脂肪酶Candida sp.99-125催化合成棉籽糖酯

摘要

糖酯是由糖类与脂肪酸反应得到具有两亲性结构的脂类化合物，是一类新型非离子表面活性剂，可通过调节糖基种类与脂肪酸碳链长度达到改善表面活性的目的。脂肪酶催化合成糖酯避免了化学合成的工艺条件复杂、选择性差等缺点，具有反应条件温和、位置选择性好等优势，成为糖酯合成的主要趋势。
　　本研究通过脂肪酶催化棉籽糖和脂肪酸的反应合成棉籽糖酯，在建立定性分析、定量表征的基础上，对影响反应的相关条件进行单因素实验研究，通过溶剂萃取与硅胶柱色谱实现产物分离，并进行产物结构分析与产物表面活性、抑菌性的研究。主要包括以下几个方面:
　　1.建立了反应分析方法。通过TLC硅胶薄层层析色谱对反应作定性分析，展开剂为氯仿∶乙酸乙酯∶甲醇∶乙酸=50∶50∶5∶0.1，磷钼酸为显色剂。建立以蒸发光高效液相色谱(HPLC-ELSD)为主的定量表征手段，C18色谱柱，流动相为甲醇，流速1.0 mL/min，飘移管温度为60℃，载气流速为2.0 L/min对反应体系有较好的分离效果。
　　2.优化了脂肪酶催化合成棉籽糖酯反应条件。通过对不同溶剂中底物溶解度与脂肪酶催化活性的研究，确定以叔戊醇为反应体系。其中，棉籽糖的溶解度为1.24mg/mL，脂肪酶Candidia sp.99-125的酯化酶活为108.71U。催化棉籽糖和月桂酸的酯化反应中棉籽糖转化率为33.97％，不仅保证了底物棉籽糖较高的溶解性，也保证了脂肪酶的催化活性，具有较高棉籽糖转化率。
　　对比四种脂肪酶催化结果表明，Candida sp.99-125对棉籽糖有最大转化率为34.42％，因此本研究选用Candida sp.99-125进行酶促酯化反应。对Candida sp.99-125加酶量的研究表明，40％为最佳酶量条件。不同链长的酰基供体的研究结果表明，随着碳链长度的增加，一方面酯化反应合成的速率逐渐降低，另一方面棉籽糖的转化率也降低。反应体系初始含水量为2％时，棉籽糖的转化率最大为38.39％。反应温度为40℃时，棉籽糖转化率达到42.90％。棉籽糖和月桂酸的初始投入量分别为1.65×10-2mmol/mL、8.27×10-2 mmol/mL时，棉籽糖转化率达到45.12％。
　　3.产物的分离与鉴定。溶剂萃取和硅胶柱层析色谱实现了产物的分离，反应体系液质分析(LC-MS)与硅胶薄层层析色谱分析(TLC)表明，体系中存在三种产物，并且均为棉籽糖月桂酸单酯的不同取代产物。红外光谱分析(IR)表明，产物有明显的C=O羰基吸收峰，进一步证明了产物为酯化化合物。
　　4.产物的性质分析。棉籽糖月桂酸单酯的亲水亲油值(HLB)为11.5，乳化性和乳化稳定性分别为78.77％和84.48％。抑菌性实验结果表明，产物对大肠杆菌和金黄色葡萄球菌均表现出较好的抑菌性。

目录

声明

摘要

第一章 绪论

1．1 引言

1．2 脂肪酶综述

1．2．1 脂肪酶

1．2．2 脂肪酶催化机制

1．3 糖酯-非离子型表面活性剂

1．3．1 糖酯简介

1．3．2 糖酯的功能

1．3．3 糖酯的应用

1．3．4 糖酯的生产方法

1．4 脂肪酶催化合成糖酯的反应控制

1．4．1 糖的种类

1．4．2 脂肪酸

1．4．3 酶

1．4．4 反应介质

1．4．5 反应体系水含量的控制

1．5 棉籽糖的研究

1．5．1 棉籽糖简介

1．5．2 棉籽糖的生理功能

1．5．3 棉籽糖在食品工业中的应用

1．5．4 棉籽糖酯的研究

1．6 本研究的主要目的和意义

第二章 分析方法的建立

2．1 引言

2．2 实验材料

2．2．1 实验试剂

2．2．2 实验仪器及设备

2．3 实验方法

2．3．1 TLC展开体系对反应分析效果的影响

2．3．2 TLC-FID对反应体系的分析检测

2．3．3 HPLC-ELSD对反应体系的分析检测

2．4 实验结果与讨论

2．4．1 TLC展开体系对反应分析效果的影响

2．4．2 TLC-FID对反应体系的分析检测

2．4．3 HPLC-ELSD对反应的分析检测

2．5 本章小结

第三章 脂肪酶催化合成棉籽糖酯的条件优化

3．1 引言

3．2 实验材料

3．2．1 实验试剂

3．2．2 实验仪器及设备

3．3 实验方法

3．3．1 脂肪酶催化棉籽糖酯反应的分析方法

3．3．2 溶剂体系的选择

3．3．3 脂肪酶种类对反应的影响

3．3．4 加酶量对反应的影响

3．3．5 脂肪酸碳链长度对反应的影响

3．3．6 初始加水量对反应的影响

3．3．7 反应温度对反应的影响

3．3．8 不同底物浓度对反应的影响

3．4 实验结果与讨论

3．4．1 脂肪酶值化棉籽糖酯反应的分析方法

3．4．2 溶剂体系对反应的影响

3．4．3 脂肪酶种类对反应的影响

3．4．4 加酶量对反应的影响

3．4．5 脂肪酸碳链长度对反应的影响

3．4．6 初始加水量对反应的影响

3．4．7 反应温度对反应的影响

3．4．8 不同底物浓度对反应的影响

3．5 本章小结

第四章 产物的分离及鉴定

4．1 引言

4．2 实验材料

4．2．1 实验试剂

4．2．2 实验仪器及设备

4．3 实验方法

4．3．1 脂肪酶催化合成棉籽糖月桂酸酯

4．3．2 产物萃取分离

4．3．3 硅胶柱色谱分离

4．3．4 产物的LC-MS检测分析

4．3．5 薄层色谱(TLC)检测分析

4．3．6 产物的红外检测分析

4．4 实验结果与讨论

4．4．1 产物萃取分离

4．4．2 硅胶柱色谱分离

4．4．3 产物的LC-MS检测分析

4．4．4 薄层色谱(TLC)时反应体系的分析

4．4．5 产物的红外分析检测

4．5 本章小结

第五章 产物的性质测定

5．1 引言

5．2 实验材料

5．2．1 实验试剂

5．2．2 实验仪器及设备

5．3 实验方法

5．3．1 产物HLB的测定

5．3．2 产物乳化性与乳化稳定性的测定

5．3．3 产物抑菌活性的测定

5．4 实验结果与讨论

5．4．1 产物的HLB值

5．4．2 产物的乳化性与乳化稳定性

5．4．3 产物的抑菌活性

5．5 本章小结

第六章 总结与展望

6．1 结论

6．2 问题和建议

6．3 展望

参考文献

致谢

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研究成果及发表的学术论文