离子液体中脂肪酶催化（±）-薄荷醇拆分的研究

摘要

研究了在新型绿色溶剂离子液体[bmim]PF<,6>中,脂肪酶CRL催化(±)-薄荷醇手性拆分过程中的影响因素,并采用5-因素-5-水平中心可旋转复合设计和响应面法评价了反应参数对底物转化率和产物对映体过量率的影响,这些参数包括:反应时间、反应温度、酶加入量、底物摩尔比例和反应体系的水活度.其中反应温度、酶加入量、底物比例和反应时间是显著的影响因素.通过响应面法还得到了最佳反应条件(反应时间为10h,反应温度为27.52、酶加入量为161.97U/ml、薄荷醇和丙酸酐的摩尔比例为1:0.91,水活度为0.14),进行实验验证,证明转化率和对映体过量率的预测值和真实值具有很好的符合性,分别为53.84、53.77和84.78、84.05. 由于在离子液体中游离酶反应后不易回收,所以进行了自制固定化酶的研究并探讨了其在离子液体中的催化性能.利用具有超顺磁性的2-10μm的微球作为载体,采取直接共价结合以及用阴离子交换剂DEAE修饰后在不同pH值缓冲液离子吸附的方法对脂肪酶CRL进行了固定化.考查了制备的固定化酶应用于离子液体反应体系的特点,从反应时间、反应温度、固定化酶的pH值、酶的水含量等方面进行了系统的研究,发现在较低pH下进行离子吸附对酶蛋白有一定的纯化作用,固定化酶的选择性较高.在pH 5.0下制备的固定化酶相对于游离酶催化外消旋薄荷醇的酯化,立体选择性有很大提高,反应进行24h,对映体过量率仍然达到90﹪以上,外消旋薄荷醇得到了有效的分离.最后对比了游离酶和固定化酶在离子液体中的操作稳定性.二者的转化率下降相当,但是固定化酶仍然保持了较高的对映体过量率,为初始的70﹪.

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第一章文献综述

1.1前言

1.2脂肪酶的存在、结构与应用

1.2.1脂肪酶的存在

1.2.2脂肪酶的结构特征和催化机制

1.2.3脂肪酶的应用

1.3脂肪酶的固定化

1.3.1固定化方法

1.3.2固定化载体

1.3.3影响固定化酶活性的因素

1.4非水相酶学

1.4.1水活度Aw对脂肪酶催化反应的影响

1.4.2溶剂性质对脂肪酶催化反应的影响

1.5离子液体及其在生物催化方面的应用

1.5.1离子液体的合成及性质

1.5.2离子液体在生物催化领域的应用

1.5.3酶在离子液体中的特征

1.6本文主要的研究工作

第二章响应面法优化离子液体中酶催化(±)-薄荷醇的拆分

2.1前言

2.2材料与方法

2.2.1实验材料和设备

2.2.2实验方法

2.2.3响应面法优化实验设计

2.3实验结果与讨论

2.3.1因素水平范围的确定

2.3.2 RSM模型拟合和ANOVA——对映体过量率

2.3.3参数对响应值的影响

2.3.4模型拟合——(±)-薄荷醇的转化率

2.3.5反应的优化和模型的验证

2.4本章小结

第三章磁性高分子微球为载体固定化脂肪酶拆分(±)-薄荷醇的研究

3.1前言

3.2材料与方法

3.2.1实验材料和设备

3.2.2实验方法

3.3结果与讨论

3.3.1影响脂肪酶固定化的因素

3.3.2固定化酶酯化拆分(±)-薄荷醇的研究

3.4本章小结

第四章结论与展望

4.1结论

4.2展望

参考文献

致谢