海绵状离子液体结合超临界CO2化学酶促法合成ω-3单酰基甘油酯
Green Chemistry 编译|董喆
多不饱和脂肪酸（PUFA），例如α-亚麻酸，DHA, EPA等，与人类的营养和健康密切相关。一般地，ω-3型多不饱和脂肪酸以甘油三酯的形式存在,而在鱼卵等海洋生物组织中也会以磷脂形式存在。然而，当个体消化不良和吸收不良时，以甘油三酯作为膳食来源的PUFAs的生物利用度会受到限制，富含PUFAs的单酰基甘油酯可以有效解决此类问题。目前商业化的单酰基甘油酯主要通过化学法合成，存在选择性较差和纯度较低的问题。近日，国际期刊《Green Chemistry》（1区 IF 9.48）在线发表题为“Chemo-enzymatic production of omega-3 monoacylglycerides using sponge-like ionic liquids and supercritical carbon dioxide”的文章，研究人员以鱼油或者亚麻籽油和丙酮缩甘油为底物，通过连续流串联反应在超临界二氧化碳（scCO2）或海绵状离子液体（SLIL）中进行ω-3单酰基甘油酯的绿色生产（点击左下角“阅读原文”，直达文献页面）。
● 成果介绍
研究方法
研究者先将固定化酶Novozym 435外包裹上海绵状离子液体，再填入反应器1中，在超临界二氧化碳（scCO2）体系下，以鱼油或者亚麻籽油和丙酮缩甘油为底物，利用来自HPLC的泵将底物泵入含有催化剂的反应器中，进行酶促酯交换以生产脂肪酸丙酮缩甘油酯，将化学催化剂分子筛CBV720填入反应器2中，通过固体酸催化水解丙酮缩甘油部分，以合成含有ω-3单酰基甘油酯。使用scCO2作为反应/萃取介质、叔丁醇作为助溶剂时，研究了串联反应的催化性能。对于不连续的间断反应，该串联反应分为在海绵状离子液体和水中两部分，分别进行反应和产物分离。
研究结果
在连续流串联反应中，该反应连续反应7天单酰基甘油酯的回收率可达100％，且没有催化剂损失。在间断法反应中，通过冷却和离心操作，可实现100％的产品收率并且获得不含离子液体的单酰基甘油酯产品，从而可以完全回收催化剂--酶和分子筛以及离子液体，并且这些都可在反应体系中重复使用至少6个循环且催化性能保持不变。
研究结论
本研究成功地用化学酶促法在离子液体和离子液体/scCO2反应介质中合成了ω-3单酰基甘油酯。该方法主要基于Novozym 435选择性催化合成脂肪酸丙酮缩甘油酯和酸性分子筛水解脂肪酸丙酮缩甘油酯的酮基部分的串联反应。尽管连续法和间断法都能成功制备ω-3单酰基甘油酯，但由于在连续流反应体系中，其需要使用t-丁醇作为极性助溶剂，亲水化合物的传质问题，限制了超临界条件下连续流反应的进行。基于海绵状离子液体的间断法两步合成的途径，可以实现中间产物脂肪酸丙酮缩甘油酯选择性合成和分离，可以得到几乎纯的ω-3单酰基甘油酯，同时所使用的催化剂和离子液体都能充分回收以供进一步再利用。本研究希望提供一种生产ω-3单酰基甘油酯的绿色制备方法，同时促进绿色的多催化剂工艺的在工业上的发展和应用。
参考文献
Rocio Villa, Elena Alvarez, Susana Nieto, Antonio Donaire, Eduardo Garcia-Verdugo, Santiago V. Luis and Pedro Lozano. Chemo-enzymatic production of omega-3 monoacylglycerides using sponge-like ionic liquids and supercritical carbon dioxide
https://pubs.rsc.org/en/content/articlelanding/2020/gc/d0gc02033h/unauth
