第11卷第1期 2011年2月
过程工程学报
The Chinese Jourmal of Process Engineering
脂肪酶动力学拆分薄荷醇的研究进展
罗菊香，牛玉
念保义，黄志华，
(三明学院化学与生物工程系，福建三明365004)
Vol.11 No.1 Feb.2011
摘要：从脂肪酶拆分薄荷醇的转酯化、水解反应的工艺和影响因素等方面，分析了脂肪酶动力学拆分过程的转酯化和水解反应的催化路径与特点，指出了脂肪酶拆分薄荷醇的最佳路径和工艺选择，综述了近10年来脂肪酵拆分制备工业重要的手性香料-薄荷醇的研究进展，特别综述了具有工业化前录的脂肪酶催化拆分和单元操作工艺的研究进展。同时展望了未来脂肪酶拆分薄荷醇的研究方向
关键词：I-薄荷醇；脂肪酶拆分：转酯化反应：水解反应：拆分工艺
中图分类号：TQ233.3 1前言
文献标识码：A
文章编号：1009-606X(2011)01-017407
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脂肪酶拆分概述
薄荷醇是重要的菇烯类手性香料，特别是I-薄荷醇因其独特的冰凉效果及清新的薄荷香味，在精细化工、饮料食品和医药领域具有广泛的应用，现今，1-薄荷醇主要来源于天然薄荷精油，约占总薄荷醇用量(12000t/a) 的80%，其他20%来源于有机合成
有机合成1-薄荷醇有代表性的2个主要工艺，一是 Takasago工艺，采用不对称Rh*[BINAP]催化剂异构化，由月桂烯与二乙胺合成的香叶基二乙胺水解合成d-香茅醛，随后闭环加氢合成-薄荷醇[})；二是 Harrmann-Reimer工艺，采用百里酚加氢合成外消旋体薄荷醇，经化学拆分或生物拆分获得1-薄荷醇(3，不对称合成具有直接获得目标产物的优势，但不对称催化剂昂贵，且异构化闭环采用的是对环境有严重污染的路易斯酸(ZnBr)4).发现有效的不对称催化剂也是艰难的过程，这使Harrmann-Reimer工艺仍是生产薄荷醇的主要方法
目前拆分薄荷醇的方法有化学、生物酶、结晶及转化为对映体盐等方法，其中最具工业化前景的第一是结晶拆分，其次是脂肪酵拆分脂肪酶是自然界中广泛存在的微生物酶，价展易得、拆分操作简单、条件温和、能耗低、环境友好，具有高度的专一性（包括化学选择性、区域选择性和对映体选择性)，且易实现大规模种发酵进行制备通过脂肪酶拆分可制备手性氨基酸、羰基酸和醇类等有机化工产品，因此，脂肪酶拆分薄荷醇最具工业化潜质[5.6]
2.1拆分原理
脂肪酶催化拆分是指利用酶对外消旋对映体中某一个异构体具有高的立体选择性(Stereoselectivity)而对另一个异构体不起作用(或作用很小)的特点，使二者的拆分动力学速率相差较大，因而实现对映体分离的技术，如图1所示
(a)[ cenano
Racemate
d-Menthol (S)dMenthol (S)
图1脂肪酶动力学拆分薄荷醇示意图
Fig.1 Schematic diagram of kinetic resolution of
racemate I, d-menthol by lipase
影响脂肪酶拆分薄荷醇效果的因素有酯化剂种类(长链或短链脂肪酸)、脂肪酶种类、酶固定化载体种类和负载量、溶剂(单一溶剂、混合溶剂或少量水)、底物浓度、pH值、反应时间和温度等.大多数拆分是在非水相(主要是疏水性有机相)中，需加入微量水，以提高酶的反应活性，另外，必须充分考患溶剂效应的影响，即不同的溶剂具有完全不同的拆分效果，描述拆分结果的主要参数是对映体过量(Enantiomeric excess，ee)和对映选择率(Enantiomericratio,E)两个参数：
ee=(cg=cs)/(c+cs)x100%,
In[1n(1+ ee,)]_ In[1n(1 ~ee,)] E=:
In1n(1+ee,)]
In[1n(1ee,)]
收稿日期：2010-1110，修回日期：2011-0222
基金项目：福建省自燃科学基金资助项H(编号：2008J0234)：福建省省属高校专项基金资助项目(编号：2008F5055)：福建省工业重点基金资助项日(编号：
2010H0018)：福建省教负厅科技基金资助项H(编号：JA09238)
作者篇介：念保义(1963-)，男，福建省平深综合实验区人，领士，教授，主要从事手性香料的合成与拆分研究，E-mail:bynian①126.com 万方数据