酶法合成山梨醇脂肪酸酯的研究

摘要

糖酯是一种应用广泛的非离子型表面活性剂，在食品、化妆品以及医药领域作为添加剂进行使用。酶法合成糖酯是一种环境友好型的绿色工艺，其反应条件温和、对环境伤害较小、产物纯度高。本文研究并优化了Candida sp.99-125脂肪酶催化合成山梨醇脂肪酸酯的合成工艺。
　　 1、确定了以叔丁醇为溶剂，酶法合成山梨醇脂肪酸酯的研究方向;研究了酶法合成山梨醇脂肪酸酯的几个重要影响因素:温度、酶量和摩尔比。设计了三因素三水平响应面，并确定了酶催化反应的最优条件:叔丁醇10ml，山梨醇1mmol，棕榈酸5mmol，温度39.3℃，酶量0.42g，摩尔比1∶5。在此条件下反应24h，转化率39％，产量0.01mol/L。经分离纯化后得到白色粉末状山梨醇棕榈酸酯纯品，经质谱鉴定该产品符合山梨醇棕榈酸酯的特征。
　　 2、通过高温预溶解的方法将山梨醇在叔丁醇溶剂中的溶解度提高到0.1 mol/L，并确定了最适底物浓度0.04mol/L，在该浓度下转化率可达80％。发现粘度过高是导致高浓度山梨醇反应转化率低的原因。通过调节体系水含量确定了Candida sp.99-125脂肪酶的最适体系水含量为1％。设计了间断流加实验，分别在6h和12h向体系中添加2ml0.1mol/L的山梨醇溶液，最终将产量从0.03mol/L提高至0.04mol/L。
　　 3、研究了山梨醇与不同链长脂肪酸合成的山梨醇脂肪酸酯作为表面活性剂的典型性能参数:HLB值、CMC值、乳化性及乳化稳定性、起泡性及起泡稳定性，并且与商业化司盘系列产品进行了对比。
　　 本课题所合成产品的HLB值在4-10之间，CMC值在0-7之间，随着脂肪酸链长的增加，HLB值逐渐下降，而CMC值逐渐升高。这几种物质的起泡性在20-56之间，乳化性在17-29之间，它们的稳定性随着起泡性和乳化性的下降而上升。经测试，商业化司盘系列产品的性质参数与本课题合成的产品差别不大。本课题合成的产品比司盘系列产品纯度高且不是混合物，既可以作为司盘产品的替代物又可以作为医药前体物质使用。

目录

声明

学位论文数据集

摘要

第一章 绪论

1．1 前言

1．2 酶促反应的发展历程

1．2．1 有机相为介质的酶促反应类型

1．2．2 非水相体系对酶的影响

1．2．3 有机相中酶催化体系的选择

1．3 酶法合成糖酯的研究进展

1．3．1 溶剂的影响

1．3．2 酶的影响

1．3．3 水分的影响

1．3．4 脂肪酸链长与底物摩尔比对反应的影响

1．4 立题背景及意义

1．5 主要研究内容

第二章 以酶催化的方法合成糖类脂肪酸酯

2．1 引言

2．2 材料和方法

2．2．1 实验试剂

2．2．2 实验仪器和器材

2．2．3 实验方法

2．3 实验结果

2．3．1 糖和糖醇的选择

2．3．2 脂肪酶的选择活力的测定

2．3．3 最适脂肪酶的选择

2．4 小结

第三章 产物的分离、纯化及检测

3．1 引言

3．2 材料和方法

3．2．1 实验试剂

3．2．2 实验仪器和器材

3．2．3 实验方法

3．3 实验结果

3．3．1 产物的分离纯化方法

3．3．2 HPLC-ELSD分析产品

3．3．4 产品的质谱分析结果

3．4 小结

第四章 响应面法优化酶法合成山梨醇脂肪酸酯

4．1 引言

4．2 材料和方法

4．2．1 实验试剂

4．2．2 实验仪器和器材

4．2．3 实验方法

4．3 实验结果

4．3．1 温度对反应的影响

4．3．2 酶量对反应的影响

4．3．3 摩尔比对反应的影响

4．3．4 响应面设计及反应条件的优化

4．4 小结

第五章 酶催化合成山梨醇脂肪酸酯的工艺优化

5．1 引言

5．2 实验部分

5．2．1 实验试剂

5．2．2 实验仪器

5．2．3 实验方法

5．3 反应结果

5．3．1 底物的加热预处理

5．3．2 初始底物浓度对反应的影响

5．3．3 山梨醇浓度对反应液粘度的影响

5．3．4 酶量对反应的影响

5．3．5 水含量对反应初速度的影响

5．3．5 摩尔比对反应初速度的影响

5．3．6 流加实验设计

5．4 小结

第六章 山梨醇脂肪酸酯的性质分析

6．1 引言

6．2 材料和方法

6．2．1 实验试剂

6．2．2 实验仪器和器材

6．2．3 实验方法

6．3 反应结果

6．3．1 HLB值

6．3．2 CMC值

6．3．3 乳化性及乳化稳定性

6．3．4 起泡性及起泡稳定性

6．4 小结

第七章 结论及建议

7．1 结论

7．2 创新点

7．3 问题及建议

参考文献

致谢

研究成果及发表的学术论文

作者及导师简介

硕士研究生学位论文答辩委员会决议书