专利名称：天然α-生育酚乙酸酯的合成方法
技术领域：
本发明属于生物化工领域，具体涉及一种采用脂肪酶在有机溶剂中催化合成天然α -生育酚乙酸酯的方法。
背景技术：
维生素E是人体内必需的天然营养成分，具有显著的抗氧化、消除自由基、消除性功能障碍、促进血液循环、防止早衰、预防癌症发生、提高机体免疫力等功能。维生素E包括四种组分即α-生育酚、β_生育酚、Y-生育酚和δ-生育酚，其中α-生育酚生物活性最强，且天然的α-生育酚生物活性是化学合成的2-3倍，所以天然α-生育酚及其衍生物更多的用作饲料添加剂、抗氧化剂、促进血液循环和延缓细胞老化的试剂使用。由于维生素E在有氧气存在时，极不稳定，容易氧化给运输带来不便，所以更多的是将其进行酯化，既提高了它的稳定性又不破坏其的生物活性。特别是天然α-生育酚乙酸酯与适当的硅石粉末状配方是被公认的饲料添加剂。现有的α-生育酚乙酸酯合成方法均为化学法，如CN 102285955Α采用三甲基亚醌和异植醇反应，催化剂为浓硫酸和I-丁基-3-乙基-3-甲基咪唑啉双亚胺，先得到α -生育酚粗品，再加入催化剂硼氢化钠、碱金属乙酸盐和乙酸酐进行酯化。CN 1216879Α所述的方法是在包括卤化锌(路易斯酸)、含水质子酸(布朗斯台德酸)，任选的包括金属的催化剂体系的存在下，通过三甲基氢醌二酯和异植醇缩合生成α-生育酚乙酸酯。CN 1701066Α所述的方法为在R1S020H(其中Rl表示羟基、卤素、低级烷基、卤代低级烷基或芳基)含硫催化剂或碱存在下，经烷基化或氧-烷基化，重排使2，3，6-三甲基氢醌-I-乙酸酯转化为中间体3-植基-2，5，6-三甲基氢醌-I-乙酸酯，再可选的使其发生闭环反应，以制备生育酚乙酸酯。CN 1738810Α是在催化剂Mn+(R1S03_)催化下，或经中间体3-植基-2，5，6-三甲基氢醌-I-乙酸酯环化，生成α -生育酚乙酸酯。现有的化学合成法中存在以下问题催化剂中含有酸性或碱性物质易腐蚀设备，用量巨大，且反应完成后难以回收；反应过程复杂，副产物多，转化率不高，分离纯化过程水或溶剂用量大，能耗大且操作复杂，难以实现连续化规模化生产。
发明内容
本发明所要解决的技术问题在于克服上述天然α -生育酚乙酸酯的化学合成方法所存在的转化率低、环境污染严重、能耗高等缺点，提供一种转化率高，生产反应条件温和、能耗低、环境污染小的天然α -生育酚乙酸酯的合成方法。解决上述技术问题所采用的技术方案是包括以下步骤I、制备固定化脂肪酶
按每克天然α -生育酚700 900U的添加量量取的脂肪酶溶解于纯净水中，配成浓度为8. 5mg/ml的脂肪酶溶液，量取纺织物载体,纺织物载体的质量为脂肪酶质量的5倍，4°C浸泡在脂肪酶溶液中，浸泡16小时，晾干，重复以上步骤直至脂肪酶溶液完全吸收，得固定化脂肪酶。 2、修饰固定化脂肪酶将制备的固定化脂肪酶浸泡于二甲亚砜中，固定化脂肪酶与二甲亚砜的质量比为I I. 5 5，28 45°C保温I 3小时，进行修饰处理。3、固定化脂肪酶催化反应将天然α -生育酚与乙酰基供体按摩尔比I : I. 5 55混合，混合物中加入修饰后的固定化脂肪酶，28 45°C、180 200转/分在摇床中反应12 24小时。4、过滤提纯过滤回收固定化脂肪酶，在真空度为-0.09MPa、95 160°C减压蒸馏回收乙酰基供体，直至无冷凝液生成止，在真空度为200Pa、170 180°C薄膜蒸发脱水脱气，真空度为I 3Pa、250 260°C用分子蒸馏装置进行分子蒸馏，得天然α -生育酚乙酸酯。