本发明专利技术公开了一种离子液体中脂肪酶催化合成L‑抗坏血酸棕榈酸酯的方法。该方法以离子液体作为反应介质，L‑抗坏血酸与棕榈酸为底物，在微波反应装置中利用微波加热促进脂肪酶催化合成L‑抗坏血酸棕榈酸酯。提高了脂肪酶的催化活性及选择性，提高了产物得率，缩短反应时间，且对环境污染小，符合绿色化学的要求。
【技术实现步骤摘要】
一种离子液体中脂肪酶催化合成L-抗坏血酸棕榈酸酯的方法
本专利技术涉及一种在离子液体介质中进行的微波辅助的脂肪酶催化合成L-抗坏血酸棕榈酸酯的方法，属于食品生物
技术介绍
L-抗坏血酸棕榈酸酯(AscorbylPalmitate，AP)作为一种高效的氧清除剂和增效剂被广泛的应用于乳制品和营养保健食品中，是我国唯一可用于婴幼儿食品的抗氧化剂，它主要是通过降低包装体系中氧气的浓度来起抗氧化的作用。与传统婴儿配方奶粉相比，添加AP的新一代婴儿配方奶粉在协调各营养素的均衡，促进婴儿正常发育，延长产品货架期等方面发挥着无可比拟的作用。合成AP的方法主要有化学合成与生物催化法。化学合成法使用浓硫酸、HF等作为溶剂和催化剂，使L-抗坏血酸与棕榈酸(酯)发生酯化(或酯交换)反应。在化学反应中要用到强腐蚀性的浓硫酸和HF，在分离纯化酯时要用到氯仿、甲苯等有毒溶剂，同时化学合成法还存在着易生成副产物、分离纯化复杂、投资成本大、易对人体造成损害、易污染环境等缺点。而生物催化法具有条件温和、过程易于控制、能耗低、一般不会对人体造成伤害、没有副产物、分离纯化操作简便等特点。此外生物催化剂—酶可以重复利用，大大降低了成本。并且根据中华人民共和国国家卫生和计划生育委员会发布的2016年第九号文件规定“以棕榈酸(或棕榈酸乙酯)和抗坏血酸为原料，经脂肪酶催化反应制得食品添加剂抗坏血酸棕榈酸酯”。作为食品添加剂的AP必须用酶催化法获得。酶促法制备AP，主要利用脂肪酶作为催化剂，使L-抗坏血酸与棕榈酸(酯)发生直接酯化(或酯交换)反应。但从国内外的研究发现，常规脂肪酶可以在有机溶剂(叔戊醇、叔丁醇等)介质中催化酯化反应的进行，但仍存在反应时间过长、产率偏低、酶用量大、成本高等问题。基于以上研究现状，如何缩短反应时间、提高转化率，同时减少脂肪酶及挥发性有机溶剂的使用成为制备AP亟待解决的问题。自1986年Gedye等利用微波辐射有效地加速有机反应以来，人们对微波的研究越来越深入。微波化学以其独特的特点，引起了国内外学者的关注。目前微波加速有机反应主要用微波的热效应和非热效应来解释。微波的热效应表现在其高效加热特性使反应速率加快。相比于常规的热传递模式，微波加热均匀，速度快且没有加热滞后性及温度梯度。微波的非热效应表现在微波辐射还起到催化剂的作用，改变了反应的动力学，降低了反应活化能，提高反应速率。1990年以来，微波被应用于生物催化领域特别是在非水相酶催化方面。微波辐射对生物催化反应的影响主要表现在：适宜强度的微波辐射能使酶分子的活性部位更加“裸露”，便于更好地与底物结合，结果表现出酶活升高。微波辐射能增加反应体系及底物分子的能量，加强底物分子的有效碰撞，从而实现加快反应速率的目的。传统的有机溶剂，对微波的吸收效率低，且易挥发，对环境造成污染。离子液体在室温或室温附近温度下呈液态，具有优异的化学和热力学稳定性，有很好的底物溶解性，较宽的温度适用范围，且几乎无蒸汽压，是绿色的反应介质。同时，其自身结构的“可调节性”，使得离子液体可对微波能量有着较好的吸收效果。并且已经有研究表明，与有机溶剂相比，脂肪酶在离子液体中较至于有机溶剂中表现出更高的催化活性和反应立体及区域选择性。
技术实现思路
本专利技术目在于提供一种脂肪酶在离子液体中催化合成AP的方法，缩短反应时间、减小环境污染，提高产物得率。本专利技术的技术方案如下：一种离子液体中脂肪酶催化合成AP的方法，包括以下步骤：将L-抗坏血酸、棕榈酸、分子筛、脂肪酶与离子液体加入生物反应器中，将反应器移入微波反应装置中，启用微波辐射进行反应。反应结束后反应体系进行离心分离，并用乙酸乙酯洗涤固体相两次，收集有机相，减压除溶剂得白色固体粗产物；再经过色谱分离，收集样品组分，合并有机相，干燥，减压除溶剂，得白色产物。本专利技术是在微波加热条件下，利用脂肪酶在离子液体中催化合成AP，不仅提高的脂肪酶的催化反应活性及选择性，反应条件温和、工艺条件简单，缩短反应时间，更减小了环境污染，符合绿色化学的要求，为生物法制备AP提供了又一成功范例。其中，上述脂肪酶为疏棉状嗜热丝孢菌脂肪酶、褶皱假丝酵母脂肪酶、南极假丝酵母脂肪酶、猪胰脂肪酶、根霉脂肪酶、洋葱假单胞菌脂肪酶、洋葱布克氏菌脂肪酶；或上述一种或多种的脂肪酶。