添加绿色溶剂加速脂肪酶催化合成维生素C棕榈酸酯的工艺

添加绿色溶剂加速脂肪酶催化合成维生素c棕榈酸酯的工艺
技术领域
1.本发明涉及生物化工领域，尤其涉及添加绿色溶剂加速脂肪酶催化合成维生素c棕榈酸酯的工艺。


背景技术：

2.l-抗坏血酸(维生素c)是一种众所周知的天然抗氧化剂，因其高度亲水性而不溶于油和脂肪，导致抗坏血酸作为抗氧化剂在食品中的应用受到限制。通过使用脂肪酸制备抗坏血酸的疏水衍生物vc棕榈酸酯(l-ap)，可以克服溶解度问题，同时还增强了其清除自由基的能力。
3.传统上，l-ap是通过酸催化酯化合成的，但由于抗坏血酸在苛刻的化学反应条件下容易氧化、降解和重排，因此化学合成过程会形成多种副产物，需要多步纯化得到产品，这些复杂的过程会降低产品收率。酶法合成l-ap反应条件温和，脂肪酶的区域选择性高，副产物少，因此，脂肪酶催化合成l-ap受到了广泛关注。
4.根据国内外研究发现，脂肪酶催化合成l-ap的常用溶剂为正己烷、丙酮、叔丁醇、叔戊醇等。然而，维生素c在这些常用溶剂中溶解度极低，使得反应速率低、反应时间长、生产能力低下，同时维生素c的转化率不高且产物浓度低，因此，维生素c的溶解度问题是酶法合成l-ap的瓶颈所在。


