上酶均为市售商品酶。
本发明的有益效果是
1. 酶作为生物催化剂,与化学催化剂相比具有更高的催化效率、更高的反应专一性、 立体选择性、温和的反应条件、副产物少及产率较高的优点。
2. 本发明L-(+)-乳酸的制备方法，其主要原料是消旋的乳酸乙酯，这是一种易得的 市售商品溶剂，而且价格便宜。目前市售的乳酸乙酯绝大多数是消旋的。
3. 本发明L-(+)-乳酸的制备方法工艺简单、反应条件温和、环境污染小；所得产物 的立体选择性高、L-(+)-乳酸ee值为50% 94%，其产率为10% 40%。
具体实施例方式
实施例1
取乳酸乙酯1. 5克和水0. 1克加入到50毫升的磨口具塞三角瓶中，再将1毫升叔丁 醇与9毫升异辛烷、6毫克酶N435加入到该磨口具塞三角瓶中，用四氟乙烯密封带将瓶 口密封后放置到恒温水浴摇床中，摇床转数220转/分钟，反应温度3(TC，反应时间28 小时，反应完成后将生成物分子蒸馏即得到产物L-(+)-乳酸。 '
取上述产物于容量瓶中用水稀释50倍，使用微型漩涡混合仪将容量瓶中的溶液混合 均匀后用液相色谱外标法和生物传感器检测，L-(+)-乳酸的ee值为94%，产率为15. 36%。 实施例2
取乳酸乙酯3克和水1克加入到50毫升的磨口具塞三角瓶中，再将5毫升叔丁醇与 5毫升异辛垸、酶N435 30毫克加入到该磨口具塞三角瓶中，用四氟乙烯密封带将瓶口 密封后放置到恒温水浴摇床中，摇床转数50转/分钟，反应温度6(TC，反应时间20小 时，反应完成后将生成物分子蒸馏即得到产物L-(+)-乳酸。
取上述产物于容量瓶中用水稀释50倍，使用微型漩涡混合仪将容量瓶中的溶液混合 均匀后用液相色谱外标法和生物传感器检测，L-(+)-乳酸的ee值为72.41%，产率为 30.25%。 实施例3
取乳酸乙酯2. 25克和水O. 15克加入到50毫升的磨口具塞三角瓶中，再将1毫升丙 酮与9毫升异辛烷、酶CRL22.5毫克加入到磨口具塞三角瓶中，用四氟乙烯密封带将瓶 口密封后放置到恒温水浴摇床中，摇床转数150转/分钟，反应温度70°C，反应时间3 小时，反应完成后将生成物分子蒸馏即得到产物L-(+)-乳酸。
取上述产物于容量瓶中用水稀释50倍，使用微型漩涡混合仪将容量瓶中的溶液混合 均匀后用液相色谱外标法和生物传感器检测，L-(+)-乳酸的ee值为50.62%,产率为 10. 17%。 实施例4
取乳酸乙酯3克和水1克加入到50毫升的磨口具塞三角瓶中，再将7毫升丙酮与7 毫升异辛烷、酶CCL25毫克加入到磨口具塞三角瓶中，用四氟乙烯密封带将瓶口密封后 放置到恒温水浴摇床中，摇床转数150转/分钟，反应温度5(TC，反应时间28小时，反 应完成后将生成物分子蒸馏即得到产物L-(+)-乳酸。
取上述产物于容量瓶中用水稀释50倍，使用微型漩涡混合仪将容量瓶中的溶液混合 均匀后用液相色谱外标法和生物传感器检测，L-(+)-乳酸的ee值为51.68%，产率为 14. 93%。 实施例5
取乳酸乙酯3. 74克和水0. 62克加入到50毫升的磨口具塞三角瓶中，再将7毫升叔 丁醇、酶CRL 31.96毫克加入到磨口具塞三角瓶中，用四氟乙烯密封带将瓶口密封后放 置到恒温水浴摇床中，摇床转数220转/分钟，反应温度3(TC，反应时间28小时，反应 完成后将生成物分子蒸馏即得到产物L-(+)-乳酸。
取上述产物于容量瓶中用水稀释50倍,使用微型漩涡混合仪将容量瓶中的溶液混合 均匀后用液相色谱外标法和生物传感器检测，L-(+)-乳酸的ee值为60. 31%,产率为40%。 实施例6
取乳酸乙酯2克和水0. 5克加入到50毫升的磨口具塞三角瓶中，再将12毫升丙酮、 酶IM 14.72毫克加入到磨口具塞三角瓶中，用四氟乙烯密封带将瓶口密封后放置到恒 温水浴摇床中，摇床转数50转/分钟，反应温度4(TC，反应时间20小时，反应完成后 将生成物分子蒸馏即得到产物L-(+)-乳酸。
取上述产物于容量瓶中用水稀释50倍，使用微型漩涡混合仪将容量瓶中的溶液混合 均匀后用液相色谱外标法和生物传感器检测，L-(+)-乳酸的ee值为53.16%,产率为 18. 28%。 实施例7