其中，上述脂肪酶的用量为1-5g/L。其中，上述离子液体为三辛烷基甲基季铵盐、氯化-1-烯丙基-3-甲基咪唑盐、1-乙基-3-甲基咪唑乙酸正离子、1-丁基-3-甲基咪唑鎓氯化物、1-羟乙基-3-甲基咪唑四氯硼酸盐、1-羟乙基-3-甲基咪唑十二烷基磺酸盐、1-羟乙基-3-甲基咪唑氯盐、1-羟乙基-3-甲基咪唑硫酸氢盐、1-羟乙基-3-甲基咪唑硝酸盐；或上述一种或多种的混合离子液体。其中，上述L-抗坏血酸的用量为12-20g/L,且与棕榈酸的摩尔比为1:1-1:8。其中，上述酶促反应温度为50-65℃。其中，上述催化反应时间为0-3h。其中，上述分子筛为3A、4A型。对反应进行微波加热的辐射功率为30～200W，优选30～80W，辐射频率2000MHz。本专利技术中，最佳的反应条件为：反应温度60℃，辐射功率60W，辐射频率为2000MHz，反应时间为1h。同现有技术相比，本专利技术的有益效果体现在：本专利技术采用微波辅助下在绿色离子液体介质中脂肪酶催化合成L-抗坏血酸棕榈酸酯，不仅操作简便，反应迅速，而且提高了脂肪酶的选择性，提高产物得率。同时采用了绿色离子液体作为反应介质，即提高了对微波的吸收效果，促进微波效应，又减少环境污染，符合绿色化学的要求。具体实施方式下面结合具体实施例，进一步阐明本专利技术，但本专利技术不限于此。高效液相色谱(HPLC)分析条件：不同时间从反应器中取出适量样品用色谱纯甲醇稀释并置于样品瓶中。为防止样品的分解，立刻加样入HPLC仪(Agilent1200SeriesHPLC)中分析。色谱柱：EclipseXDB-C18(5μm,4.6mm,250mm,Agilent),检测器：DAD(245nm)，柱温：25℃，流动相:甲醇/水/H3PO4(95/5/0.1)，流速：1.0mL/min，进样量：10μL。用抗坏血酸棕榈酸酯标准样品计算产物AP得率。样品处理条件：反应结束后，反应体系进行离心分离，并用乙酸乙酯洗涤固体相两次，收集有机相，减压除溶剂得白色固体粗产物；再经过色谱分离，收集样品组分，合并有机相，干燥，减压除溶剂，得白色产物。实施例1本实施例探究有机溶剂中常规加热和微波加热的脂肪酶催化反应的差异。用常规加热的脂肪酶催化反应：在生物反应器中加入0.2mML-抗坏血酸、1.0mM棕榈酸、24mg/mL3A分子筛和1.2mg/mL脂肪酶Novozym435(Candidaantarcticalipaseimmobilizedonmacroporouspolyacrylicresin)，3mL叔丁醇，水浴恒温60℃，反应6h后的AP产率为25.8％。微波加热的脂肪酶催化反应：在微波反应器中加入0.2mML-抗坏血酸、1.0mM棕榈酸、24mg/mL3A分子筛和1.2mg/mL脂肪酶Novozym435，3mL叔丁醇，将微波反应器移入微波反应装置中，启用微波辐射，设定反应温度60℃，辐射功率30W，辐射频率本文档来自技高网...
【技术保护点】
一种离子液体中脂肪酶催化合成L‑抗坏血酸棕榈酸酯的方法，其特征在于，包括以下步骤：将L‑抗坏血酸、棕榈酸、分子筛、脂肪酶与离子液体加入生物反应器中，将反应器移入微波反应装置，启用微波辐射进行反应，反应结束后，经过后处理得到所述的L‑抗坏血酸棕榈酸酯。
【技术特征摘要】
1.一种离子液体中脂肪酶催化合成L-抗坏血酸棕榈酸酯的方法，其特征在于，包括以下步骤：将L-抗坏血酸、棕榈酸、分子筛、脂肪酶与离子液体加入生物反应器中，将反应器移入微波反应装置，启用微波辐射进行反应，反应结束后，经过后处理得到所述的L-抗坏血酸棕榈酸酯。2.根据权利要求1所述的离子液体中脂肪酶催化合成L-抗坏血酸棕榈酸酯的方法，其特征在于，所述的离子液体为三辛烷基甲基季铵盐、氯化-1-烯丙基-3-甲基咪唑盐、1-乙基-3-甲基咪唑乙酸正离子、1-丁基-3-甲基咪唑鎓氯化物、1-羟乙基-3-甲基咪唑四氯硼酸盐、1-羟乙基-3-甲基咪唑十二烷基磺酸盐、1-羟乙基-3-甲基咪唑氯盐、1-羟乙基-3-甲基咪唑硫酸氢盐、1-羟乙基-3-甲基咪唑硝酸盐中的一种或多种的混合物。3.根据权利要求1所述的离子液体中脂肪酶催化合成L-抗坏血酸棕榈酸酯的方法，其特征在于，所述的脂肪酶为疏棉状嗜热丝孢菌脂肪酶、褶皱假...
【专利技术属性】
技术研发人员：石玉刚，黄欣莹，张峰，万一栋，张润润，
申请(专利权)人：浙江工商大学，
类型：发明
国别省市：浙江,33
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