一種高純度甘油二酯的制備方法技術

本發明專利技術公開了一種高純度甘油二酯的制備方法，包括以下步驟：1）利用偏甘油酯脂肪酶催化脂肪酸供體與甘油反應合成含有甘油二酯和單甘油酯的混合物，將上述混合物進行離心分離，回收上層油相；2）利用單甘油酯脂肪酶催化步驟1)得到的油相中的單甘油酯與羥基供體反應轉化成非甘油酯；3）將步驟2）中得到的混合物中非甘油酯成分與甘油二酯進行分離，得到高純度的甘油二酯。本發明專利技術中，采取酶法選擇性地除去混合物中的單甘油酯，簡化了分離工藝，降低了分離工藝的能耗，很好地解決了混合物中MAG分離的問題。同時制備的產品中甘油二酯的含量高達98％以上。

【技術實現步驟摘要】

本專利技術涉及一種高純度甘油二酯的制備方法。
技術介紹
甘油二酯(簡稱DAG)是由丙三醇（甘油）與兩個脂肪酸酯化后得到的產物，是油脂的天然成分，也是油脂代謝的中間產物。甘油二酯功能性食用油是以天然食用油為原料、通過酶法或化學法改性而成的新型油脂，具有明確的防止肥胖、降血脂等功能且食用安全，作為普通食用油的換代產品，可以從根本上緩解由于高油脂、高熱量的膳食結構所引起的肥胖、高血酯、糖尿病等慢性疾病日益流行的現狀，在不改變現有飲食習慣的前提下調節人體亞健康水平及遏制相關慢性病的發生與發展。天然油脂中DAG的相對含量主要依據食用油的來源而不同，如橄欖油含有5.5%的甘油二酯，棉籽油中為9.5%。由于脂肪酶可以在溫和的條件下催化油脂改性，對油脂的品質和不飽和脂肪酸有很好的保護作用，因此近年來關于酶法合成甘油二酯的研究引起了越來越廣泛的關注。高純度的甘油二酯產品，是繼續進行甘油二酯物化性質以及生理功能研究的重要原材料，也是甘油二酯生產工藝的發展方向之一。脂肪酶催化脂肪酸與甘油或脂肪酸低碳烷基酯與甘油通過酯化或酯交換反應是合成甘油二酯的重要途徑，也是目前用來規模化制備較高純度甘油二酯的唯一途徑，與其他方法相比，該方法實現規模化生產的可行性大，得到的甘油二酯的純度更高。控制酯化反應過程中產生的甘油三酯，是提高產物中DAG純度的關鍵。現有的甘油二酯合成工藝中一般含有甘油三酯和單甘油酯（MAG），由于甘油三酯與甘油二酯難以有效分離，使得產品中DAG的純度較低；利用脂肪酶對甘油酯底物的特異性，可以首先利用偏甘油酯脂肪酶將酰基供體轉化成含有DAG和MAG的混合物，然后通過分子蒸餾等工藝將反應混合物中的MAG和未反應的酰基供體分離除去。本課題組的研究表明，利用蒸餾的方式除去MAG需要較高的蒸發溫度，這就導致了工藝的能耗提高，而且不適用于一些含有受熱易氧化的脂肪酸的產品。
技術實現思路
為克服傳統的高純度甘油二酯合成工藝中MAG不易分離的缺陷，本專利技術提供一種高純度甘油二酯的制備方法。在本專利技術中，采用偏甘油酯脂肪酶催化脂肪酸供體與甘油反應合成含有DAG和MAG的混合物，再利用單甘油酯脂肪酶將混合物中的MAG轉化成非甘油酯形式，最后經過分離工藝獲得高純度的甘油二酯產品。本專利技術的技術方案如下：一種高純度甘油二酯的制備方法，包括以下步驟：1）利用偏甘油酯脂肪酶催化脂肪酸供體與甘油反應合成含有甘油二酯和單甘油酯的混合物，將上述混合物進行離心分離，回收上層油相；2）利用單甘油酯脂肪酶催化步驟1)得到的油相中的單甘油酯與羥基供體反應轉化成非甘油酯；3）將步驟2）中得到的混合物中非甘油酯成分與甘油二酯進行分離，得到高純度的甘油二酯。經過以上反應，反應產物中包括甘油二酯、脂肪酸或脂肪酸低碳烷基酯，對于該產物系統，一般是采用分子蒸餾或短程蒸餾的方式分離，根據物料的沸點的不同將以上各組分進行分離，得到以甘油二酯為主要組分的高溫餾分，即為目的產物。優選地，步驟1）中所述的脂肪酸供體為脂肪酸、脂肪酸低碳烷基酯或是含有脂肪酸、脂肪酸低碳烷基酯的原料中的一種或兩種以上的混合物；步驟2）中所述羥基供體為水和短鏈醇中的一種或兩種的混合物。優選地，所述脂肪酸為具有6~22個碳原子的脂肪酸中的一種或兩種以上的混合物。優選地，所述脂肪酸低碳烷基酯為甲酯、乙酯、丙酯、丁酯、戊酯中的一種或兩種的混合物。優選地，所述短鏈醇甲醇、乙醇、丙醇、丁醇、戊醇中的一種或兩種以上的混合物。優選地，采用程序降溫的方法，將步驟2）中酶反應的溫度控制在單甘油酯（MAG）混合物的熔點區間。優選地，所述程序降溫的方法為每小時降低5~10℃，降至30℃持續1個小時。優選地，步驟1）中所述脂肪酸供體與甘油的摩爾比1:（0.3~4）；步驟2）中所述單甘油酯（MAG）與羥基供體的摩爾比1:（4~10）。優選地，所述偏甘油酯脂肪酶的添加量為基于步驟1）反應混合物總質量120~240U/g；所述單甘油酯脂肪酶的添加量為基于步驟2）反應混合物總質量100~200U/g。優選地，步驟1）中所述的偏甘油酯脂肪酶是LipaseSMG1、LipaseG50中的一種或兩種；步驟2）中所述的單甘油酯脂肪酶為單甘油酯脂肪酶MGL、單甘油酯脂肪酶bMGL中的一種或兩種。利用偏甘油酯脂肪酶的產物特異性，可以將脂肪酸的酰基供體轉化成以DAG和MAG為主的甘油酯混合物，混合物中不含有TAG，產物中的DAG分離純化后可以得到純度在90%以上的甘油二酯產品。但是，眾所周知，MAG是一種常見的非離子型乳化劑，具有較強的乳化性，不能利用堿中和的方式除去，一般是通過分子蒸餾的方式進行分離。但是由于單甘油酯的分子量較大，在通過分子蒸餾時所需的蒸發溫度較高，使得一些受熱易氧化的脂肪酸容易受到破壞，加重了后續分離提取的負擔和難度。本專利技術步驟2）是在步驟1）的反應基礎上，取步驟1）反應物的油相，加入水或短鏈的醇，該混合物經單甘油酯脂肪酶催化，選擇性地將步驟1）產物中的MAG轉化成脂肪酸或脂肪酸的低碳烷基酯。這就使得所需分離的成分為DAG和脂肪酸或脂肪酸的低碳烷基酯的混合物，脂肪酸可以通過堿中和的工藝除去，脂肪酸和脂肪酸的低碳烷基酯也可以通過萃取工藝或者分子蒸餾的工藝在較低的蒸發溫度下除去，優選分子蒸餾的方式除去脂肪酸。利用單甘油酯脂肪酶可以選擇性地將MAG轉化成非甘油酯形式，如脂肪酸或脂肪酸的短鏈醇酯，這就可以利用較低的蒸餾溫度對混合物中的DAG進行分離純化，降低了分離工藝的能耗，同時可以避免高溫對易氧化脂肪酸產生的損傷。但是，專利技術人研究表明，單甘油酯脂肪酶在恒定的溫度下催化油脂混合物中的MAG與羥基供體反應時，存在反應進程慢或者反應不徹底的現象。進一步的研究發現，在單甘油酯脂肪酶催化MAG與羥基供體反應時，在單甘油酯脂肪酶不失活的溫度范圍內，溫度越高反應速率越快，但是在反應達到平衡時MAG的去除程度反而越小；而在MAG的熔點的溫度下進行反應時，反應速率低，但是MAG的去除程度高。因此，綜合考慮反應速率和MAG的去除效果，本專利技術在利用單甘油酯脂肪酶催化MAG與羥基供體進行反應時采用程序降溫的方式，溫度范圍為底物中MAG的熔點區間。與現有技術相比，本專利技術具有如下優點：（1）本專利技術中，采取酶法選擇性地除去混合物中的單甘油酯，簡化了分離工藝，降低了分離工藝的能耗，很好地解決了混合物中MAG分離的問題。（2）本專利技術在步驟本文檔來自技高網...

