一種甘油二酯的生產(chǎn)方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001] 本發(fā)明涉及一種甘油二酯的生產(chǎn)工藝，該工藝采用甘油解方法，通過(guò)對(duì)反應(yīng)產(chǎn)物 的變溫轉(zhuǎn)型操作，提高了甘油二酯轉(zhuǎn)化率，而且易于操作。
【背景技術(shù)】
[0002] 甘油二酯是一種只具有兩個(gè)脂肪酸鏈的脂肪分子，甘油二酯可用作乳化劑、脂肪 塑性改進(jìn)劑或用作食品、藥物、化妝品等的基質(zhì)。近年來(lái)的研宄發(fā)現(xiàn)，甘油二酯和甘油三酯 的吸收代謝模式不同，甘油二酯在體內(nèi)具有更容易被轉(zhuǎn)化成能量而利用的特點(diǎn)，而甘油三 酯則在體內(nèi)更容易積蓄。食用含有甘油二酯的油脂具有抑制體重增加的效果，因此，甘油二 酯油脂可作為一種健康油脂食用。
[0003] 甘油二酯可以通過(guò)多種工藝生產(chǎn)，相關(guān)領(lǐng)域已經(jīng)有很多專利公開(kāi)了相應(yīng)的生產(chǎn)方 法，如CN988083043C、CN028270940C、CN031138624C、CN200310112327C、CN200810205018C、 CN2004100153484C,CN2005101350520C,CN2006100357438C,CN2006100492425C, CN2006100681944C、CN2007100302730C和CN2008801023446C等。但是多數(shù)方法沒(méi)有進(jìn)入工 業(yè)應(yīng)用。目前，代表性的工業(yè)應(yīng)用方法是先將油脂水解成脂肪酸，再將脂肪酶和甘油在1，3 位特異性脂肪酶的催化下合成甘油二酯。該工藝需要涉及油脂的水解和脂肪酸的酯化。眾 所周知，油脂的酶法水解反應(yīng)不徹底，一般要采用高溫高壓的化學(xué)水解，能耗高而且存在副 反應(yīng)發(fā)生風(fēng)險(xiǎn)。而在甘油二酯的酶法合成中，選擇了脂肪酸和甘油的酯化反應(yīng)，酯化反應(yīng)的 效率一般不高，而且，酯化后的反應(yīng)產(chǎn)物中仍包含了大量未反應(yīng)的游離脂肪酸和單甘脂副 產(chǎn)物，這些副產(chǎn)物的分離去除要花費(fèi)成本。盡管有上述種種缺點(diǎn)，人們還是采用該工藝進(jìn)行 甘油二酯產(chǎn)品的生產(chǎn)，因?yàn)樯鲜龇磻?yīng)的優(yōu)點(diǎn)是可以獲得80%的甘油二酯產(chǎn)品。
[0004] 甘油二酯還可以通過(guò)甘油解工藝生產(chǎn)，甘油解反應(yīng)是指甘油三酯型的油脂和甘油 之間的反應(yīng)。不難理解，甘油解反應(yīng)過(guò)程簡(jiǎn)單，似乎是一種更優(yōu)的反應(yīng)方法。然而，對(duì)油脂 的甘油解反應(yīng)研宄表明，在無(wú)溶劑體系中，酶法甘油解反應(yīng)產(chǎn)物中甘油二酯含量不高，也就 是，油脂在甘油解生產(chǎn)甘油二酯時(shí)存在轉(zhuǎn)化速率不高的問(wèn)題。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0005] 本發(fā)明針對(duì)現(xiàn)有技術(shù)的不足，開(kāi)發(fā)了一種具有更高甘油二酯轉(zhuǎn)化率的油脂酶法甘 油解工藝。
