專利名稱：一種水與有機溶劑兩相中脂肪酶催化合成蔗糖酯的方法
技術領域：
本發(fā)明涉及一種脂肪酶催化合成蔗糖酯的方法。
二背景技術：
蔗糖酯作為一種非離子型表面活性劑，它是以蔗糖部分為親水基團、一個或多個 脂肪酸為憎水基團而形成的一類化合物。通過控制酯化程度及?；w的種類，可以合成 寬范圍親水-親油平衡值得蔗糖酯。蔗糖酯不僅是一種優(yōu)良的表面活性劑，而且其抗腫瘤、 抗菌和殺蟲活性也已被報道。所以不同取代度的蔗糖酯已被廣泛應用于食品、醫(yī)藥、日化和 農業(yè)等行業(yè)中。 蔗糖酯的合成方法有化學法和酶法，目前化學制備通常采用基本的催化劑在高溫 下反應，選擇性差，而且會生成有顏色的副產物。而采用酶作為催化劑則可以在比較溫和的 反應條件下區(qū)域選擇性合成蔗糖酯。在酶促反應中，不同的酶其區(qū)域選擇性是不同的。眾 多學者對此進行了大量的研究，發(fā)現(xiàn)蛋白酶、脂肪酶、抗體酶均能用來合成蔗糖酯。歸納起 來有如下幾點特征①來自枯草桿菌的蛋白酶的區(qū)域選擇性體現(xiàn)在蔗糖的1' -OH，另外還 有其他幾種蛋白酶表現(xiàn)了對2-0H的選擇性。但蛋白酶通常不接受長鏈(> C12)脂肪酸作 為?；w，因此限制了蛋白酶在表面活性劑制備方面的適用性。②與蛋白酶相比較，脂肪 酶可催化寬范圍的脂肪酸蔗糖酯的合成，其?；话惆l(fā)生在6-0H.③最近研究發(fā)現(xiàn)抗體酶 也能催化合成蔗糖酯，增加了合成蔗糖酯的酶的種類。 其中，以脂肪酶催化合成各類蔗糖酯是一種研究較多，已有一定的應用，其突出的 優(yōu)點是可在蔗糖分子的不同羥基上選擇性酯化，因而應用前景理想。但是，現(xiàn)有的脂肪酶催 化合成各類蔗糖酯技術，均在有機溶劑中進行反應，為了改善蔗糖在有機溶劑中的溶解性， 需配入20X以上體積比的N， N-二甲基甲酰氨，而N， N-二甲基甲酰氨是高毒性物質，使用 后，不僅對環(huán)境及生產人員健康影響較大，而且，所生產的蔗糖酯產品作為食品添加劑或添 加劑的中間體，安全性存在嚴重隱患。 所以為了避免使用有毒溶劑，一些學者進行了新的嘗試。目前趨向于使用諸如叔 丁醇這類毒性很小的有機溶劑。但是由于蔗糖在其中的溶解度較低，所以難以得到理想的產率。
三
發(fā)明內容
本發(fā)明要解決的技術問題在于提供一種新的脂肪酶催化合成蔗糖酯的方法，以提
高蔗糖酯作為食品添加劑的安全性，提高脂肪酶催化蔗糖不同羥基酯化的選擇性，提高蔗
糖酯的合成效率，降低脂肪酶合成蔗糖酯的生產成本。 為解決上述技術問題，本發(fā)明采用如下技術方案 —種脂肪酶催化合成蔗糖酯的方法，所述的方法按照如下步驟進行 (1)以水為溶劑配制pH 7.8 8.8的緩沖溶液，往低毒、與水不互溶的有機溶劑中
配入配制得到的緩沖溶液形成水與有機溶劑兩相體系，所得兩相體系中緩沖溶液的體積百分比為40% 70% ; (2)向步驟(1)配制得到的兩相體系中配入蔗糖，蔗糖的投料量為160 240mmol/50ml，攪拌使蔗糖溶解。按蔗糖摩爾數(shù)的2 6倍的量加入乙酸乙烯酯，再按每克 蔗糖40 120個酶活力單位的量加入假絲酵母脂肪酶，在每分鐘70轉 120轉攪拌下，保 持溫度40 5(TC、pH 7. 8 8. 8，反應2 8小時；反應停止后，靜止，兩相分層，分離出有 機相，真空蒸餾回收有機溶劑，即得蔗糖乙酯。