【技術保護點】
一種高純度甘油二酯的制備方法，其特征在于，包括以下步驟：1）利用偏甘油酯脂肪酶催化脂肪酸供體與甘油反應合成含有甘油二酯和單甘油酯的混合物，將上述混合物進行離心分離，回收上層油相；2）利用單甘油酯脂肪酶催化步驟1)得到的油相中的單甘油酯與羥基供體反應轉化成非甘油酯；3）將步驟2）中得到的混合物中非甘油酯成分與甘油二酯進行分離，得到高純度的甘油二酯。

【技術特征摘要】
1.一種高純度甘油二酯的制備方法，其特征在于，包括以下步驟：
1）利用偏甘油酯脂肪酶催化脂肪酸供體與甘油反應合成含有甘油二酯和
單甘油酯的混合物，將上述混合物進行離心分離，回收上層油相；
2）利用單甘油酯脂肪酶催化步驟1)得到的油相中的單甘油酯與羥基供體
反應轉化成非甘油酯；
3）將步驟2）中得到的混合物中非甘油酯成分與甘油二酯進行分離，得到
高純度的甘油二酯。
2.根據權利要求1所述的制備方法，其特征在于，步驟1）中所述的脂肪酸
供體為脂肪酸、脂肪酸低碳烷基酯或是含有脂肪酸、脂肪酸低碳烷基酯的
原料中的一種或兩種以上的混合物；步驟2）中所述羥基供體為水和短鏈醇
中的一種或兩種的混合物。
3.根據權利要求2所述的制備方法，其特征在于，所述脂肪酸為具有6~22
個碳原子的脂肪酸中的一種或兩種以上的混合物。
4.根據權利要求2所述的制備方法，其特征在于，所述脂肪酸低碳烷基酯為
甲酯、乙酯、丙酯、丁酯、戊酯中的一種或兩種的混合物。
5.根據權利要求2所述的制備方法，其特征在于，所述短鏈醇甲醇、乙醇、
丙醇、丁醇、戊醇中的一種或兩種以上的...

【專利技術屬性】
技術研發人員：王永華，楊博，王衛飛，藍東明，覃小麗，
申請(專利權)人：華南理工大學，
類型：發明
國別省市：