一種新型薄荷腦的精制方法技術

本發明專利技術提供一種新型薄荷腦的精制方法，包括以下步驟(1)將薄荷醇通過酯化反應合成薄荷醇酯，(2)合成改性海藻酸鈣凝膠載體，通過海藻酸鈣凝膠載體固定脂肪酶，(3)采用固定脂肪酶手性拆分薄荷腦得到L?薄荷醇。本發明專利技術使用的材料安全、拆分選擇性高，制備的L?薄荷醇光學純度高，煙用效果佳；且工藝條件溫和，產品可多次循環使用，具有較廣闊的應用前景。

【技術實現步驟摘要】

本專利技術屬于香料制備領域，具體是一種新型薄荷腦的精制方法。
技術介紹
生物體感知香料、香精的香氣是通過生物體內的酶或細胞表面的受體分子完成的，而生物體內的酶或細胞表面的受體分子都是具有手性的分子，它們的基本單元例如碳水化合物、氨基酸等也都是手性的，所以就造成了具有相同的化學結構的化合物，由于它們的手性不同而具有不同的香氣。1961年，Ohloff發表了第一個手性香料(+)-β-香茅醇1的香味屬性。(+)-1具有香茅醛香味,(-)-1具有香葉油香味。隨后，人們發現不同的對映異構體可表現為不同的香味或香味的程度不同。不同光學純度的手性香料也可表現出不同的嗅閾。由于對映體純的手性香料有許多優勢，與消旋體混合物相比具有更好的香氣品質，因此手性在香料中的重要性日益受到重視。隨著不對稱合成、生物轉化、分離提純等技術的快速發展，越來越多的手性香料被揭開神秘的面紗，對映體純的手性香料的應用已經成為香料香精工業發展的一個趨勢，迄今為止，有文獻報道的手性香料已達到約500種。但是由于對映體純的手性香料的制備成本通常較高，對映體純的手性香料的應用還非常有限。手性香料的研究在近些年受到了較為普遍的關注，但很多手性香料的制備方法還缺乏實用性，距離工業應用還很遙遠。低成本實用可行的不對稱合成方法還亟待進一步的研究開發。對于薄荷腦而言，由于薄荷醇分子中存在3個手性中心，理論上有8個異構體，在4對外消旋化合物中，D-和L-薄荷醇是目前具有最重要工業價值的化合物。但是，D-和L-薄荷醇的氣味存在極大差異。L-薄荷醇具有新鮮、輕快、擴散性的氣味，并帶有甜的辛辣的刺激性氣味；其特征與胡椒的主要氣味相似，而D-異構體卻具有辛辣刺激性氣味，稱為木樣–薄荷氣味，微帶樟腦氣味。L-薄荷醇具有很強的清涼效果，而這種性質在D-薄荷醇中幾乎不存在。正是這種性質的區別使得L-薄荷醇比D-薄荷醇的價值大得多。現有L-薄荷醇有的是合成的，如日本高砂公司通過烯烴異構化技術不對稱合成法生產,并生產鈴蘭香精等達千余噸,成為目前手性催化工業應用規模最大實例。但合成的L-薄荷醇的香氣沒有天然L-薄荷醇的自然清新，這對于香精香料行業來說是一個致命缺陷；而且合成的原料不可避免的有一些溶劑、化學試劑的殘留，這對于煙草這個食品行業來說是一個安全隱患；并且這種方法分離步驟多且得率不高。天然L-薄荷醇多采用同時結晶法拆分，是在過飽和溶液兩個區域分別加入相反手性的晶種,同時得到兩種對映體結晶。這種直接結晶法拆分較方便、經濟，但其應用范圍有限，因為整個外消旋體中以混合物存在的僅占10％。因此對天然薄荷素油中的外消旋薄荷醇(D,L-薄荷醇)進行拆分有很重要的意義。酶是常用的生物催化劑，能夠催化構成細胞代謝的所有反應，同一般的化學催化劑相比酶有以下優點：催化效率高，專一性強，反應條件溫和，活性可調控，來源廣泛。目前，酶已經廣泛應用于釀造，檢測，醫藥，生物化工等領域。雖然酶能夠在生物體內催化許多化學反應，但是作為工業催化劑仍然有缺陷。因為酶的化學本質是蛋白質，其催化特性嚴格地依賴于蛋白質的三維空間結構，以及底物與蛋白質活性基團間準確的功能定位。游離酶存活的溫度、pH值范圍較窄，對熱、強酸、強堿、有機溶劑等均不夠穩定，容易失活和變性，在催化反應中還存在著其它難以克服的缺點，對于現代工業來說游離酶并不是一種理想的催化劑。