一种制备高纯度中长链甘油三酯的方法-两步法与流程

本发明属于生物制药乳化剂制备领域，具体涉及一种制备高纯度中长链甘油三酯的方法。

背景技术：

中长链甘油三酯是由丙三醇与三个脂肪酸酯化后得到的产物，是具有安全、营养、加工适性好、人体相容性高等诸多优点，是一类多功能添加剂，在食品、医药、化工行业有广泛的应用。

中长链甘油三酯可通过生物酶催化法制备，酶催化合成中长链甘油三酯的最常用的工艺路线是酯交换法，酯交换法的反应原理是在酶促脱酰或水参与的甘油三酯的水解过程中会形成中间体甘油二酯，然后甘油二酯再与反应体系新生成的脂肪酸结合成为新的甘油三酯，采用酯交换法生产中长链甘油三酯，反应原料廉价易得，成本低，易于工业化生产。然而在一步法酯交换反应中，无论怎样控制反应条件,都不可避免的会发生酰基转移，以致产品的纯度降低。

技术实现要素：

为解决现有技术中存在的不足之处，本发明提供了一种制备高纯度中长链甘油三酯的方法，在鼓泡式反应器中通过“酯交换—酸解”两步反应制备高纯度的中长链甘油三酯。

本发明的一种制备中长链甘油三酯的方法，包括以下步骤：

(1)将占反应物总质量比为5～10％的固定化酶置于反应器的承载机构上；启动水浴机构将反应器加热至60～70℃；

(2)向料槽中加入摩尔比为1:1～5:1的长链甘油三酯和中链甘油三酯，将上述物料预热至70～80℃后投入反应器中，并加入质量占比为0.5～1％的甲醇钠的甲醇溶液(浓度为30％wt)，将流速为0.5～6cm/s的氮气通过筛板通入反应物料中，使物料混匀并在70～80℃恒温下进行酯交换反应，反应30～90min得到酯交换产物的混合物，停止加热，终止反应，继续向反应物料通入流速为0.5～1cm/s的氮气保护反应物防止其被氧化；

(3)将步骤(2)所得产物混合物通过第一级分子蒸馏除去游离脂肪酸，再通过第二级分子蒸馏蒸去副产物，得到中长链甘油三酯；

(4)将步骤(3)所得的中长链甘油三酯和一定量的中链脂肪酸放入反应器，中长链甘油三酯和中链脂肪酸的摩尔比为0.5:1～2:0.5，反应器的承载机构上放置有占反应物总质量比为5～10％的固定化酶，加入占反应物总质量比为5～10％的水作为活化酶催化剂，通入流速为0.5～6cm/s的氮气，使混匀物料在60～70℃的恒温下进行酸解反应，反应60～90分钟后，停止加热，继续向反应物料通入流速为0.5～1cm/s的氮气保护反应物防止其被氧化；

(5)将步骤(4)所得的酸解反应的产物通过第一级分子蒸馏除去游离中链脂肪酸，再通过第二级分子蒸馏蒸去副产物，所得产物经过水蒸气蒸馏洗涤，并经活性炭吸附得到高纯度中长链甘油三酯，其含量大于82％。

步骤(1)和步骤(4)所述容器是鼓泡式反应器，包括反应器主体、承载机构、筛板、压紧机构、鼓气机构、水浴机构、料槽和连接缸，所述反应器主体、承载机构和连接缸自上而下依次连接，所述水浴机构、反应器主体和料槽依次连接，并形成热浴循环，所述反应器主体与连接缸连通，所述连接缸与鼓气机构连接，所述筛板设置于连接缸内的上端，所述压紧机构安装于连接缸，且所述压紧机构的上端插入连接缸内，所述压紧机构的上端顶紧筛板。

所述鼓气机构包括气体循环增压器、冷凝器、缓冲罐气体和空气压缩机，所述冷凝器的一端与反应器主体的上端连接，所述冷凝器的另一端与气体循环增压器连接，所述冷凝器与气体循环增压器之间连接有用于存放氮气的气瓶；所述气体循环增压器通过缓冲罐与通气孔连接；所述空气压缩机与气体循环增压器连接，同时空气压缩机与气缸连接。

步骤(1)所述固定化酶为Lipozyme435；优选地，所述固定化酶的加入量为反应物总质量的5％，所述反应器加热至60℃；

优选地，在步骤(2)中长链甘油三酯和中链甘油三酯的摩尔比为1:2～2:1，长链甘油三酯选择大豆油(金龙鱼大豆油，嘉里粮油营口公司产)，中链甘油三酯选择辛酸葵酸甘油三酯(纯度99％，北京华美互利生物化工产)；

