非水相脂肪酶的筛选及其在维生素C棕榈酸酯合成中的应用

摘要

脂肪酶是一种酯键水解酶,它们能催化天然底物油脂(甘油三酯)水解,产生脂肪酸和甘油。脂肪酶在有机相中可催化的反应主要有:酯合成、酯交换、肽合成、酯聚合、酰化等。利用脂肪酶在有机相催化的各种反应可以合成许多高价值产品。由于并不是所有的脂肪酶都能催化非水相中的酯化反应,造成了现有脂肪酶中能有效催化酯合成反应的酶并不多,开发新的具有高酯合成活性的脂肪酶成为人们研究的热点。维生素C作为一种水溶性抗氧化剂,在食品加工中做抗氧化剂以保存食品价值。但是其水溶性及不稳定性限制了它在油脂及化妆品行业的应用。因此,利用脂肪酶将维生素C转化成脂溶性的脂肪酸酯以提高其价值具有重要的意义。
　　 本论文主要从脂肪酶产生菌的筛选、菌株的鉴定、发酵条件的优化、脂肪酶在有机相中的催化等几方面进行了研究。
　　 本论文首先建立了维生素C棕榈酸酯的高效液相色谱分析方法,从实验室保藏的产脂肪酶菌株进行筛选实验,筛选到能催化酯化维生素C的菌株2株。分别为基因工程菌C.antarcticaZJB09193和野生菌A113,其中C.antarcticaZJB09193能高效催化酯化反应合成维生素C棕榈酸酯。通过对野生菌A113进行了菌种鉴定包括形态学、生理生化实验、18SrDNA、系统发育树分析,确定该菌株为Yarrowialipolytica。
　　 随后,对筛选到的Yarrowialipolvtica菌株液体摇瓶产脂肪酶的条件进行了优化。确定其最适产酶条件为:橄榄油10g/L,豆粉40g/L,MgSO4·7H2O1g/L,K2HPO45g/L,接种量5％,pH6.0,28℃发酵55h后酶活达到最高。利用已经报道的上罐培养基配方对CandidaantarcticZJB09193进行了15L(5.5L基础培养基)上罐发酵的培养条件优化,确定通气量10L/min,搅拌速度为800r/min,初始pH5.5,接种量10%,诱导剂量3500mL可以达到较高的产酶量。
　　 最后,对固定化的CALB在维生素C棕榈酸酯合成中的应用进行了研究。确定最佳反应条件为:丙酮作溶剂10mL;反应温度,50℃;摇床转速,180r/min;维生素C,0.1056g;酶量,1.2g;摩尔比,1:7;水含量,2%;反应时间24h,最终转化率约86%。其动力学研究表明Km为100.49mmol/L,Vm为3.96mol/min。