為了克服游離酶的缺點，人們開始探索將水溶性酶與不溶性載體結合起來，使之成為不溶于水的酶的衍生物。同時，又能保持酶的大部分活性，而在催化反應中不易流失，這就是所謂的“固定化酶”。與游離酶相比，固定化酶在保持其高效、專一及溫和的酶催化反應特性的同時，還具有很多優點：酶的穩定性高；能夠重復或連續使用；從反應產物中分離比較容易；操作連續及可控；工藝簡單；具有調節催化性質的作用；防止蛋白質的中毒，以及防止微生物受污染。在化學、生物學、生物工程、醫學及生命科學等學科領域得到迅速發展，而且，因為具有節省資源與能源、減少或防治污染的生態環境效應而符合可持續發展的戰略要求。固定化酶應用的主要障礙之一是載體問題。因為載體必須便宜，易于活化，且制備的固定化酶活性和穩定性高。載體的選擇應考慮兩方面：一是其物理、機械性能和化學、生物穩定性；二是其表面基團的反應活性和酶結合的化學鍵型。性能優良的固定化酶需要根據應用目的和酶的特性，選擇合適的固定化載體和固定化方法。海藻酸鈉又名褐藻酸鈉、海帶膠、褐藻膠、藻酸鹽，是由海帶中提取的天然多糖碳水化合物。廣泛應用于食品、醫藥、紡織、印染、造紙、日用化工等產品。褐藻酸鈉不僅是一種安全的食品添加劑，而且可作為仿生食品或療效食品的基材，由于它實際上是一種天然纖維素，可減緩脂肪糖和膽鹽的吸收，具有降低血清膽固醇、血中甘油三酯和血糖的作用，可預防高血壓、糖尿病、肥胖癥等現代病。它在腸道中能抑制有害金屬如鍶、鎘、鉛等在體內的積累，正是因為褐藻酸鈉這些重要作用，在國內外已日益被人們所重視。日本人把富含有褐藻酸鈉的食品稱為“長壽食品”，美國人則稱其為“奇妙的食品添加劑”。
技術實現思路
針對上述現有技術的不足，本專利技術提供一種新型薄荷腦的精制方法，該法材料安全、拆分選擇性高，制備的L-薄荷醇光學純度高，煙用效果佳。本專利技術提供的技術方案：一種新型薄荷腦的精制方法，包括如下步驟：(1)取摩爾比為1:1～2:1的乙酸乙酯和薄荷醇，將其溶于無水乙醇中，加熱回流反應10h，停止反應后旋蒸出溶劑乙醇，得到粗產品，用蒸餾水洗脫3次，得到薄荷醇酯；(2)取海藻酸鈉，加入其50倍重量的蒸餾水，振蕩溶解，再加入其重量的1.1％～10.8％的高碘酸鈉，在4℃下避光反應24h，得到氧化的海藻酸鈉；化學反應過程如下反應方程式所示：(3)將氧化后的海藻酸鈉，滴入到氯化鈣溶液中，浸泡30-60min，蒸餾水洗3次并滲析，過濾得到海藻酸鈣微球；(4)取脂肪酶，加入步驟(3)所得的海藻酸鈣微球，溶于pH4～6的緩沖溶液，室溫下攪拌1-3h，用濾網過濾，分離海藻酸鈣微球載體和濾液，得到固定化脂肪酶；(5)稱取步驟(1)中合成的薄荷醇酯，溶解于無水乙醇中，并加入一定量步驟(4)所得的固定化脂肪酶，在30-40℃、150-200r/min攪拌1h-8h，再分離固定化脂肪酶和酶解底物，即得到拆分后的L-薄荷醇。所述步驟(1)中加入的乙酸乙酯和薄荷醇的總量與無水乙醇的質量比為20:90。進一步的，所述步驟(2)中所得氧化的海藻酸鈉的氧化度為0.5％～10％。進一步的，所述步驟(3)中氯化鈣溶液的質量分數為2％～5％，氧化的海藻酸鈉與氯化鈣溶液的質量比是1:10-1:50。進一步的，所述步驟(4)中脂肪酶的加酶量比例為10-30mg/0.1g海藻酸鈣微球。進一步的，所述步驟(5)中薄荷醇酯以1mmol溶于3mL無水乙醇的比例溶解于無水乙醇中。進一步的，所述步驟(5)中薄荷醇酯與固定化脂肪酶的反應比例100mL:1g～100mL:3g。本專利技術的有益效果：本專利技術將自主合成的改性海藻酸鈣用于固定脂肪酶的載體，制備了具有手性拆分性能的材料。本專利技術利用海藻酸鈉線性結構中重復單元上的鄰位二羥基，用高碘酸鈉等氧化劑打斷連接鄰位羥基的C-C鍵，得到表面富含醛基的海藻酸鈉，即氧化的海藻酸鈉，氧化的海藻酸鈉遇到鈣離子可以形成獨特的凝膠本文檔來自技高網...