下面對上述技術方案做進一步說明。 本發(fā)明步驟(1)中，所述的低毒、與水不互溶的有機溶劑優(yōu)選為叔戊醇或叔丁醇， 更優(yōu)選叔戊醇。所述pH 7. 8 8. 8的緩沖溶液可以采用pH 7. 8 8. 8的巴比妥鈉-鹽酸 緩沖液體系或PH8. 0 8. 8的硼酸-硼砂緩沖液體系；優(yōu)選使用pH 7. 8 8. 8的巴比妥 鈉-鹽酸緩沖液體系，更優(yōu)選使用pH 8.4的巴比妥鈉-鹽酸緩沖液。所得兩相體系中緩沖 溶液的體積百分比優(yōu)選70%。 本發(fā)明步驟(2)中，蔗糖的投加量優(yōu)選為180 200mmol/50ml，最優(yōu)選為 200mmol/50ml。所述的乙酸乙烯酯優(yōu)選按照蔗糖摩爾數(shù)的4 5倍的量加入，最優(yōu)選按照 蔗糖摩爾數(shù)的4倍的量加入。所述的假絲酵母脂肪酶優(yōu)選按照每克蔗糖100 120個酶活 力單位的量加入，最優(yōu)選按照每克蔗糖120個酶活力單位的量加入。步驟(2)中的反應條 件優(yōu)選如下保持溫度45°C 、 pH 8. 4，攪拌反應6小時。
與現(xiàn)有技術相比，本發(fā)明的有益效果在于 本發(fā)明采用水與有機溶劑兩相體系作為脂肪酶催化合成蔗糖酯反應的反應介質， 在反應介質中存在40 % 70 %體積比的水，使蔗糖溶解良好，不需要配入高毒性的N， N- 二 甲基甲酰氨。反應介質中選用的有機溶劑僅要求與水不互溶，因而可選擇低毒的有機溶劑， 使產品蔗糖酯用于食品加工安全性大大提高。同時，蔗糖在反應介質中的溶解度遠遠高于 純有機溶劑反應體系，大幅度提高了蔗糖酯合成效率，使生產成本明顯降低，是一種提高產 品安全性和生產效益的新方法。
具體實施例方式
下面以具體實施例對本發(fā)明的技術方案做進一步說明，但本發(fā)明的保護范圍不限 于此 實施例l 以去離子水配制O. 04mol/L巴比妥鈉溶液，用O. 2mol/L的鹽酸調pH值8. 4。按 7 : 3的比例與叔戊醇混合，共50ml，配入200mmol蔗糖(68.4克)，按每克蔗糖100單位的 量配入酶活力為10000單位/克的假絲酵母脂肪酶(無錫市雪梅酶制劑科技有限公司公司 產)。加入蔗糖mol數(shù)4倍的乙酸乙烯酯，保持45t:溫度，以100轉/分鐘攪拌，反應6小 時，從反應起始每間隔1. 5小時，用0. 2mol/L的氫氧化鈉水溶液調節(jié)反應介質的pH，保持 pH值8. 4。反應結束后靜止，待有機溶劑與水分層后，分離出有機溶劑，0. OlMpa真空度下 8(TC保溫回收叔戊醇，即得蔗糖乙酯。按配入的蔗糖質量計，蔗糖乙酯的得率為54.7%。
實施例2 以去離子水配制O. 04mol/L巴比妥鈉溶液，用O. 2mol/L的鹽酸調pH值7. 8。按 4 : 6的比例與叔戊醇混合，共50ml，配入160mmo1蔗糖(54. 7克)，按每克蔗糖40單位的
4量配入酶活力為10000單位/克的假絲酵母脂肪酶(無錫市雪梅酶制劑科技有限公司公司 產)。加入蔗糖mol數(shù)5倍的乙酸乙烯酯，保持4(TC溫度，以120轉/分鐘攪拌，反應2小 時，從反應起始每間隔1. 5小時，用0. 2mol/L的氫氧化鈉水溶液調節(jié)反應介質的pH，保持 pH值7. 8。反應結束后靜止，待有機溶劑與水分層后，分離出有機溶劑，0. 01Mpa真空度下 8(TC保溫回收叔戊醇，即得蔗糖乙酯。按配入的蔗糖質量計，蔗糖乙酯的得率為52.3%。
實施例3 以去離子水配制0.04mol/L巴比妥鈉溶液，用O. 2mol/L的鹽酸調pH值8. 2。按
