酶合成脂肪酸酯的三步法
【專利說明】酶合成脂肋酸醒的H步法
[0001] 本發(fā)明包括一種由脂肪醇和脂肪酸制備醋的方法，其中W液體形式除去在反應(yīng)期 間形成的大部分水。
[0002] 由脂肪醇和脂肪酸酶合成醋是已知的。酶合成是一種環(huán)境友好的方法，其中在完 全蒸發(fā)所形成的反應(yīng)水下進行合成。
[0003] 脂肪酶在制備脂肪酸醋中的工業(yè)應(yīng)用已由GeofTr巧Hills描述于化r.J.Lipid Sci.Technol. 105, 2003,第601-607頁中。所生產(chǎn)的脂肪酸醋，尤其是肉豆證酸肉豆證醋W 固定床法制備，其中將反應(yīng)物數(shù)次粟經(jīng)培并在減壓下蒸出所形成的反應(yīng)水。
[0004] 脂肪酸醋W日益提高的程度在化妝品皮膚護理產(chǎn)品中用作油體或潤膚劑。為了滿 足市場就感官性能和最佳皮膚病學耐受性而言的高要求，持續(xù)開發(fā)并測試新型油體和油體 混合物。制備該些脂肪酸醋的創(chuàng)新技術(shù)也是其的一部分。
[0005] 如前文所述，由脂肪醇和脂肪酸合成醋會形成水，其必須除去W使反應(yīng)平衡偏向 完全合成。酶催化制備脂肪酸醋必須在較低的溫度下進行，從而保持最佳的酶穩(wěn)定性。因 此，需要非常強的真空W蒸發(fā)水。該蒸發(fā)是非常耗能的。
[000引此外，已顯示在放大至間歇式反應(yīng)器時會發(fā)生問題。在lO-lOOm3的典型制備反應(yīng) 器中，由于填充深度，借助壓降蒸發(fā)水僅在上層中發(fā)生。進一步發(fā)現(xiàn)該反應(yīng)非?？焖龠M行至 80-90%的轉(zhuǎn)化率且通常在小于5小時內(nèi)進行。然而，其結(jié)果是在該期間在制備反應(yīng)器中形 成的水量無法通過工業(yè)裝置取出，或者僅能用非常大的設(shè)備資源除去。此外，由于反應(yīng)器中 的低內(nèi)部溫度，蒸發(fā)反應(yīng)水所需的能量輸入僅可困難地引入反應(yīng)器中。
[0007] 另一問題在于如下事實；酶催化劑在高溫下僅具有極低的穩(wěn)定性或者變得失活。 已知酶是極其溫度敏感的。因此，所述醋合成不能在高于60-8(TC的溫度下進行。特別地， 已發(fā)現(xiàn)在短鏈醇和短鏈脂肪酸（C8/C10)存在下酶的長期穩(wěn)定性在甚至更低的溫度（從約 4(TC)下也會降低，從而使得所述反應(yīng)理想地應(yīng)在約4(TC的溫度下進行。
[000引基于現(xiàn)有技術(shù)的酶法醋合成的該些問題和缺點，本發(fā)明的目的是建立一種可由脂 肪醇和脂肪酸制備醋的技術(shù)，其中確保了更低的總體能量消耗，在放大至大型間歇式反應(yīng) 器時不發(fā)生問題，且確保了改善的酶穩(wěn)定性。
[0009] 該目的由專利權(quán)利要求1的方法實現(xiàn)。
[0010] 本發(fā)明涉及一種由脂肪醇和脂肪酸制備醋的方法，包括如下步驟：
[0011] 使式Ri-OH的脂肪醇與式R2-C00H的脂肪酸在酶存在下在30-5(TC的溫度下反應(yīng)， 直至達到反應(yīng)平衡，其中Ri為具有6-22個碳原子的脂族直鏈或支化姪基，其中R2為具有 6-22個碳原子的脂族直鏈或支化姪基；
[0012] 除去在反應(yīng)期間形成的水；和
[0013] 在減壓下在50-8(TC的溫度下使反應(yīng)完全。
[0014] 從屬權(quán)利要求定義了本發(fā)明方法的優(yōu)選實施方案。
