一种新型薄荷脑的精制方法技术

本发明专利技术提供一种新型薄荷脑的精制方法，包括以下步骤(1)将薄荷醇通过酯化反应合成薄荷醇酯，(2)合成改性海藻酸钙凝胶载体，通过海藻酸钙凝胶载体固定脂肪酶，(3)采用固定脂肪酶手性拆分薄荷脑得到L‑薄荷醇。本发明专利技术使用的材料安全、拆分选择性高，制备的L‑薄荷醇光学纯度高，烟用效果佳；且工艺条件温和，产品可多次循环使用，具有较广阔的应用前景。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术属于香料制备领域，具体是一种新型薄荷脑的精制方法。
技术介绍
生物体感知香料、香精的香气是通过生物体内的酶或细胞表面的受体分子完成的，而生物体内的酶或细胞表面的受体分子都是具有手性的分子，它们的基本单元例如碳水化合物、氨基酸等也都是手性的，所以就造成了具有相同的化学结构的化合物，由于它们的手性不同而具有不同的香气。1961年，Ohloff发表了第一个手性香料(+)-β-香茅醇1的香味属性。(+)-1具有香茅醛香味,(-)-1具有香叶油香味。随后，人们发现不同的对映异构体可表现为不同的香味或香味的程度不同。不同光学纯度的手性香料也可表现出不同的嗅阈。由于对映体纯的手性香料有许多优势，与消旋体混合物相比具有更好的香气品质，因此手性在香料中的重要性日益受到重视。随着不对称合成、生物转化、分离提纯等技术的快速发展，越来越多的手性香料被揭开神秘的面纱，对映体纯的手性香料的应用已经成为香料香精工业发展的一个趋势，迄今为止，有文献报道的手性香料已达到约500种。但是由于对映体纯的手性香料的制备成本通常较高，对映体纯的手性香料的应用还非常有限。手性香料的研究在近些年受到了较为普遍的关注，但很多手性香料的制备方法还缺乏实用性，距离工业应用还很遥远。低成本实用可行的不对称合成方法还亟待进一步的研究开发。对于薄荷脑而言，由于薄荷醇分子中存在3个手性中心，理论上有8个异构体，在4对外消旋化合物中，D-和L-薄荷醇是目前具有最重要工业价值的化合物。但是，D-和L-薄荷醇的气味存在极大差异。L-薄荷醇具有新鲜、轻快、扩散性的气味，并带有甜的辛辣的刺激性气味；其特征与胡椒的主要气味相似，而D-异构体却具有辛辣刺激性气味，称为木样–薄荷气味，微带樟脑气味。L-薄荷醇具有很强的清凉效果，而这种性质在D-薄荷醇中几乎不存在。正是这种性质的区别使得L-薄荷醇比D-薄荷醇的价值大得多。现有L-薄荷醇有的是合成的，如日本高砂公司通过烯烃异构化技术不对称合成法生产,并生产铃兰香精等达千余吨,成为目前手性催化工业应用规模最大实例。但合成的L-薄荷醇的香气没有天然L-薄荷醇的自然清新，这对于香精香料行业来说是一个致命缺陷；而且合成的原料不可避免的有一些溶剂、化学试剂的残留，这对于烟草这个食品行业来说是一个安全隐患；并且这种方法分离步骤多且得率不高。天然L-薄荷醇多采用同时结晶法拆分，是在过饱和溶液两个区域分别加入相反手性的晶种,同时得到两种对映体结晶。这种直接结晶法拆分较方便、经济，但其应用范围有限，因为整个外消旋体中以混合物存在的仅占10％。因此对天然薄荷素油中的外消旋薄荷醇(D,L-薄荷醇)进行拆分有很重要的意义。酶是常用的生物催化剂，能够催化构成细胞代谢的所有反应，同一般的化学催化剂相比酶有以下优点：催化效率高，专一性强，反应条件温和，活性可调控，来源广泛。