一种酶催化单甘酯与中链甘油三酯酯交换制备甘油二酯的方法技术

本发明专利技术属于油脂深加工技术领域，具体涉及一种酶催化单甘酯与中链甘油三酯酯交换制备甘油二酯的方法。该方法包括以下步骤：将长链脂肪酸单甘酯加热熔化后加入一定量的中链脂肪酸甘油三酯，混合均匀；调节温度为60～80℃，加入脂肪酶，脂肪酶加入量为底物总质量的3％～9％，真空及搅拌的条件下进行酯交换反应，酯交换反应时间为15～120min，得到粗甘油二酯产物。本发明专利技术采用脂肪酶在旋转水浴条件下催化长链脂肪酸单甘酯与中链脂肪酸甘油三酯酯交换制备富含甘油二酯的油脂基料。本发明专利技术方法工艺简单，成本低，原料易得，在实现工业化生产甘油二酯中具有良好前景。

Enzyme catalyzed transesterification of monoglycerides and medium chain triglycerides to prepare diacylglycerol

The invention belongs to the technical field of oil deep processing, and in particular relates to a method for preparing diethylene glyceride by transesterification of monoglyceride and medium-chain triglyceride catalyzed by enzymes. The method comprises the following steps: adding a certain amount of medium chain fatty acid triglyceride after melting long chain fatty acid monoglyceride, mixing uniformly; adjusting the temperature to 60-80 C, adding lipase, the amount of lipase added is 3% - 9% of the total mass of substrate; transesterification under vacuum and stirring conditions; transesterification The yield of crude diacylglycerol was 15 ~ 120min. The invention adopts lipase to catalyze the transesterification of long-chain fatty acid monoglyceride with medium-chain fatty acid triglyceride to prepare oil base material rich in diethylene glyceride under rotating water bath conditions. The method has the advantages of simple process, low cost and easy availability of raw materials, and has good prospects in industrialized production of diethylene glycerol.

