專利名稱：一種非水相體系中生物轉(zhuǎn)化制備香茅酯的方法
技術領域：
一種非水相體系中生物轉(zhuǎn)化制備香茅酯的方法，涉及非水相反應體系中具
有自主知識產(chǎn)權(quán)的華根霉(i^'zo/m c/7/"m^) CCTCC M 201021脂肪酶高效催化生產(chǎn)香茅酯的技術，本發(fā)明屬于生物催化與生物合成香料酯技術領域。
背景技術：
萜稀類化合物香茅酯是一種非常重要的香精和香料物質(zhì)，存在于自然界許多種精油里。其一系列酯均具有其獨特花果的香氣(如乙酸香茅酯帶有檸檬氣味的鮮果香氣，己酸香茅酯則具有較優(yōu)雅的玫瑰香味)，在食品，飲料，化妝品和制藥行業(yè)等領域中具有重要的應用價值和廣闊的應用前景。
CH，OH + CnH2n02
脂肪酶
非水相反應體系
CH2OOCnH2l>1
+ H，O
脂肪酸 香茅酯
傳統(tǒng)上香茅酯類化合物由化學合成或在天然物質(zhì)中提取制得?；瘜W法一般由香茅醇與乙酸在硫酸存在下發(fā)生酯化反應制取。反應所需能耗大、產(chǎn)物難于分離，并且目的產(chǎn)物中會存在大量的酸堿化合物， 一方面會帶來較嚴重的環(huán)境問題，另一方面產(chǎn)物中常殘留一些有毒的化學物質(zhì)而難于應用在化妝品、食品和醫(yī)藥工業(yè)上。盡管目前情況下化學合成法比較經(jīng)濟，但隨著人們對自然產(chǎn)物的青睞和對生態(tài)環(huán)境的重視，而直接從植物中提取又無法滿足日益增長的需求，因此，研究開發(fā)香茅酯的制備新工藝具有重大的實際意義。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的在于針對現(xiàn)有技術工藝存在的問題，利用具有自主知識產(chǎn)權(quán)的華根霉(A/z/zo;7wc/n'"m^) CCTCCM201021脂肪酶為催化劑，非水相反應體系制備一系列的香茅酯類化合物。其反應條件溫和、耗能少、產(chǎn)率高及產(chǎn)物易于分離，反應過程環(huán)境友好，產(chǎn)品綠色安全。
本發(fā)明的技術方案 一種非水相體系中生物轉(zhuǎn)化制備香茅酯的方法，參與反應的底物脂肪酸為碳鏈長度C2 C4的飽和短鏈脂肪酸及C12高沸點的長鏈脂肪酸時采用有機相反應體系，參與反應的底物脂肪酸為碳鏈長度C5 C10的飽和中鏈脂肪酸時采用無溶劑反應體系；所采用的生物催化劑為華根霉
(i /7/zo/ w c/z/"m^) CCTCC M 201021脂肪酶；工藝為
1)參與反應的底物脂肪酸為碳鏈長度C2 C4的飽和短鏈脂肪酸及C12高沸點的長鏈脂肪酸時采用有機相反應體系
a、 酯化將底物醇酸按0.4 3mol/L等摩爾濃度加入含有庚烷的反應容器中攪拌溶解后，再加入18000 U/L的粗脂肪酶后開始反應；在脂肪酶加入反應體系之前，先將脂肪酶在異辛烷中攪拌15 min，抽濾去除異辛烷得到處理后的脂肪酶用于上述反應體系；轉(zhuǎn)化反應于密閉體系中30-5(TC反應12 48h，制得目的產(chǎn)物香茅酯，產(chǎn)率達95%;
b、 產(chǎn)物分離在有機溶劑反應體系中，將脂肪酶與反應液離心分離，上清經(jīng)過減壓蒸餾蒸發(fā)出有機相反應媒介，得到產(chǎn)物香茅酯；在離心分離后，下層固體經(jīng)過異辛垸充分洗滌后干燥處理，回收催化劑華根霉脂肪酶，可重復利用；
或2)參與反應的底物脂肪酸為碳鏈長度C5 C10的飽和中鏈脂肪酸時采用無溶劑反應體系