目前，酶已经广泛应用于酿造，检测，医药，生物化工等领域。虽然酶能够在生物体内催化许多化学反应，但是作为工业催化剂仍然有缺陷。因为酶的化学本质是蛋白质，其催化特性严格地依赖于蛋白质的三维空间结构，以及底物与蛋白质活性基团间准确的功能定位。游离酶存活的温度、pH值范围较窄，对热、强酸、强碱、有机溶剂等均不够稳定，容易失活和变性，在催化反应中还存在着其它难以克服的缺点，对于现代工业来说游离酶并不是一种理想的催化剂。为了克服游离酶的缺点，人们开始探索将水溶性酶与不溶性载体结合起来，使之成为不溶于水的酶的衍生物。同时，又能保持酶的大部分活性，而在催化反应中不易流失，这就是所谓的“固定化酶”。与游离酶相比，固定化酶在保持其高效、专一及温和的酶催化反应特性的同时，还具有很多优点：酶的稳定性高；能够重复或连续使用；从反应产物中分离比较容易；操作连续及可控；工艺简单；具有调节催化性质的作用；防止蛋白质的中毒，以及防止微生物受污染。在化学、生物学、生物工程、医学及生命科学等学科领域得到迅速发展，而且，因为具有节省资源与能源、减少或防治污染的生态环境效应而符合可持续发展的战略要求。固定化酶应用的主要障碍之一是载体问题。因为载体必须便宜，易于活化，且制备的固定化酶活性和稳定性高。载体的选择应考虑两方面：一是其物理、机械性能和化学、生物稳定性；二是其表面基团的反应活性和酶结合的化学键型。性能优良的固定化酶需要根据应用目的和酶的特性，选择合适的固定化载体和固定化方法。海藻酸钠又名褐藻酸钠、海带胶、褐藻胶、藻酸盐，是由海带中提取的天然多糖碳水化合物。广泛应用于食品、医药、纺织、印染、造纸、日用化工等产品。褐藻酸钠不仅是一种安全的食品添加剂，而且可作为仿生食品或疗效食品的基材，由于它实际上是一种天然纤维素，可减缓脂肪糖和胆盐的吸收，具有降低血清胆固醇、血中甘油三酯和血糖的作用，可预防高血压、糖尿病、肥胖症等现代病。它在肠道中能抑制有害金属如锶、镉、铅等在体内的积累，正是因为褐藻酸钠这些重要作用，在国内外已日益被人们所重视。日本人把富含有褐藻酸钠的食品称为“长寿食品”，美国人则称其为“奇妙的食品添加剂”。
技术实现思路
针对上述现有技术的不足，本专利技术提供一种新型薄荷脑的精制方法，该法材料安全、拆分选择性高，制备的L-薄荷醇光学纯度高，烟用效果佳。本专利技术提供的技术方案：一种新型薄荷脑的精制方法，包括如下步骤：(1)取摩尔比为1:1～2:1的乙酸乙酯和薄荷醇，将其溶于无水乙醇中，加热回流反应10h，停止反应后旋蒸出溶剂乙醇，得到粗产品，用蒸馏水洗脱3次，得到薄荷醇酯；(2)取海藻酸钠，加入其50倍重量的蒸馏水，振荡溶解，再加入其重量的1.1％～10.8％的高碘酸钠，在4℃下避光反应24h，得到氧化的海藻酸钠；化学反应过程如下反应方程式所示：(3)将氧化后的海藻酸钠，滴入到氯化钙溶液中，浸泡30-60min，蒸馏水洗3次并渗析，过滤得到海藻酸钙微球；(4)取脂肪酶，加入步骤(3)所得的海藻酸钙微球，溶于pH4～6的缓冲溶液，室温下搅拌1-3h，用滤网过滤，分离海藻酸钙微球载体和滤液，得到固定化脂肪酶；(5)称取步骤(1)中合成的薄荷醇酯，溶解于无水乙醇中，并加入一定量步骤(4)所得的固定化脂肪酶，在30-40℃、150-200r/min搅拌1h-8h，再分离固定化脂肪酶和酶解底物，即得到拆分后的L-薄荷醇。