5 : 5的比例與叔戊醇混合，共50ml，配入240mmol蔗糖(82. 1克)，按每克蔗糖120單位 的量配入酶活力為10000單位/克的假絲酵母脂肪酶(無錫市雪梅酶制劑科技有限公司公 司產)。加入蔗糖mol數(shù)3倍的乙酸乙烯酯，保持5(TC溫度，以70轉/分鐘攪拌，反應8小 時，從反應起始每間隔1. 5小時，用0. 2mol/L的氫氧化鈉水溶液調節(jié)反應介質的pH，保持 pH值8.2。反應結束后靜止，待有機溶劑與水分層后，分離出有機溶劑，0.01Mpa真空度下 8(TC保溫回收叔戊醇，即得蔗糖乙酯。按配入的蔗糖質量計，蔗糖乙酯的得率為55.8%。
實施例4 以去離子水配制O. 04mol/L巴比妥鈉溶液，用O. 2mol/L的鹽酸調pH值8. 8。按
6 : 4的比例與叔戊醇混合，共50ml，配入180mmo1蔗糖(61. 6克)，按每克蔗糖80單位的 量配入活力為10000單位/克的假絲酵母脂肪酶(無錫市雪梅酶制劑科技有限公司公司 產)。加入蔗糖mol數(shù)2倍的乙酸乙烯酯，保持45t:溫度，以90轉/分鐘攪拌，反應4小時， 從反應起始每間隔1. 5小時，用0. 2mol/L的氫氧化鈉水溶液調節(jié)反應介質的pH，保持pH值 8.8。反應結束后靜止，待有機溶劑與水分層后，分離出有機溶劑，0.01Mpa真空度下8(TC保 溫回收叔戊醇，即得蔗糖乙酯。按配入的蔗糖質量計，蔗糖乙酯的得率為53.5%。 實施例5 以去離子水配制O. 04mol/L巴比妥鈉溶液，用O. 2mol/L的鹽酸調pH值8. 0。按
6 : 4的比例與叔戊醇混合，共50ml，配入220mmo1蔗糖(75. 2克)，按每克蔗糖80單位的 量配入酶活力為10000單位/克的假絲酵母脂肪酶(無錫市雪梅酶制劑科技有限公司公司 產)。加入蔗糖mol數(shù)6倍的乙酸乙烯酯，保持4(TC溫度，以110轉/分鐘攪拌，反應5小 時，從反應起始每間隔1. 5小時，用0. 2mol/L的氫氧化鈉水溶液調節(jié)反應介質的pH，保持 pH值8.0。反應結束后靜止，待有機溶劑與水分層后，分離出有機溶劑，0.01Mpa真空度下 8(TC保溫回收叔戊醇，即得蔗糖乙酯。按配入的蔗糖質量計，蔗糖乙酯的得率為56.2%。
實施例6 以去離子水配制O. 04mol/L巴比妥鈉溶液，用O. 2mol/L的鹽酸調pH值8. 5。按
7 : 3的比例與叔丁醇混合，共50ml，配入200mmol蔗糖(68.4克)，按每克蔗糖100單位的 量配入酶活力為10000單位/克的假絲酵母脂肪酶(無錫市雪梅酶制劑科技有限公司公司 產)。加入蔗糖mol數(shù)5倍的乙酸乙烯酯，保持45t:溫度，以100轉/分鐘攪拌，反應8小 時，從反應起始每間隔1. 5小時，用0. 2mol/L的氫氧化鈉水溶液調節(jié)反應介質的pH，保持 pH值8. 5。反應結束后靜止，待有機溶劑與水分層后，分離出有機溶劑，0. OlMpa真空度下 8(TC保溫回收叔丁醇，即得蔗糖乙酯。按配入的蔗糖質量計，蔗糖乙酯的得率為52.5%。
實施例7 以去離子水配制0. 2mol/L硼酸溶液，及0. 2mol/L的硼砂溶液，互相混合至pH值
58.4。按7 : 3的比例與叔戊醇混合，共50ml，配入200mmol蔗糖(68. 4克)，按每克蔗糖120 單位的量配入酶活力為10000單位/克的假絲酵母脂肪酶(無錫市雪梅酶制劑科技有限公 司公司產)。加入蔗糖mol數(shù)4倍的乙酸乙烯酯，保持45t:溫度，以100轉/分鐘攪拌，反應 6小時，從反應起始每間隔1. 5小時，用0. 2mol/L的氫氧化鈉水溶液調節(jié)反應介質的pH，保 持pH值8. 4。反應結束后靜止，待有機溶劑與水分層后，分離出有機溶劑，0. OlMpa真空度 下8(TC保溫回收叔戊醇，即得蔗糖乙酯。按配入的蔗糖質量計，蔗糖乙酯的得率為50.4%。