【技术实现步骤摘要】
一种酶催化单甘酯与中链甘油三酯酯交换制备甘油二酯的方法
本专利技术属于油脂深加工
，具体涉及一种酶催化单甘酯与中链甘油三酯酯交换制备甘油二酯的方法。
技术介绍
甘油二酯(DAG)是公认安全(GRAS)的食品成分，天然存在于植物油中的含量一般在1-6％之间，在棉籽油中可达10％。它们以两种异构体形式存在，分别是1,3-DAG和1,2-DAG，在热平衡下约以1:2的比例存在。DAG主要用于在食品，化妆品和制药领域生产乳化剂，稳定剂和作为载体。DAG具有与甘油三酯(TAG)相似的消化率和能量值。DAG富集油由于其对脂质代谢的有益影响而被广泛研究作为TAG基油的代替品。由于DAG与TAG之间的结构差异，使得DAG具有抑制人体脂肪积累和降低人餐后血清中的TAG。自1999年以来，相较于传统的TAG，美国等国家将DAG视为功能性食用油脂，因为其具有较高的熔点，2016年DAG被确认成为新食品资源。现有技术中，一般的制备甘油二酯大都是甘油三酯通过甘油解，或者水解得到的；而脂肪酸与甘油进行酯化制备甘油二酯，如果利用化学方法，需要很高的反应温度，不节能环保，同样利用酶法的话，则需要价格更高的酶进行催化酯化，实用性差，并且产品中会存在大量的未反应的游离脂肪酸。而利用酶催化MAG与TAG的酯交换制备DAG的研究，鲜有报道。
技术实现思路
为解决现有技术的缺点和不足之处，本专利技术的目的在于提供一种酶催化单甘酯与中链甘油三酯酯交换制备中长链甘油二酯的方法。本专利技术目的通过以下技术方案实现：一种酶催化单甘酯与中链甘油三酯酯交换制备甘油二酯的方法，包括以下步骤：(1)将长链脂肪酸单甘酯加入反应装置并加热熔化，然后加入一定量的中链脂肪酸甘油三酯，混合均匀；(2)调节温度为60～80℃，加入重量百分含量为3％～9％(基于底物的总质量)的脂肪酶，真空及搅拌的条件下进行酯交换反应，酯交换反应时间为15～120min，得到粗甘油二酯产物。如上所述的酶催化单甘酯与中链甘油三酯酯交换制备甘油二酯的方法，步骤(1)中所述长链脂肪酸单甘酯和中链脂肪酸甘油三酯的摩尔比为1:9～9:1，优选为7:3。如上所述的酶催化单甘酯与中链甘油三酯酯交换制备甘油二酯的方法，步骤(1)中长链脂肪酸单甘酯加热至80℃熔化。如上所述的酶催化单甘酯与中链甘油三酯酯交换制备甘油二酯的方法，步骤(2)中所述酯交换反应温度优选为60℃。如上所述的酶催化单甘酯与中链甘油三酯酯交换制备甘油二酯的方法，步骤(2)中所述酯交换反应时间优选为100min。如上所述的酶催化单甘酯与中链甘油三酯酯交换制备甘油二酯的方法，步骤(2)中所述脂肪酶为固定化脂肪酶LipozymeTLIM。如上所述的酶催化单甘酯与中链甘油三酯酯交换制备甘油二酯的方法，步骤(1)中所述搅拌转速为90～120r/min。如上所述的酶催化单甘酯与中链甘油三酯酯交换制备甘油二酯的方法，步骤(1)中所述反应装置为旋转蒸发器，酯交换反应中通过旋转蒸发器的旋转实现搅拌条件，旋转蒸发器的转速为90～120r/min。本专利技术中可以优选反应装置为旋转蒸发器，从而通过旋转蒸发器的旋转实现酯交换反应所需的搅拌条件，旋转反应的方式比较温和，对酶不会产生破坏作用。与普通的搅拌反应相比，相同的原料摩尔比、酶添加量、反应时间和温度条件下，通过旋转蒸发器的旋转实现搅拌条件制得的粗产品中的甘油二酯含量更高。如上所述的酶催化单甘酯与中链甘油三酯酯交换制备甘油二酯的方法，步骤(2)中所述脂肪酶的加入量为底物总质量的8％。针对上述技术方案，本专利技术还研究了以下实验例：1、单因素试验1.1反应时间对酯交换反应的影响在底物摩尔比为3:7(MAG:MCT)，温度为60℃，加酶量为5wt％条件下反应，研究在反应时间对产物中DAG含量变化的影响，结果如图1所示。在一定的时间范围内，DAG的含量呈上升趋势，超过这一范围将会导致目标产物DAG的减少或趋于平衡。由图1可知，DAG含量在100min前逐渐增加，达到31.32％，100min以后其含量基本保持不变；而由图也可知，MAG和TAG的含量呈下降趋势。Liu等(LiuN,WangY,ZhaoQ,etal.Fastsynthesisof1,3-DAGbyLecitase(R)Ultra-catalyzedesterificationinsolvent-freesystem[J].EuropeanJournalofLipidScienceandTechnology,2011,113(8):973-979.)研究了反应时间对酯化反应的影响，指出了当脂肪酶和反应底物在界面达到饱和状态时，反应时间对DAG的生成影响较为显著，随着反应时间的延长，DAG最终会达到一个平衡值。综合考虑到能耗等因素，选定100min为最佳反应时间。1.2底物摩尔比对酯交换反应的影响在反应时间为100min，温度为60℃，加酶量为5wt％条件下反应，研究在不同底物摩尔比下对产物的影响，结果如图2所示。从图2中可以看出，随着底物摩尔比的变化，产物中DAG的含量呈现先增加后减少的趋势，而TAG和MAG则分别呈现下降和上升趋势。在一定范围内，底物摩尔比的增加会促使反应向正方向进行，加快产物的生成。但过多的底物会降低脂肪酶与反应底物表面的接触程度，从而限制脂肪酶的活力，导致反应速率下降。当底物摩尔比MAG:MCT为7:3时，DAG的含量达到最大值，DAG的最大值为32.68％，而在摩尔比为9:1时，DAG含量下降，可能是因为高的MAG含量降低了传质效率并抑制反应。综合考虑产物得率，选择底物摩尔比MAG:MCT为7:3。1.3酶添加量对酯交换反应的影响在底物摩尔比为7:3，反应温度为60℃，反应时间为100min条件下，考察了酶添加量对酯交换反应的影响，结果如图3所示。由图3可知，酶添加量从4wt％提高到7wt％时，产物中DAG的含量呈上升趋势，在一定范围内酶添加量增加会导致产物含量的增加，但是当超出这一范围，则会导致产物含量下降，可能是因为增加脂肪酶浓度可以促进反应速度，但是通过扩散和聚集，其过多会使酶活性位点失活。在7wt％酶添加量时达到最大含量为38.72％，但是，当加酶量为8wt％时，DAG含量为36.42％，相差不大，但是脂肪酸和MAG含量有明显上升而TAG含量下降明显，因为考虑到后面的分离提纯因而基于以上分析，选择8wt％的加酶量。1.4反应温度对酯交换反应的影响本实验在酶的添加量为8wt％，底物摩尔比为7：3，反应时间为100min条件下，探究了不同的反应温度对酯交换反应的影响，结果如图4所示。由图4可知，随着反应温度的升高，产物中DAG的含量逐渐降低，而MAG和TAG的含量则呈现逐渐增加的趋势；这是因为在酶进行催化酯化反应时，温度对于其热动力学平衡有着重要的作用，高温会降低反应底物的黏度并增加底物的扩散作用和互溶性，从而加快反应速率，提高产物的生成量，但过高的温度会使脂肪酶活性下降甚至使酶失活。可以看出，当温度为60℃时，DAG的含量为最高，可以达到36.42％，综合考虑，选择60℃为反应温度。2、物化特性分析2.1脂肪酸和甘油酯组成参考王丽丽(王丽丽.磷脂酶A1催化脂肪酸酯化法合成DAG的研究[D].广州:暨南大学,2011.)气相色谱条件本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种酶催化单甘酯与中链甘油三酯酯交换制备甘油二酯的方法，其特征在于，包括以下步骤：(1)将长链脂肪酸单甘酯加入反应装置并加热熔化，然后加入一定量的中链脂肪酸甘油三酯，混合均匀；(2)调节温度为60～80℃，加入脂肪酶，脂肪酶加入量为底物总质量的3％～9％，真空及搅拌条件下进行酯交换反应，酯交换反应时间为15～120min，得到粗甘油二酯产物。

