[发明专利]一种利用超声波强化酶促合成植物甾醇酯/植物甾烷醇酯的方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种甾醇酯的合成方法，具体涉及一种通过超声辅助强化酶催化酯化合成植物甾醇酯/植物甾烷醇酯的方法，用于提高酶促酯化的速度和过量脂肪酸的皂化去除效率。

背景技术

研究表明，由植物甾醇与脂肪酸通过酯化反应制得的植物甾醇酯/植物甾烷醇酯，可以大大增加植物甾醇/植物甾烷醇酯的脂溶性，从而能比较方便地添加到油脂或含油脂食品中。另外，植物甾醇酯的吸收利用率是植物甾醇的5倍，且具有更好的亲脂性和更佳的降胆固醇效果，是一种新型的功能性食品基料。2010年，植物甾醇酯已被我国卫生部列入新食品资源。

目前，植物甾醇酯/植物甾烷醇酯的合成主要有化学法和酶法两种。化学法合成植物甾醇酯的途径有：直接酯化法、酰氯酯化法、酸酐酯化法、酯交换法等。通常使用甲醇钠、乙醇钠等烷氧基碱金属化合物作为催化剂，易于工业化但容易腐蚀设备；且反应过程需要高温，易产生副产物；同时，由于产物色泽深，还需要脱色等在后处理步骤、易造成三废污染环境等严重缺点。酶催化合成法条件温和，避免了高温产生的副反应，且产物容易分离纯化。但研究发现，脂肪酶虽然可以较好地催化酯化反应的进行，但存在底物(甾醇)溶解度差，反应转化率比较低，而且反应时间过长，酶使用量大，产量低，成本高等问题。如何提高产物产率，缩短反应时间同时减少酶的用量成为酶催化甾醇酯合成中亟待解决的问题。

超声波是弹性介质中的一种机械波，功率超声是一种能量形式，可用于影响或改变媒介的性质。超声波在传播过程中，对介质的影响主要有三个作用：加热作用、机械传质作用及空化作用。超声波作用于酶分子时，会促进酶分子的构象发生改变。超声波作为一种物理作用，对加速化学反应，提高反应产率，甚至改变反应历程，都起到一定的作用，并已广泛应用于化学化工，医学和工业等领域。超声波辅助酶法酯化反应报道不多，目前尚未见超声波应用于酶促合成甾醇酯/植物甾烷醇酯的相关资料公开。

发明内容

本发明的目的在于提供一种利用超声波强化酶促合成植物甾醇酯/植物甾烷醇酯的方法，使用本方法不但可以缩短酶促酯化反应的时间和减少酶的使用量，并且可以促进脂肪酸的皂化反应速度，从而提高分离纯化的效率。

为实现上述目的，本发明所采取的技术方案如下：一种利用超声波强化酶促合成植物甾醇酯/植物甾烷醇酯的方法，其特征在于它包括如下步骤：

1)配制非均相酶反应体系：按摩尔比1∶1.2-2称取植物甾醇(或植物甾烷醇酯)和脂肪酸(即反应底物)，加入反应釜中，然后加入反应溶剂，保持植物甾醇或植物甾烷醇酯浓度为100-200mmol/L；然后加入酶和分子筛，酶加入量为6-20g/L，分子筛加入量为20-60g/L，反应温度控制在50-60℃，采用机械搅拌充分混匀；

2)超声辅助酶促酯化(酶促酯化反应体系)：保持反应体系温度在50-60℃之间，将超声波探头浸入反应溶液，开启超声波发生器，在机械搅拌下进行持续超声波辐射，辐射时间0.5-3h，辐射完毕后保持在机械搅拌下继续反应4-10h；

3)超声辅助皂化去除脂肪酸：酶促酯化反应结束后，采用皂化反应除去未反应的脂肪酸，待反应体系温度降至室温，离心除去酶和分子筛，减压蒸馏出反应溶剂，得到植物甾醇酯粗品或植物甾烷醇酯粗品；加入植物甾醇酯粗品或植物甾烷醇酯粗品体积0.4-0.6倍的5wt％碳酸氢钠水溶液(即弱碱水溶液)进行脂肪酸皂化，温度在40-60℃，搅拌速度为100-200rpm，开启超声波发生器持续辐射5-30min，然后停止超声，继续搅拌5-25min，皂化完毕后，得到植物甾醇酯/植物甾烷醇酯和脂肪酸皂混合物；采用该植物甾醇酯/植物甾烷醇酯和脂肪酸皂混合物体积1.5-2倍的有机溶剂萃取植物甾醇酯/植物甾烷醇酯，有机溶剂层回收(即脱溶剂)，减压除去有机溶剂，即得到精制的植物甾醇酯/植物甾烷醇酯。

按上述方案，步骤1)中所述的植物甾醇可以是豆甾醇、谷甾醇、菜油甾醇、菜油甾醇等中的任意一种或二种以上按任意配比的混合物；植物甾烷醇由上述植物甾醇氢化获得(即由豆甾醇、谷甾醇、菜油甾醇、菜油甾醇等中的任意一种或二种以上按任意配比的混合物氢化获得)。

按上述方案，步骤1)中所述的脂肪酸为棕榈酸、硬脂酸、油酸、亚油酸、亚麻酸等中的任意一种或二种以上按任意配比的混合物，也可以是植物油水解得到的混合脂肪酸。

按上述方案，步骤1)中所述的反应溶剂即超声辅助酶促酯化的反应溶剂)为正己烷、异辛烷、环己烷、正庚烷等中的任意一种或二种以上按任意配比的混合物。优选正己烷。