專利名稱：基于酶促反應非水相合成麥芽糖醇酯及其純化制備的方法
技術領域：
本發明提供了一種基于酶促反應非水相合成麥芽糖醇酯及其純化制備的方法，屬于食品生物技術領域。
背景技術：
目前我國食品乳化劑主要包含甘油脂肪酸酯、蔗糖脂肪酸酯、斯盤(Span)和吐溫 (Tween)、大豆磷脂、硬脂酰乳酸鈉和硬脂酰乳酸鈣五大類，為了順應乳化劑向天然、營養、 多功能、低熱量發展的趨勢，麥芽糖醇酯逐漸被人們重視。麥芽糖醇酯是一類新型的非離子表面活性劑，是由麥芽糖醇與脂肪酸經縮合酯化而成，目前國內外極少有麥芽糖醇酯的研究報道。麥芽糖醇酯不但具有與單甘酯、蔗糖酯相同的乳化作用，而且還有增稠作用。特別是它的乳化穩定性有其獨特的性能，可用來取代動、植物膠。它還有好的潤濕性能、較強的去污能力和生物降解性如專利00102553. 8 (可降解一次性餐用具及其制作方法)，而且它還有調節人體生理機能的作用。麥芽糖醇具有多個羥基，其化學活性類似，因此傳統的化學法合成很難選擇性的酰化某個羥基，除非是經過保護、去保護羥基等多個步驟，化學法也是目前糖酯工業生產中采用的唯一方法。酶法合成是近年來出現的新方法，它具有選擇性高，反應條件溫和，產品綠色環保等特點。合成反應最大的難題就是糖醇和脂肪酸互不相溶，因此要選定一個合適的反應體系，目前有微乳液體系，但是體系難以控制，最終產物分離困難；離子液體系，但是粘度過高，傳質慢，而且成本高；還有超臨界體系、無溶劑體系，如專利99113469. 9 (均相無溶劑法生產蔗糖酯)。目前對非水相中酶促合成糖酯反應的研究主要是在單一有機溶劑中進行的， 但是一種單一的有機溶劑很難將糖醇和脂肪酸制備為均一的體系，若采用混合溶劑體系， 既滿足較高的疏水性以保證酶活又能滿足對底物的溶解性。麥芽糖醇酯酶促反應液是一種混合物，為了得到麥芽糖醇酯的純品，現在大多數是采用溶劑萃取法，如張灝等人將酶促反應液用丁酮萃取，丁酮萃取液用水洗至中性，干燥后用旋轉蒸發儀蒸出溶劑得到產品麥芽糖醇酯。這種方法得到的產品純度不高且損失較大，因此有必要采用其他方法高效快速的對酶促反應液進行純化。硅膠柱層析和半制備液相是常用的分離純化手段，可用于大量樣品的連續分離純化。
發明內容
本發明的目的就是提出一種基于酶促反應非水相合成麥芽糖醇酯及其純化制備的方法。在非水相中，固定化脂肪酶催化麥芽糖醇和脂肪酸合成麥芽糖醇酯，再通過硅膠柱層析和半制備液相對麥芽糖醇酯進行純化制備，得到一系列高純度的麥芽糖醇單酯，為工業化生產奠定了理論基礎，提高麥芽糖醇酯的應用針對性。本發明的技術方案在非水相中，脂肪酶催化麥芽糖醇和脂肪酸合成麥芽糖醇酯， 再通過硅膠柱層析和半制備液相對麥芽糖醇酯進行純化制備，得到高純度的麥芽糖醇單酯。本發明方法具體包括以下步驟I、酶法合成麥芽糖醇酯反應溶劑為二甲基亞砜(DMSO)叔戊醇=I 4(v/v)，麥芽糖醇脂肪酸= 1:3-1: 5(m/m)，將原料置于二甲基亞砜中，待全部溶解后，加入一定體積比的叔戊醇，平衡2h-3h，在反應液中加入10g/L-20g/L的固定化脂肪酶N0V435，0h-24h后加入60g/L的 4A分子篩除去反應生成的水份。