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一种固定化脂肪酶催化法制备月桂酸单甘油酯的方法

成果类型:: 发明专利

发布时间: 2022-05-14 14:43:09

科技成果产业化落地方案
方案提交机构:江苏无锡市| 朱建萍 | 2022-12-12 17:03:56

本发明公开一种固定化脂肪酶催化法制备月桂酸单甘油酯的方法,其工艺步骤如下:(1)酯交换:将适量椰子油与甘油混合,加热到预设温度,以固定化脂肪酶作为催化剂进行酯交换反应;(2)离心:酯交换反应后的混合物经离心,得上层油相即为脂肪酸甘油酯混合物;(3)分子蒸馏:将甘油酯的混合物在一定条件下进行分子蒸馏,经一级分子蒸馏取蒸余物,蒸余物进行二级分子蒸馏,蒸出轻相即为月桂酸单甘油酯成品。本发明反应条件温和,操作简便,生产效率高、成本低,对环境无危害,催化剂专一性强并可重复利用,能制备得到较高纯度的月桂酸单甘油酯。

(1)酯交换:将椰子油和甘油混合,于40~60℃加热并充分搅拌,待混合物温度达到上述温度后加入固定化脂肪酶,在不断搅拌的条件下进行酯交换反应,时间24~48h;

(2)离心:将步骤(1)所得酯交换产物于5000~6000g离心,以分离出固定化脂肪酶和未反应甘油,上层油相即为脂肪酸甘油酯混合物;

(3)一级分子蒸馏:将步骤(2)所得脂肪酸甘油酯混合物进行一级分子蒸馏,蒸出的轻相为残余甘油和少量脂肪酸;蒸馏工艺参数为进料温度50~55℃,蒸馏温度100~105℃,冷凝面温度40~45℃,空气残压0.5~1.5Pa,料液流速1.4~2.0mL/min。

(4)二级分子蒸馏:将步骤(2)所得蒸余物进行二级分子蒸馏,取蒸出的轻相即为月桂酸单甘油酯成品,蒸馏工艺参数为进料温度50~55℃,蒸馏温度120~125℃,冷凝面温度50~60℃,空气残压0.5~1.5Pa,料液流速1.4~2.0mL/min。

椰子为棕榈科单子叶多年生常绿乔木,是一种典型的热带木本油料作物。约87%的椰子种植地位于亚太椰子共同体(APCC)成员国家,其中,印度尼西亚和菲律宾的种植面积分别占全世界的23.4%和27.5%,在我国椰子主要产于海南省东南沿海。椰子油是椰子的胚乳经碾碎烘蒸后所榨取的油,为世界公认的具有多重生理功能的植物油,不仅能促进人体内营养物质的吸收,改善消化机能,还能调节人体内血糖水平,尤其重要的是能增强机体免疫机能,以抵抗有害病原微生物的侵袭。椰子油所含脂肪酸中约94%为中链饱和脂肪酸,其中约50%为月桂酸。在食品添加剂行业和化工行业中,椰子油主要用于制备脂肪酸单甘油酯,并以月桂酸单甘油酯为主。月桂酸单甘油酯(GML)是一种高效表面活性剂,具有极强的乳化能力,此外,它还是一种高效安全的广谱抗菌剂,其抑菌效果几乎不受pH限制,在中性和微碱性条件下仍具有较好的抗菌效果,优于苯甲酸等常规抗菌剂。我国于2005年批准月桂酸单甘油酯可作为杀菌剂及消炎剂添加到食品、日用品或化妆品中。 

目前,以椰子油为原料制备月桂酸单甘油酯的常规工艺如下:先将椰子油水解分离出月桂酸,再通过月桂酸和甘油的酯化反应生成月桂酸单甘油酯。但此类工艺存在下述不足:所使用催化剂为液体或固体酸碱,不可重复利用;酸碱盐排放量较大,危害环境;通常需高温高压工艺,反应条件苛刻,操作繁琐,设备投资大,生产成本高。

江南大学是教育部直属、国家“211工程”重点建设高校和“双一流”建设高校。学校具有悠久的办学历史、厚重的文化积淀,源起1902年创建的三江师范学堂,历经国立中央大学、南京大学等发展时期;1958年南京工学院食品工业系整建制东迁无锡独立建校,成立无锡轻工业学院;1962年无锡纺织工学院并入无锡轻工业学院;1995年更名为无锡轻工大学;2001年无锡轻工大学、江南学院、无锡教育学院合并组建江南大学;2003年东华大学无锡校区并入江南大学。

(1)本发明采用椰子油与甘油直接进行酯交换的无溶剂反应体系来制备月桂酸单甘油酯,与先油酯水解再酯化反应的常规工艺相比,省去了高温高压等繁琐的工艺步骤,反应条件温和,操作简便,生产效率高、成本低。

(2)本发明采用固定化脂肪酶作为生产催化剂,专一性强,催化效率高,可重复利用,节省资源和成本。

(3)本发明制备过程不产生对环境有害的酸水和碱水,符合环境友好型工业发展方向。

(4)本发明采用两级分子蒸馏法进行提纯,可制备得到较高纯度(平均约85%)的月桂酸单甘油酯,旨在充分发挥椰子油资源优势,为制备更高纯度的产品奠定了技术基础。

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