技术实现要素：

5.本发明的目的在于解决现有技术中的上述问题，提供添加绿色溶剂加速脂肪酶催化合成维生素c棕榈酸酯(l-ap)的工艺，通过添加环境友好型绿色溶剂1,3-二甲基-2-咪唑啉酮(dmi)提高了维生素c的溶解性，加快了反应速度，极大缩短了反应时间，显著提高了转化率和产品浓度。
6.为达到上述目的，本发明采用如下技术方案：
7.添加绿色溶剂加速脂肪酶催化合成维生素c棕榈酸酯的工艺，包括以下步骤：将有机溶剂和一定量的1,3-二甲基-2-咪唑啉酮(dmi)混合配置成混合溶剂，将棕榈酸、维生素c、脂肪酶、分子筛和所述混合溶剂加入到生物反应容器中，控制反应体系的温度，反应一定时间后即得维生素c棕榈酸酯。
8.所述有机溶剂为丙酮、乙腈、叔丁醇、叔戊醇、正己烷和异丙醇中的一种或多种，优选为叔戊醇。
9.所述1,3-二甲基-2-咪唑啉酮(dmi)添加量占混合溶剂总体积的5％～50％(v/v)。
10.所述维生素c的初始浓度为20～55g/l，棕榈酸与维生素c的摩尔比为1:1～10:1。
11.所述脂肪酶为固定化南极假丝酵母脂肪酶b。
12.所述反应温度为30～70℃，反应时间为6～36h。
13.相对于现有技术，本发明技术方案取得的有益效果是：
14.本发明添加的1,3-二甲基-2-咪唑啉酮(dmi)提高了溶剂中维生素c的溶解度，极
大地提高了反应速度，缩短了反应所需时间，最终转化率≥95％。
附图说明
15.图1为dmi添加量对反应时程曲线的影响。
具体实施方式
16.为了使本发明所要解决的技术问题、技术方案及有益效果更加清楚、明白，以下结合附图和实施例，对本发明做进一步详细说明。
17.本发明添加绿色溶剂加速脂肪酶催化合成维生素c棕榈酸酯的制备方法如下：
18.(1)将有机溶剂和一定比例的1,3-二甲基-2-咪唑啉酮(dmi)搅拌混合均匀，配置成混合溶剂备用；
19.其中，所述的有机溶剂为丙酮、乙腈、叔丁醇、叔戊醇、正己烷和异丙醇中的一种或多种的组合，优选为叔戊醇。
20.(2)将棕榈酸、维生素c、固定化脂肪酶、分子筛和混合溶剂加入到生物反应容器中，控制反应体系的温度为30～70℃，每2h取样，使用高效液相色谱(hplc)分析。
21.(3)反应结束后过滤除去除分子筛和固定化脂肪酶，然后使用旋蒸仪除去溶剂，获得含有l-ap、棕榈酸和少量维生素c的混合物。
22.(4)将获得的混合物分别用正己烷和水洗涤两次，除去棕榈酸和维生素c即得产物l-ap，然后使用高效液相色谱(hplc)分析。
23.高效液相色谱(hplc)分析在agilent 1260series色谱仪进行，色谱柱：eclipse xdb-c18(5μm,4.6mm,250mm,agilent),检测器：vwd(254nm)，柱温：40℃，流动相:甲醇/醋酸(95/15)，流速：1.0ml/min，进样量：5μl。用外标法计算产物l-ap转化率。
24.实施例1
25.将一定体积的叔戊醇与1,3-二甲基-2-咪唑啉酮(dmi)混合，配置成为20％dmi含量的混合溶剂备用；
26.向50ml锥形瓶中加入10ml混合溶剂、0.3g维生素c、2.2g棕榈酸、50mg固定化南极假丝酵母脂肪酶b和4a型分子筛2g，50℃反应16h，所得l-抗坏血酸棕榈酸酯转化率为95.2％。
27.实施例2
28.将一定体积的叔戊醇与1,3-二甲基-2-咪唑啉酮(dmi)混合，配置成为10％dmi含量的混合溶剂备用；
29.向50ml锥形瓶中加入0.3g维生素c、2.2g棕榈酸、50mg固定化南极假丝酵母脂肪酶b、4a型分子筛2g和10ml混合溶剂，50℃反应20h，所得l-抗坏血酸棕榈酸酯转化率为92.9％。
30.实施例3
31.将一定体积的叔戊醇与1,3-二甲基-2-咪唑啉酮(dmi)混合，配置成为20％dmi含量的混合溶剂备用；
32.向100ml锥形瓶中加入20ml混合溶剂、1.0g维生素c、5.8g棕榈酸、100mg固定化南极假丝酵母脂肪酶b和4a型分子筛5g，50℃反应16h，所得l-抗坏血酸棕榈酸酯转化率达
88％。
33.实施例4
34.将一定体积的丙酮与1,3-二甲基-2-咪唑啉酮(dmi)混合，配置成为10％dmi含量的混合溶剂备用；
35.向50ml锥形瓶中加入0.3g维生素c、2.2g棕榈酸、50mg固定化南极假丝酵母脂肪酶b、4a型分子筛2g和10ml混合溶剂，50℃反应20h，所得l-抗坏血酸棕榈酸酯转化率为92.3％。
36.实施例5
37.将一定体积的乙腈与1,3-二甲基-2-咪唑啉酮(dmi)混合，配置成为10％dmi含量的混合溶剂备用；
38.向50ml锥形瓶中加入0.3g维生素c、2.2g棕榈酸、50mg固定化南极假丝酵母脂肪酶b、4a型分子筛2g和10ml混合溶剂，50℃反应16h，所得l-抗坏血酸棕榈酸酯转化率为90.7％。
39.实施例6
40.将一定体积的正己烷与1,3-二甲基-2-咪唑啉酮(dmi)混合，配置成为10％dmi含量的混合溶剂备用；
41.向50ml锥形瓶中加入0.3g维生素c、2.2g棕榈酸、50mg固定化南极假丝酵母脂肪酶b、4a型分子筛2g和10ml混合溶剂，50℃反应16h，所得l-抗坏血酸棕榈酸酯转化率为87.2％。
42.实施例7
43.将一定体积的叔戊醇与1,3-二甲基-2-咪唑啉酮(dmi)混合，分别配置成dmi含量为0％、10％、20％的混合溶剂备用；
44.分别向100ml锥形瓶中加入0.6g维生素c、4.4g棕榈酸、100mg固定化南极假丝酵母脂肪酶b、4a型分子筛4g和20ml不同浓度梯度的混合溶剂，控制反应温度为50℃，每隔2h取样，使用高效液相色谱(hplc)分析，l-抗坏血酸棕榈酸酯转化率结果如图1所示。
45.对以上实施例1～6制得的l-抗坏血酸棕榈酸酯的转化效果进行检测，检测结果参考表1。
46.表1
47.序号转化率(％)产物浓度(g/l)实施例195.267.2实施例292.965.6实施例388103.5实施例492.365.1实施例590.764实施例687.261.5
48.通过上述实施例对比，可以发现1,3-二甲基-2-咪唑啉酮(dmi)在叔戊醇、叔丁醇、丙酮、乙腈和正己烷中都能起到明显的促进作用，提升反应速度，如图1所示，20％的dmi添加即可缩短一半反应时间，，l-抗坏血酸棕榈酸酯的最终转化率≥95％。
49.以上所述仅是本发明的优选实施方式，应当指出：对于本技术领域的普通技术人
员来说，在不脱离本发明原理的前提下，还可以做出若干改进和润饰，这些改进和润饰也应该视为本发明的保护范围。