c、 酯化將中鏈脂肪酸、等摩爾的香茅醇和46000 U/L用異辛烷處理之后的華根霉脂肪酶共同加入具塞三角瓶中，瓶口安裝內(nèi)含無水氯化鈣為吸水劑的干燥管，將此裝置置于搖床中在溫度為30-50°C、轉(zhuǎn)速為200 r/min的條件下進行酯化反應，反應時間12 48h，得到酯化后的產(chǎn)物香茅酯；
d、 產(chǎn)物分離將酯化后的反應產(chǎn)物離心分離，離心后的上層液為香茅酯產(chǎn)品，下層固體經(jīng)過異辛垸充分洗滌后干燥處理，回收催化劑華根霉脂肪酶，可回收重復利用。
所述脂肪酸的碳鏈長度為C2 C12的飽和一元酸選用乙酸、丙酸、丁酸、
戊酸、己酸、庚酸、辛酸、癸酸或月桂酸。
華根霉CCTCC M 201021脂肪酶已由中國專利ZL 03113274.X授權(quán)。本發(fā)明的有益效果本發(fā)明得到的香茅酯類物質(zhì)可作為香料物質(zhì)廣泛應用
于食品，飲料，化妝品和制藥行業(yè)等領域。
1、 本發(fā)明采用價格低廉的具有自主知識產(chǎn)權(quán)的華根霉(i /z/zo/7wc/z/"era^)CCTCC M 201021脂肪酶為催化劑，取代傳統(tǒng)的化學合成法，反應選擇性高，且反應過程中副產(chǎn)物少，反應條件溫和，是一種綠色環(huán)保的工藝路線。
2、 本發(fā)明所采用的以脂肪酶用于催化，省去了脂肪酶分離、提取、純化和固定等工序，也避免在次過程中酶的損失，回收率高，可多次重復使用，節(jié)省了投資，適用于工業(yè)化生產(chǎn)。
3、 本發(fā)明操作工序簡單，不需要復雜設備，且反應周期較短。
4、 無溶劑反應體系具有很強的環(huán)保概念，不會產(chǎn)生不利于消費者身心健康的殘余有機溶劑，因為反應產(chǎn)品具有較高的安全性。
具體實施例方式
為了更好的理解本發(fā)明，下面結(jié)合實施例進一步闡明本發(fā)明的內(nèi)容，但本發(fā)明的內(nèi)容不僅僅局限于下面的實施例。實施例1
0.20 g脂肪酶(180 U)加入含有等摩爾0.4 mol/L濃度香茅醇和乙酸的10 mL的庚烷中，4(TC條件下反應48h后，反應轉(zhuǎn)化率達98%。經(jīng)過-0.08MPa壓力下
減壓蒸餾得到產(chǎn)物乙酸香茅酯。實施例2
0.20g脂肪酶(180 U)加入含有等摩爾0.8 mol/L濃度香茅醇和丙酸的10 mL的庚烷中，4(TC條件下反應48h后，反應轉(zhuǎn)化率達98%。經(jīng)過-0.08MPa壓力下
減壓蒸餾得到產(chǎn)物丙酸香茅酯。實施例3
0.20g脂肪酶(180U)加入含有等摩爾1.2mol/L濃度香茅醇和丁酸的10 mL的庚烷中，4(TC條件下反應48h后，反應轉(zhuǎn)化率達98%。經(jīng)過-0.08 MPa壓力下
減壓蒸餾得到產(chǎn)物丁酸香茅酯。實施例4
將等摩爾的戊酸和香茅醇在無溶劑體系下和46000 U/L的華根霉脂肪酶加量共同加入裝有干燥管的50mL具塞三角瓶中，置于200r/min中，40。C反應48h，戊酸香茅酯得率為95.0%。
實施例5
將等摩爾的己酸和香茅醇在無溶劑體系下和46000 U/L的華根霉脂肪酶加量共同加入裝有干燥管的50mL具塞三角瓶中，置于200r/min中，40。C反應24h，己酸香茅酯得率為98.8%。
實施例6