上述的乙酰基供体是质量百分浓度为25%的乙酸-正己烷溶液，天然α-生育酚与乙酸的摩尔比为I : I. 5 3;乙酰基供体为乙酸乙酯或乙酸甲酯，天然α-生育酚与乙酸乙酯或乙酸甲酯的摩尔比为1 25 55。本发明的脂肪酶为解脂假丝酵母脂肪酶或褶皱假丝酵母脂肪酶。在本发明的修饰固定化酶步骤2中，将制备的固定化酶浸泡于二甲亚砜中，固定化脂肪酶与二甲亚砜的最佳质量比为I : 3，28 35°C保温I 3小时，进行修饰处理。在本发明的修饰固定化脂肪酶步骤2中，将制备的固定化脂肪酶浸泡于二甲亚砜中，最佳30°C保温2小时，进行修饰处理。本发明的纺织物载体为棉纺织物、丝绸、麻纺织物、尼龙纺织物。本发明的天然α -生育酚乙酸酯的合成方法通过天然α -生育酚和乙酰基供体在经修饰的固定化脂肪酶催化下进行酯化或者酯交换反应，反应产物经过过滤、减压蒸馏和分子蒸馏得到α-生育酚乙酸酯，其催化剂用量少，对设备无腐蚀，易回收，反应过程中化学试剂引入少，无副反应发生，反应物转化率高，可达90%以上，使得分离简单化，且不会产生大量废水，也无大量的提取用溶剂需要回收，既环保又节能，符合大规模连续工业化生产的要求。
图I是天然α -生育酚乙酸酯标准品色谱图。图2是待测样品色谱图。
具体实施例方式下面结合附图和实施例对本发明进一步详细说明，但本发明不仅限于这些实施例。实施例I本实施例合成天然α -生育酚乙酸酯的方法，由以下步骤组成
I、制备固定化酶 按每克天然α -生育酚800U的添加量量取解脂假丝酵母脂肪酶(45700U/g) 2. 45g溶解于288. 2ml纯净水中配成浓度为8. 5mg/ml的酶溶液，天然α -生育酚为市场上销售的商品，由浙江华源制药科技开发有限公司销售，解脂假丝酵母脂肪酶(Lipase P30000U/g),购于Imperial Jade Bio-Technology Co. , Ltd,称取丝绸纺织物载体12. 26g浸泡在该酶溶液中，纺织物载体的质量为解脂假丝酵母脂肪酶质量的5倍，纺织物载体也可采用棉纺织物，也可采用麻纺织物，还可采用尼龙纺织物，置于4°C的冰箱中存放16小时，晾干，按照上述方法再浸泡，直至酶溶液完全吸附，得固定化解脂假丝酵母脂肪酶。2、修饰固定化酶将上述步骤I得到的固定化解脂假丝酵母脂肪酶浸泡于40. Iml的二甲亚砜中，固定化解脂假丝酵母脂肪酶与二甲亚砜质量比为I : 3，30°C保温2小时，进行修饰处理。3、固定化酶催化反应在107g天然α-生育酚(1200IU)分3次加入质量百分浓度为25 %的乙酸-正己烷溶液96g混合，每隔6小时加入质量百分浓度为25%的乙酸-正己烷溶液32g，天然α-生育酚与乙酸的摩尔比为I : 2，混合物中加入修饰后的固定化解脂假丝酵母脂肪酶，320C、180 200转/分在摇床中反应20小时，得天然α -生育酚乙酸酯，转化率为98. I %。4、过滤提纯过滤回收固定化解脂假丝酵母脂肪酶，在真空度为-O. 09MPa、95 160减压蒸馏回收乙酸，直至无冷凝液生成止，在真空度为200Pa、170 180°C薄膜蒸发脱水脱气，真空度为I 3Pa、250 260°C用分子蒸馏装置进行分子蒸馏，得纯度为96. 9%的天然α -生育酚乙酸酯87. Og,收率为90%。