實施例8 以去離子水配制O. 04mol/L巴比妥鈉溶液，用O. 2mol/L的鹽酸調pH值8. 4。按 7 : 3的比例與叔戊醇混合，共50ml，配入200mmol蔗糖(68.4克)，按每克蔗糖120單位的 量配入酶活力為10000單位/克的假絲酵母脂肪酶(無錫市雪梅酶制劑科技有限公司公司 產)。加入蔗糖mol數(shù)4倍的乙酸乙烯酯，保持45t:溫度，以100轉/分鐘攪拌，反應6小 時，從反應起始每間隔1. 5小時，用0. 2mol/L的氫氧化鈉水溶液調節(jié)反應介質的pH，保持 pH值8. 4。反應結束后靜止，待有機溶劑與水分層后，分離出有機溶劑，0. OlMpa真空度下 8(TC保溫回收叔戊醇，即得蔗糖乙酯。按配入的蔗糖質量計，蔗糖乙酯的得率為57.2%。
權利要求
一種脂肪酶催化合成蔗糖酯的方法，所述的方法按照如下步驟進行(1)以水為溶劑配制pH 7.8～8.8的緩沖溶液，往低毒、與水不互溶的有機溶劑中配入配制得到的緩沖溶液形成水與有機溶劑兩相體系，所得兩相體系中緩沖溶液的體積百分比為40％～70％；(2)向步驟(1)配制得到的兩相體系中配入蔗糖，蔗糖的投料量為160～240mmol/50ml，按蔗糖摩爾數(shù)的2～6倍的量加入乙酸乙烯酯，再按每克蔗糖40～120個酶活力單位的量加入假絲酵母脂肪酶，在每分鐘70轉～120轉攪拌下，保持溫度40～50℃、pH 7.8～8.8，反應2～8小時；反應停止后，靜止，兩相分層，分離出有機相，真空蒸餾回收有機溶劑，即得蔗糖乙酯。
2. 如權利要求l所述的脂肪酶催化合成蔗糖酯的方法，其特征在于步驟(1)所述的低 毒、與水不互溶的有機溶劑為叔戊醇或叔丁醇。
3. 如權利要求l所述的脂肪酶催化合成蔗糖酯的方法，其特征在于步驟(1)所述pH 7. 8 8. 8的緩沖溶液采用pH 7. 8 8. 8的巴比妥鈉-鹽酸緩沖液體系或pH8. 0 8. 8的 硼酸-硼砂緩沖液體系。
4. 如權利要求l所述的脂肪酶催化合成蔗糖酯的方法，其特征在于步驟(2)中蔗糖的 投加量為180 200,1/50ml。
5. 如權利要求l所述的脂肪酶催化合成蔗糖酯的方法，其特征在于步驟(2)中所述的 乙酸乙烯酯按照蔗糖摩爾數(shù)的4 5倍的量加入。
6. 如權利要求l所述的脂肪酶催化合成蔗糖酯的方法，其特征在于步驟(2)中所述的 假絲酵母脂肪酶按照每克蔗糖100 120個酶活力單位的量加入。
7. 如權利要求l所述的脂肪酶催化合成蔗糖酯的方法，其特征在于所述步驟(2)中的 反應條件如下保持溫度45°C 、 pH 8. 4，攪拌反應6小時。
全文摘要
本發(fā)明公開了一種水與有機溶劑兩相中脂肪酶催化合成蔗糖酯的方法，所述的方法按照如下步驟進行以水為溶劑配制pH 7.8～8.8的緩沖溶液，往低毒、與水不互溶的有機溶劑中配入配制得到的緩沖溶液形成水與有機溶劑兩相體系，所得兩相體系中緩沖溶液的體積百分比為40％～70％；然后向兩相體系中配入蔗糖和乙酸乙烯酯，在假絲酵母脂肪酶的作用下，反應制得蔗糖乙酯。本發(fā)明使產品蔗糖酯用于食品加工安全性大大提高，同時大幅度提高了蔗糖酯合成效率，使生產成本明顯降低，是一種提高產品安全性和生產效益的新方法。
文檔編號C12P7/62GK101705257SQ20091015459
公開日2010年5月12日 申請日期2009年11月13日 優(yōu)先權日2009年11月13日
發(fā)明者羅旭, 錢俊青 申請人:浙江工業(yè)大學 被以下專利引用 (1),