一种在有机相中耦合苯基硼酸增溶法连续酶法合成葡萄糖月桂酸酯的方法，属于食品生物化工技术领域。本发明专利技术采用酶法耦合苯基硼酸增溶法，运用具有连续进料和连续出料功能的搅拌罐式酶反应器合成葡萄糖月桂酸酯，确定了其最佳生产工艺条件和产物的分离纯化方法以及连续生产工艺流程。催化剂Ｎｏｖｏｚｙｍ４３５脂肪酶购自Ｎｏｖｏ Ｎｏｒｄｉｓｋ公司，为源自南极假丝酵母的固定化脂肪酶。反应器产量为３．１ｇ／（ｄＬ），分离纯化后产品的纯度达８９％。本发明专利技术方法具有能以工业放大规模生产、条件温和和反应效率高等优点。
【技术实现步骤摘要】
本专利技术涉及一种在有机相中耦合苯基硼酸增溶法脂肪酶催化连续合成非离 子型表面活性剂葡萄糖月桂酸酯的方法，属于食品生物化工
技术介绍
糖脂肪酸酯是由糖与脂肪酸縮合而成的一类可食用的具有特殊性能的表面 活性剂。由于糖脂肪酸酯具有良好的乳化性、稠化性和膨化性而可被广泛用于 食品业、化妆品业和洗涤业。近年来，国外一些研究者对糖脂肪酸酯的酶法合 成工艺以及应用于食品中的研究逐渐增多。目前市售的糖酯产品基本上是化学合成的，反应在高温、高压下进行，产 物为复杂的混合物，要得到高纯度的产品，需进行繁杂的分离工作，产品往往 具有较深的色泽。酶法合成可以克服以上缺点，从而受到广泛的重视。但是糖在有机溶剂中的溶解度很低，例如葡萄糖在叔丁醇中的溶解度仅27.47 mmol/L， 使反应速率较慢，限制了工业化生产。从工业化生产的角度看，连续合成的效率高于间歇合成。国外有一些这方 面的尝试，如Watanabe，Y.等分别利用CSTR和填充床反应器合成Vc饱和脂肪酸 酯，WiphumKaewthong等利用CSTR和填充床反应器连续合成了棕榈酸油酸酯。 Piao，J.等利用填充床反应器合成了赤藻糖月桂酸酯和其它一些糖酯。国内也有少 量报道，如冯雷刚和张国政于2004年报道了非水相中酶法直接催化葡萄糖和月 桂酸合成葡萄糖月桂酸酯的工艺研究，但是仅以酶法催化合成为手段，且为间 歇工艺的研究；张晓鸣等利用CSTR合成麦芽糖月桂酸单酯；同时也有报道研究 葡萄糖月桂酸酯的酶法合成。但在我国尚未有在有机相中耦合苯基硼酸增溶法 连续酶法合成葡萄糖脂肪酸酯的报道。能催化合成糖酯的脂肪酶有多种，其中以源自于南极假丝酵母(cam^fa a"tor"/c")的脂肪酶效果较好。
技术实现思路
本专利技术的目的是通过设计一种适合脂肪酶催化连续合成的工艺过程，提供 工业化合成非离子型表面活性剂葡萄糖月桂酸酯的方法。用本方法条件温和、 反应效率高、所得产物成分简单便于分离纯化，可以实现工业规模生产，明显 优于化学法和间歇生产。本专利技术的技术方案 一种在有机相中耦合苯基硼酸增溶法连续酶法合成葡 萄糖月桂酸酯的方法，运用具有连续进料和连续出料功能的搅拌罐式酶反应器反应，保证生产的连贯性；采用耦合苯基硼酸增溶法，预先增溶葡萄糖，以1,2:3，5 一葡萄糖苯基硼酸酯和月桂酸作为反应底物，以脂肪酶为催化剂，在有机相中 连续酶法合成葡萄糖月桂酸酯，生产工艺条件为(1) 反应器中1，2:3,5 —葡萄糖苯基硼酸酯的浓度为25 100mmol/L;(2) 月桂酸溶液的浓度为100 400mmol/L;(3) 催化剂脂肪酶Novozym 435添加量为20 80 g/L;(4) 分子筛每天的添加量为0 80 g/L;(5) 采用连续式反应，用恒流泵将1，2:3，5 —葡萄糖苯基硼酸酯和月桂酸叔丁 醇溶液抽入反应器中，同时相同体积的反应液被抽出，恒流泵流速0.05 0.40 mL/min，酶反应温度5(TC，连续反应9天以上；(6) 将收集的反应液减压蒸馏，回收溶剂叔丁醇，同时得到固体物质；(7) 对上一步得到的固体采用正己垸多次洗涤纯化，正己垸用量与收集的反 应液之间的体积比为1 : 2 1 : 10，洗涤后得到的产物真空干燥后，即为葡萄糖 月桂酸酯产品。优化的工艺条件为月桂酸150 mmol/L， Novozym 435脂肪酶40 g/L，恒 流泵流速为0.2mL/min，该反应器的产率为3.1 g/d—1!/1;(1) 1，2:3,5 —葡萄糖苯基硼酸酯的浓度为50mmol/L;(2) 月桂酸溶液的浓度为150mmol/L;(3) 催化剂脂肪酶Novozym 435添加量为40 g/L;(4) 分子筛初始添加量为20 g/L，每天更换20 g/L分子筛；(5) 恒流泵流速0.20 mL/min;(6) 收集的反应液减压蒸馏，回收溶剂叔丁醇，同时得到固体物质用正己烷 洗涤3次，第一次正己烷用量与收集的反应液之间的体积比为1 : 2，后两次正 己烷用量与收集的反应液之间的体积比为1 : 10。