[发明专利]一种海藻糖脂肪酸酯的工业制备方法

说明书

本发明一种海藻糖脂肪酸酯的工业制备方法，在反应容器中先加入脂肪酸烷基酯和醇类溶剂，搅拌状态下加入烘干的海藻糖粉末和催化剂碳酸盐粉末，减压蒸馏，加热升温至100℃～130℃，在真空度0.09MPa下反应4h～6h，在反应的过程中将生成的醇蒸出，冷却、过滤后得到产物海藻糖脂肪酸酯。本发明方法无需进行后处理，制得的海藻糖脂肪酸酯产率大于70％，纯度90％；本发明采用无毒性溶剂和催化剂进行酯交换，解决了目前制备过程中溶剂、催化剂毒性较大的技术问题。本发明方法制得的海藻糖脂肪酸酯适用于食品工业化生产。

技术领域

本发明涉及有机合成技术领域，具体涉及一种海藻糖脂肪酸酯的工业制备方法。

背景技术

近来环保健康受到人们越来多的关注，一些无毒、无污染、优质高效的化学品受到人们的重视，其中就包括蔗糖脂肪酸酯(SE)。蔗糖脂肪酸酯是一类无毒、无污染且可生物降解的非离子表面活性剂。由于SE具有优异的乳化、分散、抗菌等特点，目前已广泛用于食品、日化及医药等行业，其中SE有50％以上用作食品添加剂。SE是世界卫生组织和联合国粮食组织许可使用的食品添加剂，我国也在1980年批准使用。

目前，我国SE的研究和生产方面还存在许多问题：生产工艺相对落后，相关的技术创新较少；产品质量较差，产品种类单一；对SE的性质、性能研究不够深入；并且蔗糖酯的HLB值比较宽不能够产业精细使用。分析其原因，主要是由于蔗糖结构的不稳定性。蔗糖是由一分子葡萄糖的半缩醛羟基与一分子果糖的半缩醛羟基彼此缩合脱水而成的还原糖。蔗糖及蔗糖溶液在热、酸、碱、酵母等的作用下，会产生各种不同的化学反应。反应的结果不仅直接造成蔗糖的损失，而且还会生成一些对制糖有害的物质。蔗糖加热至160℃，随着加热时间延长，蔗糖即分解为葡萄糖及脱水果糖。

因而结构稳定的海藻糖受到人们的关注。海藻糖是由两分子的葡萄糖通过α,α-1,1糖苷键结合的非还原性二糖，自身性质非常稳定，并对多种生物活性物质具有神奇的保护作用。而由海藻糖合成的海藻糖酯具有在极端条件下稳定性强、环境友好、无毒及无污染等特点。

目前海藻糖脂肪酸酯的主要合成方法有微生物发酵法、酶催化合成法和化学合成法(脱水法、酰氯酯化法和酯交换法)。

微生物发酵法是一种酶诱导的生物转化过程，是在细胞中进行的代谢活动，并且该方法能够合成多种结构复杂的生物表面活性剂。但是该法的产率低，产品难以分离和纯化，这就导致了生产成本较高，并且影响了该法在实际生产中的推广和应用。

酶催化合成法是近来的热门方法，该法具有分离纯化简单、选择性高等有点，但是该法同时合成成本高，工艺复杂。Raku等通过一步合成，将脂肪酸与海藻糖的6位羟基发生高选择性地酯化，用枯草杆菌作为反应催化剂，生成了单一结构的海藻糖脂肪酸酯，并且产率高达80％。Tsuzuki等使用假单胞菌的提取酶Lipase P为催化剂，同样对海藻糖的6位羟基具有高选择性，转化率高达90％。酶催化合成法虽然具有选择性高、分离纯化简单等优点，但该合成方法条件复杂，合成成本较高。

化学合成法是合成海藻糖脂肪酸酯的传统方法。Schiefelbein.等成功合成了3个脂肪酸碳链链长度不相同的海藻糖脂肪酸酯，并对其做了一系列理化性能测试。Paul等使用O-苯并三氮唑-N,N,N',N'-四甲基脲四氟硼酸(TBTU)催化剂催化海藻糖，使其分别与油酸、己酸和棕榈酸在室温条件反应得海藻糖酯。当脂肪酸稍微过量时，产物中海藻糖单脂的占比可达65％～69％；当脂肪酸与海藻糖相对摩尔比大于2时，海藻糖二酯的占比为63％～70％，且海藻糖酯反应时间随脂肪酸碳链链长的增加而增加。

化学合成法是目前各大实验室和工业合成选择的主流方法，因其产率高，生产成本较低。但是主流方法中催化剂TBTU和溶剂吡啶、DMF等毒性较大，反应时间过长，通常需要72h，而由于使用毒性较大的原材料使得在食品行业应用的产物在分离纯化上存在较大的困难，这就导致化学合成法不适用于食品行业。

发明内容