一种固定化脂肪酶生产1,3-甘油二酯的方法技术

本发明专利技术公开了一种固定化脂肪酶生产1，3‑甘油二酯的方法，包括：将不饱和长链脂肪酸、甘油和固定化脂肪酶混合，在25～40℃下搅拌反应1～12h，经后处理后得到1，3‑甘油二酯；所述不饱和长链脂肪酸为油酸、亚油酸、亚麻酸、花生四烯酸和二十二碳六烯酸中的至少一种；不饱和长链脂肪酸与甘油的摩尔比为1～3∶1；以反应体系的体积为基准，固定化脂肪酶的质量体积浓度为4‰～1％；所述的固定化脂肪酶为固定化的米根霉脂肪酶、米赫根毛霉脂肪酶、Lipase RM‑IM脂肪酶、Palatase 20000L脂肪酶和Xhlip‑O脂肪酶中的至少一种。本发明专利技术的方法具有原料转化率高、酶催化效率高、产生杂质少、生产成本低、适合大规模工业化生产等特点。

A method of producing 1,3- diacylglycerol by immobilized lipase

The invention discloses a method for producing 1, 3 triglyceride by immobilized lipase, which includes: mixing unsaturated long chain fatty acid, glycerin and immobilized lipase, stirring at 25~40 C for 1 ~ 12h, and after treatment, 1, 3 triglyceride diester is obtained, and the unsaturated fatty acid is oleic acid, linoleic acid and linen. At least one of the acid, peanut four enoic acid and twenty-two carbon six enoic acid; the molar ratio of unsaturated long chain fatty acids to glycerol is 1~3: 1; the mass concentration of immobilized lipase is 4 to 1% in the volume of the reaction system, and the immobilized lipase is the immobilized lipase of Rhizopus mildew and Mucor mildew mildew. At least one of the lipase, Lipase RM, IM lipase, Palatase 20000L lipase and Xhlip O O lipase. The method of the invention has the characteristics of high conversion rate of raw materials, high enzyme catalytic efficiency, less impurity production, low production cost, and suitable for large-scale industrial production.