先用传统的耦合苯基硼酸增溶法使苯基硼酸与葡萄糖反应，生成1，2:3,5-葡 萄糖苯基硼酸酯；再在连续搅拌罐式酶反应器内，以1,2:3,5-葡萄糖苯基硼酸酯 和月桂酸为主要原料，脂肪酶为催化剂合成葡萄糖月桂酸酯，经过分离纯化得 到产物葡萄糖月桂酸酯，同时分离出未反应的脂肪酸继续参与反应，蒸发出有 机溶剂回收利用，设计出适合工业规模生产的工艺流程。脂肪酶催化葡萄糖月桂酸酯连续合成方法的研究包括设计适合的反应器、 通过实验得到合成1,2:3,5-葡萄糖苯基硼酸酯的条件、确定连续化生产中诸操作 参数(1，2:3,5-葡萄糖苯基硼酸酯浓度、脂肪酶添加量、流速等)对产率的影响、 确定产物的分离纯化方法和连续生产工艺流程。连续搅拌罐式酶反应器的设计(图1):反应器容积为250mL, —个带筛孔 的铁篮固定于反应器盖上，将脂肪酶置于其中，通过磁力搅拌器不断搅拌反应液，外部有恒温水浴控制反应体系水温。1,2:3,5-葡萄糖苯基硼酸酯和月桂酸叔丁醇溶液通过恒流泵进入反应器中，同时收集反应液。1,2:3,5-葡萄糖苯基硼酸酯的合成葡萄糖和苯基硼酸以h 2的摩尔比在叔 丁醇溶剂中在5(TC下反应，反应体系中加入足量的分子筛，合成1，2:3,5-葡萄糖 苯基硼酸酯，用蒸发方法去除溶剂。1,2:3,5-葡萄糖苯基硼酸酯与月桂酸浓度的确定将1,2:3，5-葡萄糖苯基硼酸 酯与月桂酸以1 : 1、 1 : 2、 1 : 3、 1 : 4、 1 : 5的摩尔比混合进行反应，实验表 明在1 : 3的摩尔比下能得到较好的合成效果。1，2:3,5 —葡萄糖苯基硼酸酯浓度的确定添加1,2:3,5 —葡萄糖苯基硼酸酯浓 度分别为25， 50， 75， 100 mmol/L， 1，2:3，5 —葡萄糖苯基硼酸酯摩尔浓度太高 或者太低，均不利于葡萄糖月桂酸酯产率的提高，选用50 mmol/L的浓度可以 得到较高的产率。催化剂Novozym435脂肪酶(购自Novo Nordisk公司，为源自南极假丝酵 母的固定化脂肪酶)添加量的确定脂肪酶的添加量分别为20， 40， 60， 80g/L， 添加量从20g/L增加到40g/L时，产率提高明显，而再从40g/L增加到80g/L 时，只是反应初期速度较高，到达稳定阶段后产率相差无几。考虑到酶的价钱 和催化效率，所以脂肪酶添加量选用40g/L。分子筛添加量的确定每天添加量为0， 20， 40， 60， 80g/L，水为反应过 程中的副产物，同时用于催化作用的脂肪酶也要在恰当的水分含量下才具有较 好的酶活力，1,2:3，5 —葡萄糖苯基硼酸酯又极其容易水解。考虑以上因素，适量 的分子筛的添加可以保证脂肪酶的活性和1，2:3,5 —葡萄糖苯基硼酸酯的完整性， 因此每天更换反应器中20 g/L分子筛时，葡萄糖月桂酸酯的产率最高。原料液流速的选择改变流速即改变在反应器中的滞留时间，若滞留时间 太短，原料尚未充分反应，产物浓度较低，而减慢流速，延长滞留时间会使产 物浓度逐渐增大，当减慢到一定流速时，反应液会达到一个稳定状态，产物浓 度不再增高。当进料流速大于0.2 mL/min时，反应液本文档来自技高网...
【技术保护点】
一种在有机相中耦合苯基硼酸增溶法连续酶法合成葡萄糖月桂酸酯的方法，其特征是运用具有连续进料和连续出料功能的搅拌罐式酶反应器反应，保证生产的连贯性；采用耦合苯基硼酸增溶法，预先增溶葡萄糖，以１，２：３，５－葡萄糖苯基硼酸酯和月桂酸作为反应底物，以脂肪酶为催化剂，在有机相中连续酶法合成葡萄糖月桂酸酯，生产工艺条件为： （１）反应器中１，２：３，５－葡萄糖苯基硼酸酯的浓度为２５～１００ｍｍｏｌ／Ｌ； （２）月桂酸溶液的浓度为１００～４００ｍｍｏｌ／Ｌ； （３）催化 剂脂肪酶Ｎｏｖｏｚｙｍ４３５添加量为２０～８０ｇ／Ｌ； （４）分子筛每天的添加量为０～８０ｇ／Ｌ； （５）采用连续式反应，用恒流泵将１，２：３，５－葡萄糖苯基硼酸酯和月桂酸叔丁醇溶液抽入反应器中，同时相同体积的反应液被抽出，恒流 泵流速０．０５～０．４０ｍＬ／ｍｉｎ，酶反应温度５０℃，连续反应９天以上； （６）将收集的反应液减压蒸馏，回收溶剂叔丁醇，同时得到固体物质； （７）对上一步得到的固体采用正己烷多次洗涤纯化，正己烷用量与收集的反应液之间的体积比为 １∶２～１∶１０，洗涤后得到的产物真空干燥后，即为葡萄糖月桂酸酯产品。...
【技术特征摘要】
【专利技术属性】
技术研发人员：冯骉，张晓鸣，高红霞，贾承胜，张文斌，蒋平平，
申请(专利权)人：江南大学，
类型：发明
国别省市：32[中国|江苏]
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