[0006] 為方便表述，以下我們定義甘油二酯八甘油二酯+甘油三酯）為甘油二酯指數(shù)， 該指數(shù)為反應(yīng)產(chǎn)物中甘油二酯的量與反應(yīng)產(chǎn)物中甘油二酯和甘油二酯總量的比值。因?yàn)樵?生產(chǎn)甘油二酯產(chǎn)品時(shí)，反應(yīng)產(chǎn)物中包含的單甘脂、脂肪酸等物質(zhì)均要除去，剩余物主要是甘 油二酯和甘油三酯的混合物，該混合物就是我們要得到的甘油二酯產(chǎn)品。由此可知，甘油二 酯指數(shù)代表了該反應(yīng)產(chǎn)物經(jīng)過(guò)分離加工后在最終成品中甘油二酯的大致含量，提高反應(yīng)的 甘油二酯指數(shù)對(duì)于甘油二酯的生產(chǎn)具有非常重要的意義。通常酶法甘油解反應(yīng)達(dá)到平衡時(shí) 甘油二酯指數(shù)的比值一般不超過(guò)0.55,而且，甘油二酯指數(shù)經(jīng)常存在波動(dòng)。在尋找甘油二酯 指數(shù)波動(dòng)原因時(shí)，本課題組對(duì)反應(yīng)產(chǎn)物進(jìn)行分析，發(fā)現(xiàn)酶法甘油解反應(yīng)時(shí)主要生成1，2-甘 油二酯和2, 3-甘油二酯，1，3-甘油二酯的生成量很低。造成這一現(xiàn)象和酶的催化特異性有 關(guān)。
[0007] 脂肪酶根據(jù)對(duì)甘油酯位置的催化特異性，人們經(jīng)常將脂肪酶分為1，3位特異性脂 肪酶和非特異性脂肪酶，很多文獻(xiàn)中對(duì)脂肪酶這樣進(jìn)行描述。有意思的是，我們?cè)谶M(jìn)行甘油 解反應(yīng)時(shí)測(cè)試的所有脂肪酶均表現(xiàn)出1，3位特異性，完全的非特異脂肪酶目前尚未發(fā)現(xiàn)， 不同酶之間只是特異性大小的區(qū)別。我們用酶的催化選擇性現(xiàn)象對(duì)油脂的酶法甘油解進(jìn) 行解釋，就很容易理解為什么反應(yīng)時(shí)主要生成1，2-甘油二酯和2, 3-甘油二酯。因?yàn)?，月?肪酶都是或多或少優(yōu)先選擇甘油三酯的1或3位的脂肪酸進(jìn)行催化，將這些脂肪酸轉(zhuǎn)移到 甘油上來(lái)，將甘油三酯則變成了非1，3-甘油二酯，甘油結(jié)合了脂肪酸主要變成了單甘酯和 1，3-甘油二酯。通過(guò)以上分析，我們可以對(duì)油脂的甘油解反應(yīng)過(guò)程進(jìn)行以下更加精細(xì)的描 述：
[0008]
【主權(quán)項(xiàng)】
1. 一種甘油二酯的生產(chǎn)方法，其特征在于，包括以下步驟： (1) 采用脂肪酶對(duì)油脂在容器I中進(jìn)行甘油解反應(yīng)； (2) 將步驟（1)反應(yīng)物分離甘油和脂肪酶后的油相輸送到容器II中，容器II內(nèi)油脂的 溫度為60~150°C，油脂在容器II中的停留時(shí)間為1~12hr，然后降溫至甘油解反應(yīng)的溫 度，返回至容器I中，添加甘油和脂肪酶，繼續(xù)步驟（1)的甘油解反應(yīng)； (3) 重復(fù)上述反應(yīng)，使得油脂發(fā)生1~10次循環(huán)，得到富含甘油二酯的反應(yīng)產(chǎn)物。
2. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其特征在于，所述容器II內(nèi)油脂的溫度為70~KKTC。
3. 根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的方法，其特征在于，步驟（1)所述甘油解反應(yīng)在有水的條 件下發(fā)生，加水量為油脂重量的〇. 5~3% ;所述甘油解反應(yīng)的溫度為30~50°C。
