一种固载酶的壳聚糖乳化材料及其在催化酯化反应合成植物甾醇乙酸酯中的应用

本发明涉及植物甾醇酯的制备，具体涉及植物甾醇/壳聚糖复合颗粒稳定的pickering乳液催化体系催化合成植物甾醇乙酸酯的方法。

背景技术：

1、植物甾醇具有降血脂功能，但是植物甾醇不溶于水，在油相中的溶解度有限，限制了其应用，为了拓展其应用范围，将植物甾醇转化为植物甾醇酯是最重要的改性手段之一。一方面，植物甾醇的改性在不影响植物甾醇功能的前提下，改善了植物甾醇的脂溶性，可以作为食品，医药，化妆品等的新原料。另一方面，常规的酶法非水相均相催化酯化反应，合成植物甾醇乙酸酯的方法中无水体系有利于酯化反应的进行，然而，非水相中酶的活性和稳定性通常低于水相中的酶。所以提出一种具有高转化率，可回收催化剂的双相界面生物催化系统具有实际意义。

2、壳聚糖是一类重要天然生物降解高分子材料，是一类含氨基的均态直链碱性多糖，也是少数具有荷电性的天然产物之一，壳聚糖在溶液中是带正电荷的多聚电解质，具有很强的吸附性。壳聚糖还具有优良的生物相容性，低毒性，并且具有多种药理活性，如抗菌，抗酸，降血脂和降胆固醇等。壳聚糖的一系列特殊性质，使壳聚糖在控制药物缓释，固定化酶，人工透析膜，人造皮肤等生物医药方面有着广泛的应用。植物甾醇是一种来自植物油脂的脂溶性物质，由于其分子结构中带有庞大的疏水基团和羟基基团，所以植物甾醇具有乳化特性，可以作为乳化剂。带相反电荷的植物甾醇和壳聚糖通过静电作用相互吸附，改变了颗粒的润湿性和界面活性，导致植物甾醇和壳聚糖颗粒都在水油界面被吸附，从而表现出更好的表面润湿性和降低油水界面张力的能力。

技术实现思路

1、本发明将脂肪酶通过交联剂固载到壳聚糖表面，目的是得到一种兼具乳化功能的表面活性剂和催化剂的复合材料(csppl)。该复合材料合成方法简单、易纯化、在水中均有很好的分散性，在水油界面催化合成植物甾醇乙酸酯等领域有很好的应用前景。

2、为实现上述目的，本发明采用的技术方案是：一种固载酶的壳聚糖乳化材料，所述固载酶的壳聚糖乳化材料，制备方法包括如下步骤：用磷酸缓冲液配置脂肪酶缓冲溶液，取壳聚糖与脂肪酶缓冲溶液混合，磁力搅拌后，加入戊二醛，充分交联后，将产物离心，水洗，真空干燥，得到目标产物固载酶的壳聚糖乳化材料csppl。

3、进一步的，上述的一种固载酶的壳聚糖乳化材料，所述磷酸缓冲液的ph值为7。

4、进一步的，上述的一种固载酶的壳聚糖乳化材料，所述脂肪酶为猪胰腺脂肪酶。

5、一种植物甾醇/壳聚糖复合颗粒稳定的pickering乳液，将上述的固载酶的壳聚糖乳化材料，超声分散在蒸馏水中，形成水相；将植物甾醇加入白油中，充分搅拌溶解后，形成油相；将水相和油相混合，用涡混机在3000r/min下涡混3min，形成w/o型pickering乳液。

6、本发明提供的固载酶的壳聚糖乳化材料在水油界面催化酯化反应合成植物甾醇乙酸酯中的应用。

7、进一步的，方法如下：将固载酶的壳聚糖乳化材料，超声分散在反应底物丙酮酸的水溶液中，磁力搅拌，形成水相；将反应底物植物甾醇加入白油中，充分搅拌溶解后，形成油相；将水相和油相混合用涡混机在3000r/min下涡混3min，形成w/o pickering乳液催化体系；室温下静置20-24h后，升温破乳，取上层油相，得产物植物甾醇乙酸酯。

8、进一步的，水相中，固载酶的壳聚糖乳化材料的浓度为20mg/ml。

9、进一步的，油相中，植物甾醇的浓度为10mg/ml。

10、进一步的，按摩尔比，丙酮酸:植物甾醇＝5:1。

11、进一步的，按体积比，水相:油相＝1:2。

12、进一步的，所述植物甾醇是β-谷甾醇。

13、本发明的有益效果是：

14、1、本发明将脂肪酶通过交联剂固载到壳聚糖表面，得到一种兼具乳化功能的表面活性剂和催化剂的复合材料(csppl)。该复合材料合成方法简单、易纯化、在水中均有很好的分散性，在水油界面催化合成植物甾醇乙酸酯等领域有很好的应用前景。

