固定化酯酶E.coli BioH催化合成维生素A棕榈酸酯的方法技术

本发明专利技术采用固定化酯酶E.coli BioH在非水相体系催化合成维生素A棕榈酸酯。该方法以维生素A醋酸酯与低级醇为原料，先在固定化酯酶E.coli BioH催化下转变成维生素A醇，再与棕榈酸在非水相条件经固定化酯酶E.coli BioH的催化进行酯化反应得到维生素A棕榈酸酯。该方法转化率高达98%以上，酶套用次数可达40次以上，且产品后续分离纯化简单，生产成本较低，有利于实现工业化。本发明专利技术方法制备的维生素A棕榈酸酯，外观为淡黄色油状物。采用美国药典USP28的方法进行分析，效价为179～180万IU/g，相当于含量98%～99%，可广泛用作药物、饲料添加剂、食品添加剂等。

【技术实现步骤摘要】
固定化酯酶E.coliBioH催化合成维生素A棕榈酸酯的方法
本专利技术涉及维生素A棕榈酸酯的合成方法，特别是固定化酶催化合成维生素A棕榈酸酯的方法。
技术介绍
维生素A棕榈酸酯已被广泛用作药物、食品添加剂和饲料添加剂等，已有多种合成方法的相关报道，这些方法包括由维生素A醇或维生素A低级脂肪酸酯为原料制备维生素A棕榈酸酯的方法，涉及多种反应路线。日本专利JP62,248495公开的合成路线为：维生素A醋酸酯和棕榈酸在脂肪酶的作用下得到维生素A棕榈酸酯；英国专利GB816224公开的合成路线为：维生素A醋酸酯和棕榈酸烷基酯在甲醇钠的作用下得到维生素A棕榈酸酯；英国专利GB1293041公开的合成路线为：维生素A醇和棕榈酰氯在三乙胺的存在下得到维生素A棕榈酸酯；国内专利CN102363606A公开的合成路线为：维生素A醇与卤代酰胺反应得到维生素A卤代物，卤代物与棕榈酸盐溶解反应制得到维生素A棕榈酸酯。上述制备维生素A棕榈酸酯的方法具有下列问题：日本专利JP62,248495公开的方法：通过脂肪酶催化，由维生素A醋酸酯与棕榈酸反应制成维生素A棕榈酸酯。反应可以在室温下进行，但是该酶催化的方法必须在较低的浓度下进行，生产能力低，维生素A棕榈酸酯转化率一般在80%左右并且反应产物中含有脂肪酶和维生素A醋酸酯等，使后续分离较困难，难以得到高质量高收率的维生素A棕榈酸酯。英国专利GB816224公开的方法：棕榈酸烷基酯与维生素A醇的酯交换反应是一个可逆反应，反应过程生成的烷基醇必须及时蒸馏除去才能打破平衡，因此反应很难进行完全。由于反应是在碱性和加热的条件下进行，会导致反应产物颜色较深，质量和稳定性较差。英国专利GB1293041公开的方法：维生素A醇与棕榈酰氯反应制备维生素A棕榈酸酯。此方法在有机碱存在下进行反应，产品的收率一般在94%左右，因为维生素A醇高度不稳定，在酰氯等酸性介质及高温的条件影响下容易被破坏形成脱水维生素A和顺式维生素A酯，因而产品热稳定性较差。国内专利CN102363606A公开的方法：维生素A醇与卤代酰胺反应得到维生素A卤代物，卤代物与棕榈酸盐溶解反应制得到维生素A棕榈酸酯。该方法在反应过程使用卤族原料及吡啶，反应条件较酰氯法温和，收率可达95%，但产品由于卤族离子的残留对产品的热稳定性有较大影响。
技术实现思路
针对文献报道的维生素A棕榈酸酯合成方法中所存在的问题，本专利技术的目的是提供一种收率高、纯度高、能耗低、对环境友好的生物酶催化合成维生素A棕榈酸酯方法。一种固定化酶催化合成维生素A棕榈酸酯的方法，该方法包括：以维生素A醋酸酯和低级醇为原料，在固定化酯酶E.coliBioH催化下，于20-60℃、减压蒸馏条件下进行酯交换反应直到维生素A醋酸酯残留低于0.5%，反应液过滤得到的固定化酯酶E.coliBioH回用，滤液减压下蒸出过量低级醇，得到高纯度的维生素A醇；将上述维生素A醇与棕榈酸在有机溶剂中经固定化酯酶E.coliBioH催化，在减压蒸馏条件下于20～60℃进行酯化反应至维生素A醇转化率达到99.0%以上，反应液冷却、过滤得到的固定化酯酶E.coliBioH和过量棕榈酸回用，滤液减压下蒸出有机溶剂，得到维生素A棕榈酸酯。所述的固定化酯酶E.coliBioH，基因信息及来源由以下公开发表文献获得：TangXiaoling,LiuJi,YuHongwei*,Cloning,screeningandcharacterizationofenantioselectiveesterhydrolasesfromEscherichiacoliK-12,WorldJournalofMicrobiologyandBiotechnology,2011(27),129-136.所述的固定化酯酶E.coliBioH的固定化方法来自以下公开发表文献：RenGangfeng,YuHongwei*,OrientedadsorptiveimmobilizationofesteraseBioHbasedonproteinstructureanalysis,BiochemicalEngineeringJournal,2011(53),286-291.优选地，固定化酯酶E.coliBioH中E.coliBioH酶的重量含量为15～25%，这时酶的含量高，而且酶与载体结合牢固。优选地，所述的酯交换反应的维生素A醋酸酯、低级醇、固定化酯酶E.coliBioH投料比例为100g:500～2000mL:10～100g。适当过量的低级醇不仅能促进反应往正方向进行，也可以作为反应溶剂有效分散维生素A醋酸酯和固定化酯酶E.coliBioH；但低级醇过量太多降低了设备利用率，也使反应物、催化剂浓度降低，不利于反应进行；固定化酯酶E.coliBioH用量增加有促进反应的作用，但过多则不利于分散。优选地，所述的酯化反应维生素A醇、棕榈酸、有机溶剂、固定化酯酶E.coliBioH投料比为100g:90～180g:800～2000mL:10～100g。适当过量的棕榈酸能促进反应往正方向进行，但过量太多则不利于回收；有机溶剂用于分散反应物和固定化酯酶E.coliBioH，用量太多降低了设备利用率，也使反应物、催化剂浓度降低，不利于反应进行；固定化酯酶E.coliBioH用量增加有促进反应的作用，但过多则不利于分散。优选地，所述的酯交换反应或酯化反应的反应温度为25℃～40℃，能最好地保持固定化酯酶E.coliBioH的活性。所述酯交换反应的低级醇为甲醇、乙醇的至少一种，生成的醋酸酯沸点低，容易蒸出；所述酯化反应的有机溶剂为戊烷、环戊烷、己烷、环己烷、庚烷、辛烷、二氯甲烷、甲苯中的至少一种，减压蒸馏时有较好的带水能力，且不与水相溶。本专利技术采用维生素A醋酸酯先与低级醇经过充分酯交换反应得到维生素A醇和醋酸低级醇酯，维生素A醇再与棕榈酸酯化反应，得到维生素A棕榈酸酯。醋酸低级醇酯在酯交换反应过程中通过与低级醇一起蒸出，得到高纯度的维生素A醇；维生素A醇与棕榈酸酯化反应，其副产物为水，通过有机溶剂蒸馏带水的方式，加速反应正向进行。本专利技术的技术方案避免酶与酸性、碱性物质接触而造成酶结构的破坏，从而大大提高了酶的套用次数，降低酶的使用成本；酶固定化后，经过简单的过滤就能与反应液分离，避免了酶的流失以及维生素A棕榈酸酯被酶污染。生产过程中反应条件温和、能耗低、无废水、转化率高，同时产品纯度高、稳定性好，避免了前述维生素A棕榈酸酯合成方法存在的缺陷。本专利技术方法制备的维生素A棕榈酸酯，外观为淡黄色油状物。采用美国药典USP28的方法进行分析，效价为179～180万IU/g，相当于含量98%～99%，可广泛用作药物、饲料添加剂、食品添加剂等。附图说明图1为维生素A棕榈酸酯转化率与固定化酯酶E.coliBioH套用次数的关系图，表明酶套用40次以上仍然保持相同的活性。具体实施方式本专利技术实施例使用的固定化酯酶E.coliBioH，固定化方法来自以下公开发表文献：RenGangfeng,YuHongwei*,OrientedadsorptiveimmobilizationofesteraseBioHbasedonproteinstructureanalysis,Bi本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种固定化酯酶E.coli BioH催化合成维生素A棕榈酸酯的方法，其特征在于，包括：以维生素A醋酸酯和低级醇为原料，在固定化酯酶E.coli BioH催化下，于20～60℃、减压蒸馏条件下进行酯交换反应直到维生素A醋酸酯残留低于0.5%，反应液过滤得到的固定化酯酶E.coli BioH回用，滤液减压下蒸出过量低级醇，得到维生素A醇；将上述维生素A醇与棕榈酸在有机溶剂中经固定化酯酶E.coli BioH催化，在减压蒸馏条件下于20～60℃进行酯化反应至维生素A醇转化率达到99.0%以上，反应液冷却、过滤得到的固定化酯酶E.coli BioH和过量棕榈酸回用，滤液减压下蒸出有机溶剂，得到维生素A棕榈酸酯。