【技术特征摘要】
1.一种酶催化单甘酯与中链甘油三酯酯交换制备甘油二酯的方法，其特征在于，包括以下步骤：(1)将长链脂肪酸单甘酯加入反应装置并加热熔化，然后加入一定量的中链脂肪酸甘油三酯，混合均匀；(2)调节温度为60～80℃，加入脂肪酶，脂肪酶加入量为底物总质量的3％～9％，真空及搅拌条件下进行酯交换反应，酯交换反应时间为15～120min，得到粗甘油二酯产物。2.根据权利要求1所述的一种酶催化单甘酯与中链甘油三酯酯交换制备甘油二酯的方法，其特征在于，步骤(1)中所述长链脂肪酸单甘酯和中链脂肪酸甘油三酯的摩尔比为1:9～9:1。3.根据权利要求1所述的一种酶催化单甘酯与中链甘油三酯酯交换制备甘油二酯的方法，其特征在于，步骤(1)中所述长链脂肪酸单甘酯和中链脂肪酸甘油三酯的摩尔比为7:3。4.根据权利要求1所述的一种酶催化单甘酯与中链甘油三酯酯交换制备甘油二酯的方法，其特征在于，步骤(1)中长链脂肪酸单甘...

【专利技术属性】
技术研发人员：汪勇，谢小冬，张震，
申请(专利权)人：暨南大学，
类型：发明
国别省市：广东,44