一種利用酶-化學聯合技術從大豆油脫臭餾出物中提取VE、甾醇的生產方法與流程

2023-06-06 04:28:21 2

本發明屬於生物化工技術領域，具體地說是一種利用酶-化學聯合技術從大豆油脫臭餾出物中提取ve、甾醇的生產方法。

背景技術：

天然ve具有抗自由基、抗氧化、抗衰老、提高免疫等重要的生理功能，並且天然ve在生理活性及安全性上都優於合成ve是一種無毒高效的天然抗氧化劑，目前被廣泛應用於油脂、食品、化妝品、醫藥等工業產品中。

植物油及其加工副產物是植物甾醇最豐富的來源，主要包括菜油甾醇、豆甾醇和谷甾醇，其廣泛應用在食品、醫藥、化妝品、動物生長劑及紙張加工、印刷、紡織等領域，特別是在歐洲作為食品添加劑非常普遍，廣泛用於食品中以降低人體膽固醇。

天然ve和甾醇的提取主要來源是油脂精煉過程得到的副產物脫臭餾出物，脫臭餾出物中主要含游離脂肪酸(45％-65％)、甘油酯(16％-25％)、生育酚(7％-10％)、植物甾醇(6％-10％)、甾醇酯及其他氧化分解產物等。由於天然ve和游離脂肪酸以及甘油酯的很多性質相似，因此直接從脫臭餾出物中獲得天然ve比較困難，目前可行的方法是將脫臭餾出物中的脂肪酸和甘油酯轉化為生物柴油，再通過蒸餾的方 式將生物柴油和ve進行分離。

專利cn201010140389.1使用固體酸作為催化劑催化游離脂肪酸的甲酯化和甘油酯的酯交換。專利cn02147814.7利用甲醇鈉作為催化劑對脫臭餾出物進行處理，得到脂肪酸甲酯後通過蒸餾富集ve。然而前面所述的工藝對餾出物中的甘油酯的轉化並不明顯，導致後面分離ve和甾醇都比較困難，因此很多研究者採用兩步法催化。首先利用強酸催化脂肪酸的甲酯化反應，然後利用鹼催化甘油酯的轉酯化反應。專利cn1074217利用濃硫酸酯化，利用鹼醇解甘油酯，水洗，乾燥等工藝，再進行高真空蒸餾對ve進行提純。雖然兩步法提純ve工藝在分離ve和甾醇過程中無論是收率還是操作都優於一步法工藝，但是其過程先使用強酸酯化，再使用強鹼酯交換，存在著能耗高，腐蝕設備，產生大量廢水等一系列問題，而且在強酸強鹼處理過程中會導致ve的損失。與酸鹼法相比，酶催化反應具有條件溫和、高效專一、無汙染、副產物少等優點，近年來受到國內外研究者的高度重視。

專利cn101225414a利用脂肪酶先將脫臭餾出物中的甘油三酯水解成脂肪酸，然後再利用脂肪酶將脂肪酸和甲醇酯化，然後過濾、脫溶、冷凍脫甾醇，最後通過二次分子蒸餾去除甲酯得到天然ve和甾醇。專利cn101153035先通過結晶預先分離粗甾醇和分子蒸餾分離甾醇酯等重組分，先後採用兩種脂肪酶分別實現脫臭餾出物中的游離脂肪酸的甲酯化和甘油酯的轉酯化，然後運用分子蒸餾技術實現脂肪酸甲酯和維生素e的分離，得到維生素e濃縮品。還有許多其他專利和文章對酶法催化植物油脫臭餾出物反應進行了描述，但是目前酶法工藝依然很少用到工業化生產中，一方面是酶的成本問題，另外 一方面是沒有有效的將脫臭餾出物中的甘油酯和甾醇酯醇解。