实施例2本实施例合成天然α -生育酚乙酸酯的方法，由以下步骤组成在本实施例的制备固定化酶步骤I所用的原料以及原料配比和工艺条件与实施例I相同，制备成化解脂假丝酵母脂肪酶。在修饰固定化脂肪酶步骤2中，将步骤I制备的固定化解脂假丝酵母脂肪酶浸泡于20. Oml的二甲亚砜中，固定化解脂假丝酵母脂肪酶与二甲亚砜质量比为I : 1.5，28°C保温3小时，进行修饰处理。在固定化酶催化反应步骤3中，在107g天然α-生育酚(1200IU)分3次加入 质量百分浓度为25%的乙酸溶液混合，每隔6小时加入质量百分浓度为25%的乙酸溶液24. 02g，天然α-生育酚与乙酸的摩尔比为I : I. 5，混合物中加入修饰后的固定化解脂假丝酵母脂肪酶，280C、180 200转/分在摇床中反应24小时，得天然α -生育酚乙酸酯，转化率为93. 1% ο其它步骤与实施例I相同。制备成天然α -生育酚乙酸酯。实施例3本实施例合成天然α -生育酚乙酸酯的方法，由以下步骤组成在本实施例的制备固定化酶步骤I所用的原料以及原料配比和工艺条件与实施例I相同，制备成化解脂假丝酵母脂肪酶。在修饰固定化脂肪酶步骤2中，将步骤I制备的固定化解脂假丝酵母脂肪酶浸泡于66.8ml的二甲亚砜中，固定化解脂假丝酵母脂肪酶与二甲亚砜质量比为I : 5，45°C保温I小时，进行修饰处理。在固定化脂肪酶催化反应步骤3中，在107g天然α-生育酚(1200IU)分3次加入质量百分浓度为25%的乙酸-正己烷溶液混合，每隔6小时加入质量百分浓度为25%的乙酸-正己烷溶液48. 04g，天然α-生育酚与乙酸的摩尔比为I : 3，混合物中加入修饰后的固定化解脂假丝酵母脂肪酶，45°C、180 200转/分在摇床中反应12小时，得天然α -生育酚乙酸酯，转化率为95.8%。其它步骤与实施例I相同。制备成天然α -生育酚乙酸酯。实施例4在以上的实施例I 3的制备固定化酶步骤I和修饰固定化脂肪酶步骤2与相应的实施例相同。在固定化酶催化反应步骤3中，在107g天然α-生育酚(1200IU)分加入 乙酸乙酯563. 9g混合，天然α-生育酚与乙酸乙酯的摩尔比为I : 32。其它步骤与实施例I相同。制备成天然α-生育酚乙酸酯。实施例5在以上的实施例I 3的制备固定化酶步骤I和修饰固定化脂肪酶步骤2与相应的实施例相同。在固定化酶催化反应步骤3中，在107g天然α-生育酚(1200IU)分加入乙酸乙酯440. 55g混合，天然α-生育酚与乙酸乙酯的摩尔比为I : 25。其它步骤与实施例I相同。制备成天然α -生育酚乙酸酯。实施例6在以上的实施例I 3的制备固定化酶步骤I和修饰固定化脂肪酶步骤2与相应的实施例相同。在固定化酶催化反应步骤3中，在107g天然α-生育酚(1200IU)分加入乙酸乙酯969. 21g混合，天然α-生育酚与乙酸乙酯的摩尔比为I : 55。其它步骤与实施例I相同。制备成天然α -生育酚乙酸酯。实施例7在以上的实施例4 6的固定化酶催化反应步骤3中，所用乙酸乙酯用等摩尔的乙酸甲酯替换。其它步骤与实施例I相同。制备成天然α-生育酚乙酸酯。实施例8在以上的实施例I 6的制备固定化酶步骤I中，所用的解脂假丝酵母脂肪酶用等总酶活单位的裙皱假丝酵母脂肪酶(Lipase type VII from Candida rugosa型号L1754)替换,裙皱假丝酵母脂肪酶购于Sigma-aldrich公司，其它步骤与相应的实施例相同。制备成天然α-生育酚乙酸酯。为了验证本发明的有益效果，发明人采用本发明实施例I制备的天然α -生育酚乙酸酯进行试验，各种试验情况如下I、感官测试实施例I制备的天然α -生育酚乙酸酯按照《GB14756-2010》食品安全国家标准进行了感官检测，检测结果见表I。表I天然α -生育酚乙酸酯的感官检测结果