优选地，步骤(3)所述料槽中的长链甘油三酯和中链甘油三酯预热至70℃，所述氮气流速为2cm/s；

优选地，步骤(2)所述酯交换反应的时间为60分钟；

步骤(3)中第一级分子蒸馏的蒸馏温度为150～180℃，压力为5.0Pa，第一级分子蒸馏的内冷凝器温度设为50℃，采用连续进料方式，先将游离的脂肪酸蒸出，未蒸出的混合产物进入第二级分子蒸馏，所述第二级分子蒸馏的蒸馏温度为190～200℃，压力为1.0～3.0Pa，第二级分子蒸馏的内冷凝器温度设定为50℃，采用连续进料方式，将副产物长链脂肪酸，单甘酯，甘油二酯蒸出，并在冷凝器内冷凝后收集为轻相副产品，未蒸出的重相即为中长链甘油三酯；

优选地，步骤(4)的固定化酶占反应物总质量的5.5％，中链脂肪酸为葵酸(纯度AR99％，上海麦克林生化科技有限公司产)，氮气流速为1cm/s，酸解反应的温度为70℃，反应60分钟；

水作为活化酶催化剂，其加入量需控制在合适的范围，水的加入量太高会导致酸解反应平衡被破坏而转变为水解反应，水量过少会影响酶的活性。优选地，步骤(4)中水的添加量占反应物总质量的6.5％；

步骤(5)所述第一级分子蒸馏出去的游离中链脂肪酸，除去水份后可以作为原料返回到步骤(4)的反应器中；

优选地，步骤(5)所述第一级分子蒸馏的蒸馏温度为150℃，压力为5Pa，所述第二级分子蒸馏的温度为200℃，压力为1.5Pa；

本发明与现有技术相比，具有如下优点和有益效果：

(1)本发明反应结束后，固定化酶不需取出，可重复利用多次，降低反应成本，当反应次数达到100次时，酶的催化活性仍然很高，酯化率达70％；

(2)本发明利用鼓气机构和筛板的结合，向反应器主体内鼓气，形成气态循环，从而在沸腾状态下进行酶催化酯化反应，氮气作为氮气起到反应保护气的作用，且促进反应原料之间、原料与酶之间充分混合，减轻剪切力对酶的破坏作用，保证了固定化酶的活性，提高了反应物的反应效果及速率，提高产率；

(3)本发明提供的“酯交换+酸解”两步反应法制备中长链甘油三酯可以提高产物中中长链甘油三酯的含量。

附图说明

图1是本发明所述的制备高纯度中长链甘油三酯的工艺流程图。

具体实施方式

下面结合实施例和附图1对本发明作进一步详细的描述，但本发明的实施方式不限于此。

实施例1

一种制备高纯度中长链甘油三酯的方法，该方法等工艺路线如图1所示，包括以下步骤：

(1)将8g固定化酶Lipozyme435置于鼓泡式反应器的承载机构上，启动水浴机构将反应器主体加热至70℃；

(2)向料槽中加入51g辛酸葵酸甘油三酯(含约0.1mol中链甘油三酯)以及100g大豆油(合0.1mol长链甘油三酯)作为反应物，将料槽中的反应物预热至70℃，然后投入鼓泡式反应器中进行酯交换反应，向反应物料通入氮气并控制氮气流速为2cm/s，使得氮气不断通过筛板鼓入反应器主体中，使物料混匀并在70℃恒温下进行酯交换反应，反应60min得到酯交换产物的混合物，停止加热，终止反应，继续向反应物料通入流速为0.5cm/s的氮气保护反应物防止其被氧化；

(3)将步骤(2)所得产物混合物经过第一级分子蒸馏，第一级分子蒸馏温度为150℃，压力为5.0Pa，内冷凝器温度设为50℃，采用连续进料方式，先将游离的脂肪酸蒸出；再通过第二级分子蒸馏蒸去副产物，得到中长链甘油三酯，第二级蒸馏温度为190℃，压力为1.0Pa，内冷凝器温度设为50℃；

(4)将步骤(3)所得的中长链甘油三酯和17.5g的葵酸放入反应器，反应器的承载机构上放置有9g固定化酶Lipozyme435，加入8.5g水作为活化酶催化剂，通入流速为2cm/s的氮气，使混匀物料在70℃的恒温下进行酸解反应，反应60分钟后，停止加热终止反应；

(5)将步骤(4)所得的酸解反应的产物经过第一级分子蒸馏，第一级分子蒸馏温度为150℃，压力为5.0Pa，内冷凝器温度设为50℃，采用连续进料方式，先将游离的中链脂肪酸蒸出；再经过第二级分子蒸馏蒸去副产物得到中长链甘油三酯，第二级蒸馏温度为190℃，压力为1.0Pa，内冷凝器温度设为50℃；

(6)步骤(5)所得产物经过水蒸气蒸馏洗涤，并经活性炭吸附得到高纯度中长链甘油三酯，经HPLC分析其含量为83％。