非水相体系中固定化脂肪酶催化合成L-抗坏血酸棕榈酸酯

摘要

L-抗坏血酸棕榈酸酯(L-ascorbyl palmitate，L-AP)是一种脂溶性抗氧化剂，具有良好的自由基清除、抗氧化、抗衰老、抗癌抗肿瘤等营养保健功能，广泛用于含油食品、动植物油及高级化妆品中。然而，现有的商品化L-AP基本上都是通过化学方法合成的，存在环境污染大、副反应多、对设备要求高等缺点。生物酶催化技术具有反应条件温和、特异性高、环境友好、催化效率高等特点，尤其是近年来酶固定化技术的发展，克服了游离酶稳定性差、易变性、使用成本高、重复使用性差等方面的不足，使生物酶催化技术在生物或化学合成领域具有更明显的优势，尤其在非水相体系中有很好的应用前景。
　　 本研究采用固定化假丝酵母脂肪酶催化合成L-AP，主要考察并优化了固定化酶催化合成L-AP的条件，分析了产物L-AP和副产物水对L-AP合成的影响，并探究了固定化酶催化连续合成L-AP的可行性。主要研究结果如下：
　　 (1)以疏水PTFE/无纺布复合膜为载体，利用过滤—吸附—交联的组合固定化方法制备的固定化假丝酵母脂肪酶(Candida sp.1619)具有较好的储存稳定性和操作稳定性，常温储存380d后酶活力仍保持在初始酶活力的65％，固定化酶的使用半衰期为140～160h。
　　 (2)系统考察了溶剂、温度、时间、底物摩尔比与浓度、固定化酶用量、水活度等对L-AP合成的影响。结果表明，有机溶剂采用叔戊醇(20mL)、反应温度55℃、反应时间24h、底物摩尔比9∶1、底物浓度0.79 mol·L-1、固定化酶用量100U，体系水活度维持在0.1～0.3时有利于L-抗坏血酸棕榈酸酯的合成，产物浓度达14 g·L-1。
　　 (3)产物L-AP和副产物水分对L-AP合成影响的研究表明，两者对固定化酶催化合成L-AP具有较明显的抑制作用。向体系中适时、适量加入分子筛脱水可促进L-AP的生成。本研究中反应8h后加入0.6g分子筛(4A)，产物浓度达到25.9 g·L-1，比不加分子筛时提高了约80％。
　　 (4)对固定化脂肪酶连续催化合成L-AP的可行性进行了研究。结果表明，流量为45mL·min-1、即停留时间为2min时，有利于L-AP的合成；加入分子筛(4A)对体系进行脱水处理有助于L-AP的连续合成的进行，反应40h后L-AP浓度比未加分子筛的反应增加了约70％。

目录

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第一章 文献综述

1.1非水相体系中的酶催化

1.1.1非水相体系中的酶催化反应

1.1.2有机溶剂对酶催化反应的影响

1.1.3非水相体系中微量水对酶催化性能的影响

1.1.4非水相体系中酶催化的应用

1.2脂肪酶的固定化

1.2.1脂肪酶的性质概述

1.2.2脂肪酶的结构和催化机理

1.2.3固定化酶的定义及意义

1.2.4酶固定化方法的比较

1.2.5固定化酶的性质

1.2.6固定化酶的应用

1.3 L-抗坏血酸棕榈酸酯概述

1.3.1 L-抗坏血酸棕榈酸酯的结构及性质

1.3.2 L-抗坏血酸棕榈酸酯的功能

1.3.3 L-抗坏血酸棕榈酸酯的化学合成

1.3.4 L-抗坏血酸棕榈酸酯的酶法合成

1.4本课题的研究目的、意义及内容

第二章 实验材料与方法

2.1实验仪器与材料

2.1.1实验仪器

2.1.2实验材料

2.2实验方法

2.2.1固定化脂肪酶的制备

2.2.2固定化脂肪酶性能考察

2.2.3非水相体系中固定化酶催化合成L-抗坏血酸棕榈酸酯

2.2.4非水相体系的水活度控制方法

2.2.5非水相体系中固定化脂肪酶催化合成L-AP的影响因素

2.2.6固定化脂肪酶连续催化合成L-抗坏血酸棕榈酸酯

2.3分析方法

2.3.1酶活力的测定

2.3.2固定化脂肪酶扫描电子显微镜表征(SEM)

2.3.3 L-抗坏血酸棕榈酸酯的测定

2.3.4微量水量的测定

第三章 非水相体系中固定化脂肪酶催化合成L-抗坏血酸棕榈酸酯

3.1固定化脂肪酶结构表征及性能考察

3.1.1固定化脂肪酶的结构表征

3.1.2交联对固定化酶稳定性的影响

3.1.3固定化酶的储存稳定性

3.1.4固定化酶的操作稳定性

3.2非水相体系中固定化脂肪酶催化合成L-抗坏血酸棕榈酸酯的反应条件优化

3.2.1反应溶剂

3.2.2反应温度

3.2.3反应时间

3.2.4底物摩尔比

3.2.5底物浓度

3.2.6加酶量

3.2.7体系水活度

3.2.8小结

3.3产物和副产物对L-抗坏血酸棕榈酸酯合成的影响

3.4本章小结

第四章 固定化脂肪酶连续催化合成L-抗坏血酸棕榈酸酯

4.1循环实验装置

4.2流速对L-抗坏血酸棕榈酸酯连续合成的影响

4.3时间对L-抗坏血酸棕榈酸酯连续合成的影响

4.4副产物对L-抗坏血酸棕榈酸酯连续合成的影响

4.5研究展望

4.6本章小结

第五章 结论

参考文献

致谢

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