【技術保護點】
一種新型薄荷腦的精制方法，其特征在于包括如下步驟：(1)取摩爾比為1:1～2:1的乙酸乙酯和薄荷醇，溶于無水乙醇中，加熱回流反應10h，停止反應后旋蒸出溶劑乙醇，得到粗產品，用蒸餾水洗脫3次，得到薄荷醇酯；(2)取海藻酸鈉，加入其50倍重量的蒸餾水，振蕩溶解，再加入其重量的1.1％～10.8％的高碘酸鈉，在4℃下避光反應24h，得到氧化的海藻酸鈉；(3)將步驟(2)所得的氧化的海藻酸鈉，滴入到氯化鈣溶液中，浸泡30?60min，蒸餾水洗3次并滲析，過濾得到海藻酸鈣微球；(4)取脂肪酶，加入步驟(3)所得的海藻酸鈣微球，溶于pH4～6的緩沖溶液，室溫下攪拌1?3h，用濾網過濾，分離海藻酸鈣微球載體和濾液，得到固定化脂肪酶；(5)稱取步驟(1)中合成的薄荷醇酯，溶解于無水乙醇中，并加入一定量步驟(4)所得的固定化脂肪酶，在30?40℃、150?200r/min攪拌1h?8h，再分離固定化脂肪酶和酶解底物，即得到拆分后的L?薄荷醇。

【技術特征摘要】
1.一種新型薄荷腦的精制方法，其特征在于包括如下步驟：(1)取摩爾比為1:1～2:1的乙酸乙酯和薄荷醇，溶于無水乙醇中，加熱回流反應10h，停止反應后旋蒸出溶劑乙醇，得到粗產品，用蒸餾水洗脫3次，得到薄荷醇酯；(2)取海藻酸鈉，加入其50倍重量的蒸餾水，振蕩溶解，再加入其重量的1.1％～10.8％的高碘酸鈉，在4℃下避光反應24h，得到氧化的海藻酸鈉；(3)將步驟(2)所得的氧化的海藻酸鈉，滴入到氯化鈣溶液中，浸泡30-60min，蒸餾水洗3次并滲析，過濾得到海藻酸鈣微球；(4)取脂肪酶，加入步驟(3)所得的海藻酸鈣微球，溶于pH4～6的緩沖溶液，室溫下攪拌1-3h，用濾網過濾，分離海藻酸鈣微球載體和濾液，得到固定化脂肪酶；(5)稱取步驟(1)中合成的薄荷醇酯，溶解于無水乙醇中，并加入一定量步驟(4)所得的固定化脂肪酶，在30-40℃、150-200r/min攪拌1h-8h，再分離固定化脂肪酶和酶解底物，即得到拆分后的L-...

【專利技術屬性】
技術研發人員：王娜，司輝，董愛君，謝豪，周湘，熊國璽，張耀華，
申請(專利權)人：湖北中煙工業有限責任公司，
類型：發明
國別省市：湖北;42