綜上所述，利用強酸強鹼從植物油脫臭餾出物中提純維生素e的工藝，酯化和醇解都能反應完全，故甾醇和甲酯的收率都很高，但是存在著工序繁瑣，產品品質不好，產生大量廢水，勞動強度大等缺點。利用酶法從植物油脫臭餾出物中提純維生素e的工藝，具有反應條件溫和，不產生廢水，得到產品的品質高等優點，但是由於脫臭餾出物中的甘油三酯和甾醇酯醇解不完全，導致後續的分離困難，甲酯和甾醇的收率也有所降低。酶法和化學法結合，可以彌補各自的缺點。

技術實現要素：

本發明所要解決的技術問題是克服上述現有技術存在的缺陷，提供一種利用酶-化學聯合技術從大豆油脫臭餾出物中提取ve、甾醇的生產方法。利用固定化脂肪酶對脫臭餾出物進行酯化反應，使其中的脂肪酸全部轉化為脂肪酸甲酯，然後利用化學法進行醇解，使其中的甘油酯和甾醇酯轉化為脂肪酸甲酯及甾醇。本發明結合了酶法和化學法的優點，酯化過程反應條件溫和，對ve破壞少，過程不用水洗，避免廢水產生；醇解過程反應完全，能夠將甘油酯和甾醇酯完全轉化，提高ve和甾醇的收率，同時副產物生物柴油的收率也有提高。

為了解決以上技術問題，本發明提供了一種利用酶-化學聯合技術從大豆油脫臭餾出物中提取ve、甾醇的生產方法，1)甲酯化，以大豆油脫臭餾出物為原料，加入甲醇、固定化脂肪酶，進行酯化反應；其中，甲醇的用量為10～50v/m％固定化脂肪酶的添加量為0.5～10m/m％，反應溫度為20～50℃，物料中的脂肪酸酯化反應的時 間為1～5h，以得到產物1；2)酯交換，以甲醇鈉為催化劑，將步驟1)中酯化反應後的物料作為底物進行醇解反應，以得到產物2，其中，甲醇的添加量為10～30v/m％，甲醇鈉的添加量為1～3％v/m；3)水洗，將酯交換後的產物加酸中和，水洗至中性，得到水洗產物3；4)冷析，將步驟3)的產物3進行梯度降溫、結晶、過濾，得到粗甾醇；以及5)將步驟4)的濾液通過蒸餾得到脂肪酸甲酯和ve組分。

本發明的優選技術方案中，優選地，步驟1)中所述固定化脂肪酶為固定化脂肪酶novozym435、lipozymetlim、lipozymermim中的一種或多種。

本發明的優選技術方案中，優選地，步驟1)中所述固定化脂肪酶的添加量為脫臭餾出物質量的0.5～10m/m％。

本發明的優選技術方案中，優選地，步驟1)中所述甲醇的添加量為脫臭餾出物質量的10～50v/m％。

本發明的優選技術方案中，優選地，步驟1)中酯化反應的溫度為20～50℃。

本發明的優選技術方案中，優選地，步驟1)中酯化反應的時間為1～5h。

本發明的優選技術方案中，優選地，步驟2)的酯交換中甲醇的添加量為10～30v/m％。

本發明的優選技術方案中，優選地，步驟2)的酯交換中甲醇鈉的添加量為0.3～3v/m％。

本發明的優選技術方案中，優選地，步驟2)的酯交換反應溫度 為60～70℃。

本發明的優選技術方案中，優選地，步驟4)中粗甾醇的結晶方法為1～2℃/hr冷凍到3～15℃，保持2～10h，然後抽濾分離粗甾醇。

本發明的優選技術方案中，優選地，步驟5)中蒸餾分離甲酯溫度為150～240℃，分離ve溫度為240～280℃，操作壓力為1～50pa。

本發明的有益效果主要體現在：1)酯化反應利用脂肪酶代替強酸，反應條件溫和，有利於維生素e的回收和利用，另外過程不需要水洗，不會產生廢水。2)酯交換反應使用甲醇鈉做催化劑可以將物料中的甘油三酯和甾醇酯完全醇解，不僅有利於後續ve的提純，而且提高了甾醇和生物柴油的得率。3)酶-化學技術的聯合使用，能夠有效的避免彼此的缺點，改善傳統工藝高耗能、高汙染的弊端。