反應液置于帶蓋的三角瓶中，于50°C -60°C，ISOrpm恒溫振蕩反應24h-120h，4A分子篩在250°C下活化6h，反應溶劑經分子篩脫水48h以上備用。2、麥芽糖醇酯的純化制備將反應完后的反應液過濾除去分子篩和固定化脂肪酶，旋轉蒸發除去溶劑，濃縮后的反應液上硅膠柱進行層析分離，洗脫劑為正己烷異丙醇甲醇，流速為2ml/min，洗脫液進行分部收集，采用HPLC和質譜對層析樣品進行快速分析，合并收集液。將硅膠柱純化后的收集液濃縮后進行半制備液相制備，半制備色譜條件為C18制備柱，流動相為甲醇 /水，流速為lml/min。將制備得到的收集液濃縮除去甲醇，剩余液體經冷凍干燥得到麥芽糖醇酯的固體純品，其純度分別為麥芽糖醇辛酸單酯91 93%，麥芽糖醇月桂酸單酯94 97 %，麥芽糖醇硬脂酸單酯93 95 %，麥芽糖醇油酸單酯90 92 %。本發明的有益效果本發明提供了一種基于酶促反應非水相合成麥芽糖醇酯及其純化制備的方法。實現了麥芽糖醇酯的選擇性合成以及獲得高純度的麥芽糖醇單酯，與化學合成相比，酶促合成具有更高的選擇性，合成的糖酯具有更高的食用安全性，生產過程也更為清潔，因此更能滿足人們的消費需要，并為麥芽糖醇酯工業化生產奠定了理論基礎。不同結構的麥芽糖醇酯在水溶性、乳化性、起泡性、臨界膠束濃度、抑菌性等功能體性上具有一定的差異，在食品加工中具有不同的用途，為此合成一系列麥芽糖醇酯并對其進行純化制備以制得高純度的麥芽糖醇單酯，提高麥芽糖醇單酯的應用針對性，為乳化劑系列增添一類新的酯類產品，豐富了乳化劑的品種。
具體實施例方式實施例I :反應溶劑為二甲基亞砜(DMSO)叔戊醇=I 4(v/v)，麥芽糖醇脂肪酸= I 3(m/m)，將原料置于二甲基亞砜中，待全部溶解后，加入一定體積比的叔戊醇，平衡2h， 在反應液中加入10g/L的固定化脂肪酶N0V435，馬上加入60g/L的4A分子篩除去反應生成的水份。反應液置于帶蓋的三角瓶中，于50°C，ISOrpm恒溫振蕩反應24h，4A分子篩在 250°C下活化6h，反應溶劑經分子篩脫水48h以上備用。將反應完后的反應液過濾除去分子篩和固定化脂肪酶，旋轉蒸發除去溶劑，濃縮后的反應液上硅膠柱進行層析分離，洗脫劑為正己烷異丙醇甲醇，流速為2ml/min，洗脫液進行分部收集，采用HPLC和質譜對層析樣品進行快速分析，合并收集液。將硅膠柱純化后的收集液濃縮后進行半制備液相制備，半制備色譜條件為C18制備柱，流動相為甲醇 /水，流速為lml/min。將制備得到的收集液濃縮除去甲醇，剩余液體經冷凍干燥得到麥芽糖醇酯的固體純品，其純度分別為麥芽糖醇辛酸單酯91%，麥芽糖醇月桂酸單酯95%，麥芽糖醇硬脂酸單酯95 %，麥芽糖醇油酸單酯92 %。實施例2:
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反應溶劑為二甲基亞砜(DMSO)叔戊醇=I 4(v/v)，麥芽糖醇脂肪酸= I 4(m/m)，將原料置于二甲基亞砜中，待全部溶解后，加入一定體積比的叔戊醇，平衡3h， 在反應液中加入15g/L的固定化脂肪酶N0V435，12h后加入60g/L的4A分子篩除去反應生成的水份。反應液置于帶蓋的三角瓶中，于55°C，ISOrpm恒溫振蕩反應48h，4A分子篩在 250°C下活化6h，反應溶劑經分子篩脫水48h以上備用。將反應完后的反應液過濾除去分子篩和固定化脂肪酶，旋轉蒸發除去溶劑，濃縮后的反應液上硅膠柱進行層析分離，洗脫劑為正己烷異丙醇甲醇，流速為2ml/min，洗脫液進行分部收集，采用HPLC和質譜對層析樣品進行快速分析，合并收集液。將硅膠柱純化后的收集液濃縮后進行半制備液相制備，半制備色譜條件為C18制備柱，流動相為甲醇 /水，流速為lml/min。將制備得到的收集液濃縮除去甲醇，剩余液體經冷凍干燥得到麥芽糖醇酯的固體純品，其純度分別為麥芽糖醇辛酸單酯92%，麥芽糖醇月桂酸單酯94%，麥芽糖醇硬脂酸單酯93 %，麥芽糖醇油酸單酯90 %。實施例3:反應溶劑為二甲基亞砜(DMSO)叔戊醇=I 4(v/v)，麥芽糖醇脂肪酸= I 5(m/m)，將原料置于二甲基亞砜中，待全部溶解后，加入一定體積比的叔戊醇，平衡3h， 在反應液中加入20g/L的固定化脂肪酶N0V435，24h后加入60g/L的4A分子篩除去反應生成的水份。反應液置于帶蓋的三角瓶中，于60°C，ISOrpm恒溫振蕩反應120h，4A分子篩在 250°C下活化6h，反應溶劑經分子篩脫水48h以上備用。將反應完后的反應液過濾除去分子篩和固定化脂肪酶，旋轉蒸發除去溶劑，濃縮后的反應液上硅膠柱進行層析分離，洗脫劑為正己烷異丙醇甲醇，流速為2ml/min，洗脫液進行分部收集，采用HPLC和質譜對層析樣品進行快速分析，合并收集液。將硅膠柱純化后的收集液濃縮后進行半制備液相制備，半制備色譜條件為C18制備柱，流動相為甲醇 /水，流速為lml/min。將制備得到的收集液濃縮除去甲醇，剩余液體經冷凍干燥得到麥芽糖醇酯的固體純品，其純度分別為麥芽糖醇辛酸單酯93%，麥芽糖醇月桂酸單酯97%，麥芽糖醇硬脂酸單酯95 %，麥芽糖醇油酸單酯92 %。實施例4 反應溶劑為二甲基亞砜(DMSO)叔戊醇=I 4(v/v)，麥芽糖醇脂肪酸=
I 5(m/m)，將原料置于二甲基亞砜中，待全部溶解后，加入一定體積比的叔戊醇，平衡 2. 5h，在反應液中加入20g/L的固定化脂肪酶N0V435，24h后加入60g/L的4A分子篩除去反應生成的水份。反應液置于帶蓋的三角瓶中，于60°C，ISOrpm恒溫振蕩反應96h，4A分子篩在250°C下活化6h，反應溶劑經分子篩脫水48h以上備用。將反應完后的反應液過濾除去分子篩和固定化脂肪酶，旋轉蒸發除去溶劑，濃縮后的反應液上硅膠柱進行層析分離，洗脫劑為正己烷異丙醇甲醇，流速為2ml/min，洗脫液進行分部收集，采用HPLC和質譜對層析樣品進行快速分析，合并收集液。將硅膠柱純化后的收集液濃縮后進行半制備液相制備，半制備色譜條件為C18制備柱，流動相為甲醇 /水，流速為lml/min將制備得到的收集液濃縮除去甲醇，剩余液體經冷凍干燥得到麥芽糖醇酯的固體純品，其純度分別為麥芽糖醇辛酸單酯92%，麥芽糖醇月桂酸單酯96%，麥芽糖醇硬脂酸單酯93 %，麥芽糖醇油酸單酯91 %。