权利要求
1.一种天然a-生育酚乙酸酯的合成方法，其特征在于包括以下步骤 (1)制备固定化脂肪酶 按每克天然a -生育酚700 900U的添加量量取的脂肪酶溶解于纯净水中，配成浓度为8. 5mg/ml的脂肪酶溶液，量取纺织物载体，纺织物载体的质量为脂肪酶质量的5倍，4°C浸泡在脂肪酶溶液中，浸泡16小时，晾干，重复以上步骤直至脂肪酶溶液完全吸收，得固定化脂肪酶； (2)修饰固定化脂肪酶 将制备的固定化脂肪酶浸泡于二甲亚砜中，固定化脂肪酶与二甲亚砜的质量比为I I. 5 5，28 45°C保温I 3小时，进行修饰处理； (3)固定化脂肪酶催化反应 将天然a -生育酚与乙酰基供体按摩尔比I : I. 5 55混合，混合物中加入修饰后的固定化脂肪酶，28 45°C、180 200转/分在摇床中反应12 24小时； (4)过滤提纯 过滤回收固定化脂肪酶，在真空度为-0. 09MPa、95 160°C减压蒸馏回收乙酰基供体，直至无冷凝液生成止，在真空度为200Pa、170 180°C薄膜蒸发脱水脱气，真空度为I 3Pa、250 260°C用分子蒸馏装置进行分子蒸馏，得天然a -生育酚乙酸酯； 上述的乙酰基供体是质量百分浓度为25%的乙酸-正己烷溶液，天然a -生育酚与乙酸的摩尔比为I : I. 5 3 ;乙酰基供体为乙酸乙酯或乙酸甲酯，天然a-生育酚与乙酸乙酯或乙酸甲酯的摩尔比为1 25 55。
2.根据权利要求I所述的天然a-生育酚乙酸酯的合成方法，其特征在于所述的脂肪酶为解脂假丝酵母脂肪酶或褶皱假丝酵母脂肪酶。
3.根据权利要求I所述的天然a-生育酚乙酸酯的合成方法，其特征在于在修饰固定化酶步骤(2)中，将制备的固定化酶浸泡于二甲亚砜中，固定化脂肪酶与二甲亚砜的质量比为I : 3，28 35°C保温I 3小时，进行修饰处理。
4.根据权利要求I所述的天然a-生育酚乙酸酯的合成方法，其特征在于在修饰固定化脂肪酶步骤(2)中，将制备的固定化脂肪酶浸泡于二甲亚砜中，30°C保温2小时，进行修饰处理。
5.根据权利要求I所述的天然a-生育酚乙酸酯的合成方法，其特征在于所述的纺织物载体为棉纺织物、丝绸、麻纺织物、尼龙纺织物。
全文摘要
一种天然α-生育酚乙酸酯的合成方法，包括制备固定化脂肪酶、修饰固定化脂肪酶、固定化脂肪酶催化反应、过滤提纯步骤，本发明通过天然α-生育酚和乙酰基供体在经修饰的固定化脂肪酶催化下进行酯化或者酯交换反应，反应产物经过过滤、减压蒸馏和分子蒸馏得到α-生育酚乙酸酯，其催化剂用量少，对设备无腐蚀，易回收，反应过程中化学试剂引入少，无副反应发生，反应物转化率高，可达90％以上，使得分离简单化，且不会产生大量废水，也无大量的提取用溶剂需要回收，既环保又节能，符合大规模连续工业化生产的要求。
文档编号C12P17/06GK102634552SQ20121011454
公开日2012年8月15日 申请日期2012年4月18日 优先权日2012年4月18日
发明者孟利军, 孟永宏, 牛永洁, 陈卫锋 申请人:西安海斯夫生物科技有限公司