4. 根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的方法，其特征在于，所述脂肪酶的添加量為5~100IU/g 油脂。
5. 根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的方法，其特征在于，油脂在容器II中的停留時(shí)間為6~ 12hr〇
6. 根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的方法，其特征在于，所述脂肪酶為來(lái)源于根酶屬、曲霉 屬、毛酶屬、細(xì)菌、酵母菌、動(dòng)物胰臟中的一種或兩種以上的混合物；所述油脂為菜籽油、大 豆油、棕櫚油、葵花籽油、玉米油、花生油、山茶油、橄欖油、米糠油和棉籽油中的一種或兩種 以上的混合物。
7. -種甘油二酯的生產(chǎn)方法，其特征在于，包括以下步驟： (1) 采用脂肪酶對(duì)油脂在容器中進(jìn)行甘油解反應(yīng)； (2) 將步驟（1)反應(yīng)物分離甘油和脂肪酶，甘油和脂肪酶返回步驟（1)的容器，油相和 固體催化劑接觸10~120min后返回至步驟（1)容器中，繼續(xù)步驟（1)的反應(yīng)； (3) 重復(fù)上述反應(yīng)，使得油脂發(fā)生1~10次循環(huán)，得到富含甘油二酯的反應(yīng)產(chǎn)物。
8. 根據(jù)權(quán)利要求7所述的方法，其特征在于，步驟（2)所述的固體催化劑為離子交換樹(shù) 脂和固體酸中的一種或兩種以上的混合物。
9. 根據(jù)權(quán)利要求7或8所述的方法，其特征在于，步驟（1)所述甘油解反應(yīng)在有水的條 件下發(fā)生，加水量為油脂重量的〇. 5~3%，甘油解反應(yīng)的溫度為30~50°C。
10. 根據(jù)權(quán)利要求7或8所述的方法，其特征在于，所述脂肪酶為來(lái)源于根酶屬、曲霉 屬、毛酶屬、細(xì)菌、酵母菌、動(dòng)物胰臟中的一種或兩種以上的混合物；所述油脂為菜籽油、大 豆油、棕櫚油、葵花籽油、玉米油、花生油、山茶油、橄欖油、米糠油和棉籽油中的一種或兩種 以上的混合物。
【專利摘要】本發(fā)明公開(kāi)了一種甘油二酯的生產(chǎn)方法，包括以下步驟：(1)采用脂肪酶對(duì)油脂在容器I中進(jìn)行甘油解反應(yīng)；(2)將步驟(1)反應(yīng)物分離甘油和脂肪酶后的油相輸送到容器II中，容器II內(nèi)油脂的溫度為60～150℃，油脂在容器II中的停留時(shí)間為1～12hr，然后降溫至甘油解反應(yīng)的溫度，返回至容器I中，添加甘油和脂肪酶，繼續(xù)步驟(1)的甘油解反應(yīng)；(3)重復(fù)上述反應(yīng)，使得油脂發(fā)生1～10次循環(huán)，得到富含甘油二酯的反應(yīng)產(chǎn)物。本發(fā)明通過(guò)升溫或者化學(xué)催化的方法對(duì)反應(yīng)產(chǎn)物中的甘油二酯進(jìn)行構(gòu)型轉(zhuǎn)化，從而得到甘油二酯含量更高的反應(yīng)產(chǎn)物。該方法提高了甘油二酯轉(zhuǎn)化率，而且易于操作。
【IPC分類】C12P7-64
【公開(kāi)號(hào)】CN104830920
【申請(qǐng)?zhí)枴緾N201510167583
【發(fā)明人】王永華, 王衛(wèi)飛, 楊博, 李志剛, 王方華, 藍(lán)東明
【申請(qǐng)人】華南理工大學(xué)
【公開(kāi)日】2015年8月12日
【申請(qǐng)日】2015年4月9日