將等摩爾的辛酸和香茅醇在無溶劑體系下和46000 U/L的華根霉脂肪酶加量共同加入裝有干燥管的50 mL具塞三角瓶中，置于200 r/min中，4(TC反應8 h，辛酸香茅酯得率為98.9%。
實施例7
將等摩爾的辛酸和香茅醇在無溶劑體系下和46000 U/L的華根霉脂肪酶加量以共同加入裝有干燥管的50mL具塞三角瓶中，置于200r/min中，4CTC反應24 h，癸酸香茅酯得率為96%。
實施例8
0.20g脂肪酶(180U)加入含有等摩爾3 mol/L濃度香茅醇和月桂酸的10 mL的庚烷中，4(TC條件下反應24h后，反應轉(zhuǎn)化率達94%。經(jīng)過-0.08MPa壓力下
減壓蒸餾得到產(chǎn)物月桂酸香茅酯。
權(quán)利要求
1、一種非水相體系中生物轉(zhuǎn)化制備香茅酯的方法，其特征是參與反應的底物脂肪酸為碳鏈長度C2～C4的飽和短鏈脂肪酸及C12高沸點的長鏈脂肪酸時采用有機相反應體系，參與反應的底物脂肪酸為碳鏈長度C5～C10的飽和中鏈脂肪酸時采用無溶劑反應體系；所采用的生物催化劑為華根霉(Rhizopuschinensis)CCTCC M 201021脂肪酶；工藝為1)參與反應的底物脂肪酸為碳鏈長度C2～C4的飽和短鏈脂肪酸及C12高沸點的長鏈脂肪酸時采用有機相反應體系a、酯化將底物醇酸按0.4～3mol/L等摩爾濃度加入含有庚烷的反應容器中攪拌溶解后，再加入18000U/L的粗脂肪酶后開始反應；在脂肪酶加入反應體系之前，先將脂肪酶在異辛烷中攪拌15min，抽濾去除異辛烷得到處理后的脂肪酶用于上述反應體系；轉(zhuǎn)化反應于密閉體系中30-50℃反應12～48h，制得目的產(chǎn)物香茅酯，產(chǎn)率達95％；b、產(chǎn)物分離在有機溶劑反應體系中，將脂肪酶與反應液離心分離，上清經(jīng)過減壓蒸餾蒸發(fā)出有機相反應媒介，得到產(chǎn)物香茅酯；在離心分離后，下層固體經(jīng)過異辛烷充分洗滌后干燥處理，回收催化劑華根霉脂肪酶，可回收重復利用；或2)參與反應的底物脂肪酸為碳鏈長度C5～C10的飽和中鏈脂肪酸時采用無溶劑反應體系
2、 根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其特征在于所述脂肪酸的碳鏈長度為C2 C12的飽和一元酸選用乙酸、丙酸、丁酸、戊酸、己酸、庚酸、辛酸、癸酸或月 桂酸。
全文摘要
一種非水相體系中生物轉(zhuǎn)化制備香茅酯的方法，屬于香料酯合成技術領域。本發(fā)明為在非水相體系中采用華根霉(Rhizopus chinensis)CCTCC M 201021脂肪酶催化生產(chǎn)香茅酯的方法，包括如下步驟參與反應的底物脂肪酸為碳鏈長度C2～C4的飽和短鏈脂肪酸及C12高沸點的長鏈脂肪酸時采用有機相反應體系，參與反應的底物脂肪酸為碳鏈長度C5～C10的飽和中鏈脂肪酸時采用無溶劑反應體系，通過改變醇酸比及改變體系水活度等方法，轉(zhuǎn)化制備多種香茅酯類物質(zhì)，在短時間內(nèi)產(chǎn)物得率均可達到95％。本發(fā)明具有產(chǎn)品新穎、反應條件溫和、對環(huán)境友好、反應具有選擇性和可控性、反應過程簡單、產(chǎn)物易于分離、產(chǎn)品品質(zhì)較高等優(yōu)點，具有積極的社會效益和經(jīng)濟價值。
文檔編號C12P7/62GK101457240SQ20081024264
公開日2009年6月17日 申請日期2008年12月30日 優(yōu)先權(quán)日2008年12月30日
發(fā)明者巖 徐, 棟 王, 楠 王 申請人:江南大學