具體實施方式

以下將結合實施例對本發明做進一步說明，本發明的實施例僅用於說明本發明的技術方案，並非限定本發明。

實施例1

100g植物油脫臭溜出物(購自南通嘉吉糧油有限公司)，加入10ml甲醇，加入5g固定化脂肪酶novozym435，控制溫度40℃，攪拌反應1h後停止反應。過濾回收固定化脂肪酶，減壓或者常壓脫溶後加入50ml甲醇，滴加1ml甲醇鈉，70℃攪拌2h完成酯交換反應。反應完成後加入適量的硫酸中和，水洗成中性後的料液以2℃/hr冷凍到10℃，結晶8h，過濾得到濾餅粗甾醇和濾液。濾液去蒸餾， 其中150℃-240℃收集甲酯餾分，240-280℃收集ve餾分，操作壓力為1-50pa。

實施例2

500g植物油脫臭溜出物(購自南通嘉吉糧油有限公司)，加入150ml甲醇，加入2.5g固定化脂肪酶novozym435，控制溫度50℃，攪拌反應5h後停止反應。過濾回收固定化脂肪酶，減壓或者常壓脫溶後加入40ml甲醇，滴加5ml甲醇鈉，70℃攪拌2h完成酯交換反應。反應完成後加入適量的硫酸中和，水洗成中性後的料液以2℃/hr冷凍到5℃，結晶8h，過濾得到濾餅粗甾醇和濾液。濾液去蒸餾，其中150℃-240℃收集甲酯餾分，240-280℃收集ve餾分，操作壓力為1-50pa。

實施例3

1000g植物油脫臭溜出物(購自南通嘉吉糧油有限公司)，加入500ml甲醇，加入100g固定化脂肪酶lipozymermim，控制溫度20℃，攪拌反應3h後停止反應。過濾回收固定化脂肪酶，減壓或者常壓脫溶後加入200ml甲醇，滴加30ml甲醇鈉，60℃攪拌2h完成酯交換反應。反應完成後加入適量的硫酸中和，水洗成中性後的料液以2℃/hr冷凍到15℃，結晶10h，過濾得到濾餅粗甾醇和濾液。濾液去蒸餾，其中150℃-240℃收集甲酯餾分，240-280℃收集ve餾分，操作壓力為1-50pa。

實施例4

1000g植物油脫臭溜出物(購自南通嘉吉糧油有限公司)，加入500ml甲醇，加入100g固定化脂肪酶lipozymetlim，控制溫度50℃，攪拌反應5h後停止反應。過濾回收固定化脂肪酶，減壓或者常壓脫溶後加入300ml甲醇，滴加30ml甲醇鈉，60℃攪拌1h完成酯交換反應。反應完成後加入適量的硫酸中和，水洗成中性後的料液以2℃/hr冷凍到15℃，結晶15h，過濾得到濾餅粗甾醇和濾液。濾液去蒸餾，其中150℃-240℃收集甲酯餾分，240-280℃收集ve餾分，操作壓力為1-50pa。

實施例5

1000g植物油脫臭溜出物(購自南通嘉吉糧油有限公司)，加入500ml甲醇，加入100g固定化脂肪酶novozym435，控制溫度50℃，攪拌反應3h後停止反應。過濾回收固定化脂肪酶，減壓或者常壓脫溶後加入300ml甲醇，滴加30ml甲醇鈉，60℃攪拌2h完成酯交換反應。反應完成後加入適量的硫酸中和，水洗成中性後的料液以1℃/hr冷凍到3℃，結晶2h，過濾得到濾餅粗甾醇和濾液。濾液去蒸餾，其中150℃-240℃收集甲酯餾分，240-280℃收集ve餾分，操作壓力為1-50pa。

上文中描述了本發明的具體實施方式。但是在本領域中的普通技術人員能夠理解，不偏離本發明的精神和範圍的情況下，還可以對本發明的具體實施方式作各種變更和替換。這些變更和替換都落在本發明權利要求書限定的範圍內。