【技术实现步骤摘要】
一种固定化脂肪酶生产1，3-甘油二酯的方法
本专利技术涉及生物化工领域，尤其涉及一种固定化脂肪酶生产1，3-甘油二酯的方法。
技术介绍
甘油二酯是油脂中的天然成分，但相比较于甘油三酯含量而言是较少的，含量通常小于5％。在减肥烹调食用油脂中，有大约70％的甘油二酯是以1，3-甘油二酯的形式存在；而在普通油脂代谢中间产物中，则主要以1，2(2，3)-甘油二酯形式存在。1，3-甘油二酯的代谢与甘油三酯和1，2-甘油二酯不同，它在以胰脂肪酶为主的消化酶的作用下水解成游离脂肪酸和1(3)-甘油单酯，1(3)-甘油单酯再经β-氧化以能量形式释放出去，从而很少在体内储存，防止体内脂肪累积。因此食用含有1，3-甘油二酯的油脂具有降低脂肪积累、防止体重增加的效果。从制备机理而言，1，3-甘油二酯的制备方法主要分为酶法和化学法合成，与酶法相比化学方法存在着很多缺点，如反应需要在高温条件下进行，对脂肪酸造成较大的破坏，会影响产品的质量；专一性不够强，副反应较多；设备投资大、成本高、能源消耗大。而酶法则克服了化学法反应的不足，并且是环境友好型，具有耗能少、无污染、可以合成特定的结构脂质等优点，因此酶法成为了制备1，3-甘油二酯的绿色合成工艺的主流方向，并越来越受到国内外学者的广泛研究。酶法合成1，3-甘油二酯的方法主要包括酶促直接酯化法、甘油解法、酯交换法。甘油解法就是甘油和甘油三酯以一定比例混合，在1，3-特异性脂肪酶的催化作用下合成1，3-甘油二酯。如Gotog等选用大豆油、菜籽油和甘油在Lipase3A催化作用下生产富含1，3-甘油二酯的油脂，其中1，3-甘油二酯含量达到40％以上(GotohN，WatanabeH，NishideT，etal.General-purposeoilscomposition[P].UnitedStatesPatent，6004611.1999-12-21)。Kahveci等采用Novozyme435催化菜籽油和甘油合成甘油二酯，甘油二酯的含量达到40％～50％(KahveciD，GuoZ，OzcelikB，etal.Lipase-catalyzedglycerolysisinionicliquidsdirectedtowardsdiglyceridesynthesis[J].ProcessBiochemistry，2009,44(12)：1358-1365)。Valerio等以Novozyme435作为催化剂，在乳化剂体系下催化甘油和橄榄油制备1，3-甘油二酯，在最优条件下1，3-甘油二酯的含量为17％(ValerioA，RovaniS，TreichelH，eta1.Optimizationofmonoanddiacylglycerolsproductionfromenzymaticglycerolysisinsolvent-freesystems[J].BioprocessandBiosystemsEngineering，2010，33(7)：805-812)。Yamane等用氢化牛油和甘油通过程序降温使目标产物固体不断析出的方法，耗时78h制备得到90％的甘油二酯(YamaneT，KangST，KatsuyoshiK，etal.High-yielddiacylglycerolformationbysolid-phaseenzymaticglycerolysisofhydrogenatedbeeftallow[J].JournaloftheAmericanOilChemistsSociety，1994,71(3)：339-342)。由于甘油解法收率低，产品纯度低，收率低，导致生产成本偏高，不利于大规模制备1，3-甘油二酯。酯交换法即以甘油三酯和甘油单酯(或脂肪酸甲酯)为原料，在1，3-特异性脂肪酶催化作用下发生酰基转移，从而使酰基重新分布而生成1，3-甘油二酯。Weber等研究了以LipozymeRMIM作为催化剂催化菜籽油与甘油单酯之间的反应，并且优化了反应温度、底物摩尔比等单因素条件，可获得75％的甘油二酯(WeberN，MukherjeeKD.Solvent-freelipase-catalyzedpreparationofdiacylglycerols[J].JournalofAgriculturalandFoodChemistry，2004,52(17)：5347-5353)。Blasi等分两步合成1，3-甘油二酯，先将橄榄油溶解于96％(v/v)的乙醇中，利用Novozyme435将其醇解为脂肪酸乙酯和甘油；然后再将1，3-特异性脂肪酶加入到体系中，利用其催化脂肪酸乙酯和甘油来重新合成1，3-甘油二酯，反应72h后体系中的1，3-甘油二酯的含量达到60％(BlasiF，CossignaniL，SimonettiMS，etal.BiocatalysedsynthesisofSn-1，3-diacylglyceroloilfromextravirginoliveoil[J].EnzymeandMicrobialTechnology，2007,41(6-7)：727-732)。酯交换反应实质是甘油三酯的水解和酯化反应的复合反应，即甘油三酯先水解为甘油单酯或甘油和游离脂肪酸后，酰基与甘油单酯或甘油再酯化为甘油二酯。要在水解反应和酯化反应之间建立动态平衡才能优化酯交换反应，但是这种平衡是不容易实现的，并且以甘油单酯为原料制备甘油二酯，成本高，所以不适合生产1，3-甘油二酯。酯化法就是以脂肪酸和甘油为原料，在1，3-特异性酶的催化作用下合成1，3-甘油二酯，反应过程中会有甘油单酯和甘油三酯等副产物产生。Rosu等研究了利用固定化脂肪酶在无溶剂体系中催化甘油与低熔点脂肪酸合成甘油二酯，采用加入分子筛或真空泵、通入氮气来除去反应过程中产生的水分，在反应8h后，1，3-二乙酸甘油酯的含量可以达到84％(RosuR，YasuiM，IwasakiY，etal.Enzymaticsynthesisofsymmetrical1，3-diacylglycerolsbydirectesterificationofglycerolinsolvent-freesystem[J].JournaloftheAmericanOilChemistsSociety，1999,76(7)：839-843)。Watanabe等研究了在真空度0.4KPa、反应温度50℃、脂肪酸与甘油的摩尔比2∶1、酶量5％的条件下，反应3h可获得1，3-甘油二酯的含量为70％(Tecelao，C.，Rivera，I.，Sandoval，G.，Ferreira-Dias，S.，Caricapapayalatex：Alow-costbiocatalystforhumanmilkfatsubstitutesproduction.Eur.J.LipidSci.Technol.2012，114，266-276)。直接酯化法具有反应时间较短，产物纯度高，反应可一步完成等优点，可以具体到合成某一种脂肪酸的1，3-甘油二酯，这是其他方法所不具有的优势，对于生产特定高纯度的1，3-甘油二酯而言是十分有利的。然而，直接酯化法需要在线除去反应产生的本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种固定化脂肪酶生产1，3‑甘油二酯的方法，其特征在于，包括：将不饱和长链脂肪酸、甘油和固定化脂肪酶混合，在25～40℃下搅拌反应1～12h，经后处理后得到1，3‑甘油二酯；所述不饱和长链脂肪酸为油酸、亚油酸、亚麻酸、花生四烯酸和二十二碳六烯酸中的至少一种；不饱和长链脂肪酸与甘油的摩尔比为1～3∶1；以反应体系的体积为基准，固定化脂肪酶的质量体积浓度为4‰～1％；所述的固定化脂肪酶为固定化的米根霉脂肪酶、米赫根毛霉脂肪酶、Lipase RM‑IM脂肪酶、Palatase 20000L脂肪酶和Xhlip‑O脂肪酶中的至少一种。