【技术特征摘要】
1.一种固定化酯酶E.coliBioH催化合成维生素A棕榈酸酯的方法，其特征在于，包括：以维生素A醋酸酯和低级醇为原料，在固定化酯酶E.coliBioH催化下，于20～60℃、减压蒸馏条件下进行酯交换反应直到维生素A醋酸酯残留低于0.5%，反应液过滤得到的固定化酯酶E.coliBioH回用，滤液减压下蒸出过量低级醇，得到维生素A醇；将上述维生素A醇与棕榈酸在有机溶剂中经固定化酯酶E.coliBioH催化，在减压蒸馏条件下于20～60℃进行酯化反应至维生素A醇转化率达到99.0%以上，反应液冷却、过滤得到的固定化酯酶E.coliBioH和过量棕榈酸回用，滤液减压下蒸出有机溶剂，得到维生素A棕榈酸酯。2.根据权利要求1所述的固定化酯酶E.coliBioH催化合成维生素A棕榈酸酯的方法，其特征在于，酯交换反应的低级醇为甲醇、乙醇中的至少一种。3.根据权利要求1所述的固定化酯酶E.coliBioH催化合成维生素A棕榈酸酯的方法，其特征在于，酯化反应的有机溶剂为...

【专利技术属性】
技术研发人员：于洪巍，覃广德，吕国锋，陈志荣，刘浩，黄国东，解丕昭，
申请(专利权)人：上虞新和成生物化工有限公司，浙江新和成药业有限公司，浙江大学，浙江新和成股份有限公司，
类型：发明
国别省市：浙江;33