[0015] 本發(fā)明的由脂肪醇和脂肪酸制備醋的方法是由現(xiàn)有技術(shù)的相應(yīng)方法清楚可見的 問題和缺點的有效解決方案。本發(fā)明的方法是一種H步酶程序，其中合成首先在不減壓下 在低溫下進行，直至反應(yīng)平衡。在第二步驟中，除去反應(yīng)水。在隨后的第H反應(yīng)步驟中，在 比步驟1更高的溫度下在減壓下合成脂肪酸醋，直至完全轉(zhuǎn)化。
[0016] 圖1顯示了根據(jù)本發(fā)明制得的醋在通過蒸觸純化后的GC色譜圖。
[0017] 在本發(fā)明方法的優(yōu)選實施方案中，在完全反應(yīng)期間（即直至完全轉(zhuǎn)化），合成在汽 提氣氣氛中進行?？墒褂盟谐Ｒ?guī)汽提氣作為汽提氣。合適汽提氣的實例為氮氣、空氣、二 氧化碳和氮氣，但優(yōu)選使用氮氣作為汽提氣。
[0018] 本發(fā)明方法的一個必要特征在于，首先在不減壓下進行第一步驟，直至達到反應(yīng) 平衡。直到在例如通過謹析除去反應(yīng)期間形成的水之后，才再次開始本發(fā)明的反應(yīng)，然后施 加減壓。在該完全反應(yīng)期間，使用100-10000化的壓力。在本發(fā)明方法的優(yōu)選實施方案中， 在完全反應(yīng)期間使用1500-4500Pa的壓力。
[0019] 在開始時在不減壓下實施的該反應(yīng)在較低溫度下進行。優(yōu)選選擇35-45C的溫度 范圍。
[0020] 在反應(yīng)完全期間，理想地使用55-65C的較高溫度范圍。
[0021] 本發(fā)明的方法可在任何酶存在下進行，條件是該酶能夠催化由脂肪醇和脂肪酸合 成醋。實踐中證明有利的是使用脂肪酶作為酶。優(yōu)選的脂肪酶是例如獲自南極假絲酵母 (Candidaantarctica)的脂肪酶B。所述酶優(yōu)選W固定形式使用。優(yōu)選的固定方法例如為 吸附至載體材料上。載體材料的實例為AccurelMP1000和LewatitVP0C1600。實踐中 已證明有利的是在合成中使用量為0. 5-5. 0重量％的固定化酶。固定在載體上的酶催化劑 的特別優(yōu)點還在于，在反應(yīng)期間形成水時，該可容易地借助篩網(wǎng)或過濾器保留。
[0022] 本發(fā)明的方法可例如如下實施：
[0023] 在所述酶合成的第一步驟中，對間歇式反應(yīng)器中的混合物進行機械攬動，例如攬 拌，直至達到反應(yīng)平衡。在該步驟中，獲得了至少80%的醋產(chǎn)物轉(zhuǎn)化率。
[0024] 在除去反應(yīng)期間形成的水的中間步驟中，停止所述批料的機械攬動，此時允許分 離出水，優(yōu)選0. 5-2小時。所述水理想地經(jīng)由底部出口排出，而固定的酶例如借助反應(yīng)器中 篩網(wǎng)或過濾單元保留。
[00巧]在減壓下的完全反應(yīng)的最后步驟在相同的間歇式反應(yīng)器中進行，直至達到至少 95%的轉(zhuǎn)化率，優(yōu)選高于95%的醋產(chǎn)物轉(zhuǎn)化率。理想地，可再次使用第一步驟的酶，從而使 得就經(jīng)濟角度而言，所述固定的酶可再次用于整個合成。
[0026] 用作所述醋合成中的起始物質(zhì)的脂肪醇和脂肪酸可為工業(yè)脂肪醇或脂肪酸。然 而，所述脂肪醇和脂肪酸優(yōu)選獲自可再生原材料。
[0027] 脂肪醇應(yīng)理解為意指下式的脂族伯醇：
[0028] Ri-OH
[0029] 其中Ri為具有6-22個碳原子的脂族直鏈或支化姪基。還包括具有至少一個雙 鍵的不飽和姪基。典型實例為己醇、辛醇、2-己基己醇、癸醇、月桂醇、異十H焼醇、肉豆 證醇、錄蠟醇、蹤擱油醇（palmo