【技术特征摘要】
1.一种固定化脂肪酶生产1，3-甘油二酯的方法，其特征在于，包括：将不饱和长链脂肪酸、甘油和固定化脂肪酶混合，在25～40℃下搅拌反应1～12h，经后处理后得到1，3-甘油二酯；所述不饱和长链脂肪酸为油酸、亚油酸、亚麻酸、花生四烯酸和二十二碳六烯酸中的至少一种；不饱和长链脂肪酸与甘油的摩尔比为1～3∶1；以反应体系的体积为基准，固定化脂肪酶的质量体积浓度为4‰～1％；所述的固定化脂肪酶为固定化的米根霉脂肪酶、米赫根毛霉脂肪酶、LipaseRM-IM脂肪酶、Palatase20000L脂肪酶和Xhlip-O脂肪酶中的至少一种。2.根据权利要求1所述的固定化脂肪酶生产1，3-甘油二酯的方法，其特征在于，所述的不饱和长链脂肪酸为油酸；不饱和长链脂肪酸与甘油的摩尔比为2～3∶1。3.根据权利要求1所述的固定化脂肪酶生产1，3-甘油二酯的方法，其特征在于，在真空条件下进行反应，反应体系的真空度为100～800pa。4.根据权利要求1所述的固定化脂肪酶生产1，3-甘油二酯的方法，其特征在于，反应时，搅拌速度为200～1000rpm。5.根据权利要求1所述的固定化脂肪酶生产1，3-甘油二酯的方法，其特征在于，以反应体系的体积为基准，固定化脂肪酶的质量体积浓度为8‰～1％。6.根据权利要求1～5任一项所述的固定化脂肪酶生产1，3-甘油二酯的方法，其特征在于，固定化脂肪酶的制备方法包括以下步骤：(1)采用水热法合成纳米四氧化三铁，采用硅烷偶联剂及戊二醛对所述纳米四氧化三铁进行修饰；(2)将脂肪酶...

【专利技术属性】
技术研发人员：杨立荣，李翔宇，吴绵斌，赵炯烽，汪志明，马凡提，
申请(专利权)人：嘉必优生物技术武汉股份有限公司，浙江大学，
类型：发明
国别省市：湖北,42