取乳酸乙酯1. 5克和水0.1克加入到50毫升的磨口具塞三角瓶中，再将10毫升异 辛烷、酶CCL 10毫克加入到磨口具塞三角瓶中，用四氟乙烯密封带将瓶口密封后放置 到恒温水浴摇床中，摇床转数220转/分钟，反应温度6(TC，反应时间16小时，反应完
成后将生成物分子蒸馏即得到产物L-(+)-乳酸。
取上述产物于容量瓶中用水稀释50倍，使用微型漩涡混合仪将容量瓶中的溶液混合 均匀后用液相色谱外标法和生物传感器检测，L-(+)-乳酸的ee值为78.13%,产率为 13. 09%。 实施例8
取乳酸乙酯3克和水1克加入到50毫升的磨口具塞三角瓶中，再将2毫升叔丁醇与 8毫升异辛烷、酶N435 30毫克加入到该磨口具塞三角瓶中，用四氟乙烯密封带将瓶口 密封后放置到恒温水浴摇床中，摇床转数50转/分钟，反应温度6(TC，反应时间20小 时，反应完成后将生成物分子蒸馏即得到产物L-(+)-乳酸。
取上述产物于容量瓶中用水稀释50倍，使用微型漩涡混合仪将容量瓶中的溶液混合 均匀后用液相色谱外标法和生物传感器检测，L-(+)-乳酸的ee值为56.31%，产率为 22. 73%。 实施例9
取乳酸乙酯3克和水1克加入到50毫升的磨口具塞三角瓶中，再将3毫升丙酮与 ll毫升异辛烷、酶CCL 25毫克加入到磨口具塞三角瓶中，用四氟乙烯密封带将瓶口密 封后放置到恒温水浴摇床中，摇床转数150转/分钟，反应温度5(TC，反应时间28小时， 反应完成后将生成物分子蒸馏即得到产物L-(+)-乳酸。
取上述产物于容量瓶中用水稀释50倍,使用微型漩涡混合仪将容量瓶中的溶液混合 均匀后用液相色谱外标法和生物传感器检测，L-(+)-乳酸的ee值为63.78%,其产率为 25. 06%。
权利要求
1.L-(+)-乳酸的制备方法，其特征在于是一种在有机相中酶法催化不对称水解乳酸乙酯生产L-(+)-乳酸的技术，其步骤是取乳酸乙酯和水加入到反应器中，再加入有机溶剂和酶，其中物料配比为乳酸乙酯与水的质量比为3～15∶1，酶用量为乳酸乙酯质量的0.4％～1％，水的体积为有机溶剂体积的1％～10％，所述的有机溶剂为异辛烷、叔丁醇、丙酮或其中二者的混合物，所述的酶催化剂为脂肪酶催化剂，将反应器密封后放置到恒温水浴摇床中，摇床转数50～220转/分钟，反应温度为30～70℃，反应时间3～28小时，反应完成后将生成物分子蒸馏即得到产物L-(+)-乳酸。
2. 根据权利要求l所述L-(+)-乳酸的制备方法，其特征在于所述的有机溶剂是体 积比为叔丁醇:异辛烷=1:1 9的混合物、或者体积比为丙酮异辛垸=1:1 9的混合 物。
3. 根据权利要求1所述L-(+)-乳酸的制备方法，其特征在于所述的脂肪醉催化剂为Candida antarctic lipase B、 Candida Cylinder lipase 、 Candida Rogosa lipase、或Lipasezyme TL IM。
全文摘要
本发明L-(+)-乳酸的制备方法，涉及使用酶的方法合成乳酸，是一种在有机相中酶法催化不对称水解乳酸乙酯生产L-(+)-乳酸的技术，其步骤是取乳酸乙酯和水加入到反应器中，再加入有机溶剂和脂肪酶催化剂，其中物料配比为乳酸乙酯与水的质量比为3～15∶1，脂肪酶催化剂用量为乳酸乙酯质量的0.4％～1％，水的体积为有机溶剂体积的1％～10％，将反应器密封后放置到恒温水浴摇床中，摇床转数50～220转/分钟，反应温度为30～70℃，反应时间3～28小时，反应完成后将生成物分子蒸馏即得到产物L-(+)-乳酸。本发明L-(+)-乳酸的制备方法工艺简单、反应条件温和、环境污染小；所得产物的立体选择性高、L-(+)-乳酸ee值为50％～94％、其产率为10％～40％。
文档编号C12P7/56GK101168754SQ20071005980
公开日2008年4月30日 申请日期2007年10月11日 优先权日2007年10月11日
发明者刘效岩, 静 高 申请人:河北工业大学