權利要求
1.基于酶促反應非水相合成麥芽糖醇酯及其純化制備的方法，其特征是在非水相中， 脂肪酶催化麥芽糖醇和脂肪酸合成麥芽糖醇酯，再通過硅膠柱層析和半制備液相對麥芽糖醇酯進行純化制備，所述方法具體包括以下步驟(1)酶法合成麥芽糖醇酯反應溶劑為二甲基亞砜(DMSO):叔戊醇=1 4(v/v)，麥芽糖醇脂肪酸= 1:3-1: 5(m/m)，將原料置于二甲基亞砜中，待全部溶解后，加入4倍體積的叔戊醇，平衡 2h-3h，在反應液中加入10g/L-20g/L的固定化脂肪酶N0V435，0h-24h后加入60g/L的4A 分子篩除去反應生成的水份。反應液置于帶蓋的三角瓶中，于50°C-60°C，180rpm恒溫振蕩反應24h-120h，4A分子篩在250°C下活化6h，反應溶劑經分子篩脫水48h以上備用；(2)麥芽糖醇酯的純化制備將反應完后的反應液過濾除去分子篩和固定化脂肪酶，旋轉蒸發除去溶劑，濃縮后的反應液上硅膠柱進行層析分離，洗脫劑為正己烷異丙醇甲醇，流速為2ml/min，洗脫液進行分部收集，采用HPLC和質譜對層析樣品進行快速分析，合并收集液。將硅膠柱純化后的收集液濃縮后進行半制備液相制備，半制備色譜條件為C18制備柱，流動相為甲醇/水， 流速為lml/min。將制備得到的收集液濃縮除去甲醇，剩余液體經冷凍干燥得到麥芽糖醇酯的固體純品，麥芽糖醇酯純度為90 97%。
2.根據權利要求I所述的基于酶促反應非水相合成麥芽糖醇酯及其純化制備的方法， 其特征是所述的脂肪酸是辛酸、月桂酸、硬脂酸、油酸。
3.根據權利要求I所述的基于酶促反應非水相合成麥芽糖醇酯及其純化制備的方法， 其特征是所述的麥芽糖醇辛酸酯的硅膠柱層析和半制備條件分別為正己烷異丙醇甲醇=3 : 5 : 2和甲醇/水=80%，麥芽糖醇月桂酸酯的硅膠柱層析和半制備條件分別為正己烷異丙醇甲醇=4 4 2和甲醇/水=85%，麥芽糖醇硬脂酸酯的硅膠柱層析和半制備條件分別為正己烷異丙醇甲醇=6 2 2和甲醇/水=90%，麥芽糖醇油酸酯的硅膠柱層析和半制備條件分別為正己烷異丙醇甲醇=8II和甲醇/水= 95%。
全文摘要
一種基于酶促反應非水相合成麥芽糖醇酯及其純化制備的方法，是在非水相中，固定化脂肪酶催化麥芽糖醇和脂肪酸合成麥芽糖醇酯，再通過硅膠柱層析和半制備液相對麥芽糖醇酯進行純化制備。用本發明方法合成的麥芽糖醇酯主要是麥芽糖醇單酯，純化制備后，產品純度較高，其中麥芽糖醇辛酸單酯純度為91～93％，麥芽糖醇月桂酸單酯純度為94～97％，麥芽糖醇硬脂酸單酯純度為93～95％，麥芽糖醇油酸單酯純度為90～92％。該發明順應乳化劑向天然、營養、多功能、低熱量發展趨勢，提供了一種綠色環保，高選擇性的酶促合成方法合成麥芽糖醇酯，并通過硅膠柱層析和半制備液相制備得到一系列高純度的麥芽糖醇單酯產品，提高了麥芽糖醇酯的應用針對性，豐富了乳化劑種類。
文檔編號C07H15/06GK102586364SQ20121005702
公開日2012年7月18日 申請日期2012年3月7日 優先權日2012年3月7日
發明者何志勇, 曾茂茂, 王潔, 秦昉, 陳潔, 陶冠軍 申請人:江南大學