脂肪酶催化合成麦芽糖肉豆蔻酸酯

摘要

麦芽糖肉豆蔻酸酯是一种性能优良的非离子型表面活性剂。目前，糖酯的工业化生产中所使用的都是化学方法。本论文对脂肪酶催化合成麦芽糖肉豆蔻酸酯进行了研究，其主要内容包括以下几个方面：麦芽糖酯的合成，产物的分离纯化及检测，产品的鉴定及结果分析。
　　 反应所使用的原料为麦芽糖和肉豆蔻酸，以Novozym435固定化脂肪酶催化酯化反应的进行。由于这是一个可逆反应，水为生成物，所以加入分子筛吸附反应系统中的水，以推动反应向酯化方向进行。
　　 考察了反应条件对麦芽糖转化率的影响，主要包括溶剂的选择，反应装置的优化及最适酯化条件的筛选。得到以叔丁醇作为反应介质，当麦芽糖的用量为30mmol/L，时，最佳反应条件为：酶添加量35g/L、肉豆蔻酸与麦芽糖摩尔比为6:1，温度70℃，反应时间72h，此时麦芽糖的转化率可达到91.4％。反应时间及原料糖酸比对产品的酯化度有影响。当反应时间为72h，酸糖摩尔比为5:1～6:1时，得到的产品以二、三酯为主。
　　 建立了产品的薄层色谱(TLC)检测方法，得到最佳条件为：展开剂：氯仿/甲醇/乙酸/水=7.7:1.0:1.0:0.2(v/v)，10％磷钼酸乙醇溶液进行喷雾，105℃加热显色10分钟，单酯和二酯的Rf值分别为0.20和0.50。产物进行了高效液相色谱分析(HPLC)，采用的色谱柱为Hypersil GOLD-C18(250mm×4.6mm)，流动相为85％甲醇，柱温40℃，RID-10A检测器。
　　 对麦芽糖酯产品进行了分离纯化。脂肪酸可以用正己烷萃取离心(5000r/min，15min)脱除，但会使部分糖酯损失。由于糖酯对麦芽糖有增溶作用，麦芽糖很难通过萃取的办法与糖酯分离。对产品进行硅胶柱层析分离(200～300目硅胶，柱50×600mm)，采用的流动相即为薄层色谱分析的展开剂，上样量2.0g，15mL收集一管，用高效液相色谱检测以确定各管组分。
　　 对产品进行了红外光谱分析，证明合成了麦芽糖肉豆蔻酸酯。并对其进行了液质联用分析，结果表明产物包含了四种酯化度的酯，即单酯、二酯、三酯、四酯。说明在这个反应体系中有合成高酯化度糖酯的可能，并利于生产HLB值范围较宽的产品品。