正己酸乙酯的制备

背景及概述^[1][2]

正己酸乙酯又名己酸乙酯。己酸乙酯是具有强烈酒香风味的酯类化合物，广泛应用于食品工业，特别是制酒业。己酸乙酯是浓香型曲酒的主体香味成分，其含量的高低直接影响酒的品质。

制备^[1]

长期以来，己酸乙酯基本上都是采用化学法合成，如用硫酸或对甲苯磺酸作催化剂，由己酸和乙醇在加热条件下直接酯化得到。该方法的优点是催化剂活性高，价廉易得。但硫酸除了催化酯合反应外，还会引起其它一系列难以控制的副反应，使后处理麻烦，产品品质不高。而且，以酸为催化剂还会腐蚀设备，增加生产成本，生产中产生的三废也不容忽视。

除了酸外，也有以钛酸四异丙酯硫酸锆、水合硫酸铁、硫酸高沛、钨磷杂多酸、或固体超强酸等为催化剂催化合成己酸乙酯的替代方法，但这些方 法由于催化剂的成本、活性以及能耗等诸方面原因而难于取代酸催化法。化学合成的己酸乙酯直接成本较低，在价格上具有优势。

酶法合成己酸乙酯则被认为很有希望取代化学合成法，酶法合成己酸乙酯的优点在于反应条件温和，能耗低，对环境的危害小，酶的反应速率和转化率均比较高，特别重要的是酶法合成的己酸乙酯产品纯度高，品质好，是美国联邦法规承认的天然产品。而且，在白酒勾兑试验中也表明，酶法合成 的己酸乙酯具有协调持久的自然香，而化学法合成的己酸乙酯产生的是浮香效果，无法满足自然香的要求。

近几年，已有一些酶法合成己酸乙酯的专利和报道，如有报道称以正庚烷为溶剂，用米根霉脂肪酶，圆柱形假丝酵母脂肪酶或猪胰脂肪酶催化己酸和 乙醇酯合转化率为在85-95％之间，生成的己酸乙酯浓度为34.6g/l。又如有报道称用解脂假丝酵母脂肪酶也得到相类似的结果，己酸乙酯的转化率为85％。另外，在超临界二氧化碳中，用固定在硅胶载体上的圆柱形假丝酵母脂肪酶催化合成地己酸乙酯转化率也可达到为80％左右。

CN201711309168.0报道了一种利用氧化硅纳米孔道内的吸附水增强固定化酶催化合成己酸乙酯的方法，包括以下步骤：

(1)准备氧化硅材料：如图1所示，氧化硅材料具有二维排列的纳米孔道，纳米孔道内含有吸附水，纳米孔道呈高度有序排列的特点；纳米孔道的孔径为7.5nm，比表面积为 950cm²g^-1，孔容为1.3cm³g^-1。氧化硅材料采用以下步骤制备得到：a、向浓度为0.4mol/L、体积为700ml的HCl溶液中加入23g的P123，搅拌得澄清溶液。b、将得到的澄清溶液在35℃下平衡1h。c、将为55ml TEOS加入至步骤b得到的溶液中进行搅拌，回流水解，回流的温度为35 ℃，回流的时间为24h，得到水解混合物。d、将步骤c得到的水解混合物在100℃下处理36h。 e、过滤步骤d物料，得到白色固体，用去离子水冲洗滤出的白色固体。f、将冲洗后的白色固 体在室温下干燥，然后在马弗炉中灼烧得到白色粉末，灼烧的温度为550℃，时间为4h。

(2)制备固定化酶：包括以下步骤：A、将氧化硅材料放入装有酶液的容器中，搅拌 吸附1.5h，其中氧化硅材料的用量为0.5g，酶液的用量为100ml。酶液采用以下步骤制备得到：取脂肪酶干酶粉加入到pH值为4.06的缓冲液内，搅拌1h，静止1.5h，取上清液，上清液即为酶液；其中脂肪酶干酶粉的用量为5g，缓冲液的用量为1L。B、过滤步骤A得到的物料，分别得到含酶滤液和滤出物。C、用含酶滤液对滤出物冲洗4次，再用200mLpH值为4.06的缓冲液冲洗滤出物，然后再次过滤得到固定化酶。D、将过滤后得到的固定化酶用滤纸吸干，放入4 ℃的冰箱内保存。

(3)催化合成己酸乙酯：以无水环己烷为溶剂，固定化酶为催化剂，加入已酸和乙 醇进行酯化反应，反应温度控制在35℃，搅拌速度控制在为100r/min；其中固定化酶的用量为50g/L，己酸浓度为0.3mol/L，己酸与乙醇的摩尔比为1:1.8。

应用^[3]

己酸乙酯是浓香型白酒的主要风味物质之一，在浓香型白酒生产过程中，对基酒 中己酸乙酯含量的调控非常重要。浓香型白酒生产中部分基酒中己酸乙酯的含量难以达到 优级酒标准，特别是上层糟醅和新投产的窖池生产的基酒己酸乙酯含量往往较低，该部分基酒常常被白酒厂家作为二级酒等处理。为了提高浓香型白酒中己酸乙酯的含量，生产中大多采用对配料进行调整，但是效果不是非常理想，并且规律性和可持续性也不好。

针对现有方法提高浓香型白酒中己酸乙酯含量存在的缺陷，CN201611069870.X从白酒发酵本质入手，使用倒窖等延迟入窖的方式，通过入窖前菌体预增殖增加糟醅中酵母菌含量，提升前期酒精发酵动力；同时前期菌体的增加可提高黄水中菌体自溶物浓度，从而激发窖 泥功能菌作用，最终达到提高己酸乙酯含量的目的。

包括以下步骤：各层次出窖糟分别拌粮拌糠、蒸馏、摊晾、加曲后，放入容器中放置一段时间，分层取出，每层各自翻拌，各层次再按照原出窖糟各层次顺序放入窖池进行发酵蒸馏即可。本方法通过翻拌提高了酵母菌数量，增加了糟醅中的菌体自溶物浓度，从而激发窖泥功能菌作用，最终在保证酒质的前提下，达到提高基酒中己酸乙酯含量25％以上 的效果，解决部分基酒风味不足的问题。

主要参考资料

[1] CN03116568.0 一种生物催化合成己酸乙酯的连续生产工艺

[2] CN201711309168.0 一种利用氧化硅纳米孔道内的吸附水增强固定化酶催化合成己酸乙酯的方法

[3]  CN201611069870.X 一种提高浓香型白酒中己酸乙酯含量的方法