15、2、本发明所制备的植物甾醇/壳聚糖复合颗粒稳定的pickering乳液，是一种温度可切换的双相界面生物催化系统，水油界面大、保护脂肪酶、分离回收简单。

16、3、本发明所制备的固载脂肪酶壳聚糖复合材料，可用于催化合成植物甾醇乙酸酯，具有高转化率、分离简单等特点，在水油界面催化领域有很好的应用前景。

17、4、本发明提供的植物甾醇/壳聚糖复合颗粒稳定的w/o pickering乳液催化体系可用于植物甾醇乙酸酯的合成，每一滴乳液都被用作油相中反应物的微反应器。csppl既能起到稳定剂的作用，又能起到催化剂的作用。ps既能起到稳定剂的作用，又作为反应底物参与催化反应。相比于均相反应，植物甾醇/壳聚糖复合颗粒稳定w/o pickering乳液催化体系具有良好的转化率。

技术特征：

1.一种固载酶的壳聚糖乳化材料，其特征在于：所述固载酶的壳聚糖乳化材料，制备方法包括如下步骤：用磷酸缓冲液配置脂肪酶缓冲溶液，取壳聚糖与脂肪酶缓冲溶液混合，磁力搅拌后，加入戊二醛，充分交联后，将产物离心，水洗，真空干燥，得到目标产物固载酶的壳聚糖乳化材料csppl。

2.根据权利要求1所述的一种固载酶的壳聚糖乳化材料，其特征在于：所述磷酸缓冲液的ph值为7。

3.根据权利要求1所述的一种固载酶的壳聚糖乳化材料，其特征在于：所述脂肪酶为猪胰腺脂肪酶。

4.一种植物甾醇/壳聚糖复合颗粒稳定的pickering乳液，其特征在于，将权利要求1-3任一项所述的固载酶的壳聚糖乳化材料，超声分散在蒸馏水中，形成水相；将植物甾醇加入白油中，充分搅拌溶解后，形成油相；将水相和油相混合，用涡混机在3000r/min下涡混3min，形成w/o型pickering乳液。

5.权利要求1-3任一项所述的固载酶的壳聚糖乳化材料在水油界面催化酯化反应合成植物甾醇乙酸酯中的应用。

6.根据权利要求5所述的应用，其特征在于，方法如下：将权利要求1-3任一项所述的固载酶的壳聚糖乳化材料，超声分散在反应底物丙酮酸的水溶液中，磁力搅拌，形成水相；将反应底物植物甾醇加入白油中，充分搅拌溶解后，形成油相；将水相和油相混合用涡混机在3000r/min下涡混3min，形成w/o pickering乳液催化体系；室温下静置20-24h后，升温破乳，取上层油相，得产物植物甾醇乙酸酯。

7.根据权利要求6所述的应用，其特征在于，水相中，固载酶的壳聚糖乳化材料的浓度为20mg/ml；油相中，植物甾醇的浓度为10mg/ml。

8.根据权利要求6所述的应用，其特征在于，按摩尔比，丙酮酸:植物甾醇＝5:1。

9.根据权利要求7所述的应用，其特征在于，按体积比，水相:油相＝1:2。

10.根据权利要求6-9任一项所述的应用，其特征在于：所述植物甾醇是β-谷甾醇。

技术总结
本发明涉及一种固载酶的壳聚糖乳化材料及其在催化酯化反应合成植物甾醇乙酸酯中的应用。采用的技术方案是：将脂肪酶通过交联剂固定化到壳聚糖表面制得固载脂肪酶的壳聚糖颗粒(CSPPL)，然后利用制得的CSPPL复合植物甾醇(PS)制备W/O Pickering乳液催化体系，该催化体系可用于植物甾醇乙酸酯的合成，每一滴乳液都被用作油相中反应物的微反应器。CSPPL既能起到稳定剂的作用，又能起到催化剂的作用；PS既能起到稳定剂的作用，又作为反应底物参与催化反应。相比于均相反应，植物甾醇/壳聚糖复合颗粒稳定W/OPickering乳液催化体系具有良好的转化率。

技术研发人员：宋溪明,章好迪,吴抒遥,宋智凝,马多,汪跃然
受保护的技术使用者：辽宁大学
技术研发日：
技术公布日：2024/1/12