所述步骤(1)中加入的乙酸乙酯和薄荷醇的总量与无水乙醇的质量比为20:90。进一步的，所述步骤(2)中所得氧化的海藻酸钠的氧化度为0.5％～10％。进一步的，所述步骤(3)中氯化钙溶液的质量分数为2％～5％，氧化的海藻酸钠与氯化钙溶液的质量比是1:10-1:50。进一步的，所述步骤(4)中脂肪酶的加酶量比例为10-30mg/0.1g海藻酸钙微球。进一步的，所述步骤(5)中薄荷醇酯以1mmol溶于3mL无水乙醇的比例溶解于无水乙醇中。进一步的，所述步骤(5)中薄荷醇酯与固定化脂肪酶的反应比例100mL:1g～100mL:3g。本专利技术的有益效果：本专利技术将自主合成的改性海藻酸钙用于固定脂肪酶的载体，制备了具有手性拆分性能的材料。本专利技术利用海藻酸钠线性结构中重复单元上的邻位二羟基，用高碘酸钠等氧化剂打断连接邻位羟基的C-C键，得到表面富含醛基的海藻酸钠，即氧化的海藻酸钠，氧化的海藻酸钠遇到钙离子可以形成独特的凝胶本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种新型薄荷脑的精制方法，其特征在于包括如下步骤：(1)取摩尔比为1:1～2:1的乙酸乙酯和薄荷醇，溶于无水乙醇中，加热回流反应10h，停止反应后旋蒸出溶剂乙醇，得到粗产品，用蒸馏水洗脱3次，得到薄荷醇酯；(2)取海藻酸钠，加入其50倍重量的蒸馏水，振荡溶解，再加入其重量的1.1％～10.8％的高碘酸钠，在4℃下避光反应24h，得到氧化的海藻酸钠；(3)将步骤(2)所得的氧化的海藻酸钠，滴入到氯化钙溶液中，浸泡30‑60min，蒸馏水洗3次并渗析，过滤得到海藻酸钙微球；(4)取脂肪酶，加入步骤(3)所得的海藻酸钙微球，溶于pH4～6的缓冲溶液，室温下搅拌1‑3h，用滤网过滤，分离海藻酸钙微球载体和滤液，得到固定化脂肪酶；(5)称取步骤(1)中合成的薄荷醇酯，溶解于无水乙醇中，并加入一定量步骤(4)所得的固定化脂肪酶，在30‑40℃、150‑200r/min搅拌1h‑8h，再分离固定化脂肪酶和酶解底物，即得到拆分后的L‑薄荷醇。

【技术特征摘要】
1.一种新型薄荷脑的精制方法，其特征在于包括如下步骤：(1)取摩尔比为1:1～2:1的乙酸乙酯和薄荷醇，溶于无水乙醇中，加热回流反应10h，停止反应后旋蒸出溶剂乙醇，得到粗产品，用蒸馏水洗脱3次，得到薄荷醇酯；(2)取海藻酸钠，加入其50倍重量的蒸馏水，振荡溶解，再加入其重量的1.1％～10.8％的高碘酸钠，在4℃下避光反应24h，得到氧化的海藻酸钠；(3)将步骤(2)所得的氧化的海藻酸钠，滴入到氯化钙溶液中，浸泡30-60min，蒸馏水洗3次并渗析，过滤得到海藻酸钙微球；(4)取脂肪酶，加入步骤(3)所得的海藻酸钙微球，溶于pH4～6的缓冲溶液，室温下搅拌1-3h，用滤网过滤，分离海藻酸钙微球载体和滤液，得到固定化脂肪酶；(5)称取步骤(1)中合成的薄荷醇酯，溶解于无水乙醇中，并加入一定量步骤(4)所得的固定化脂肪酶，在30-40℃、150-200r/min搅拌1h-8h，再分离固定化脂肪酶和酶解底物，即得到拆分后的L-...

【专利技术属性】
技术研发人员：王娜，司辉，董爱君，谢豪，周湘，熊国玺，张耀华，
申请(专利权)人：湖北中烟工业有限责任公司，
类型：发明
国别省市：湖北;42