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

论文摘要

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%。

论文目录

• 摘要
• ABSTRACT
• 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 本课题的研究目的和意义
• 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
• 研究成果及发表的学术论文
• 作者和导师简介
• 北京化工大学硕士研究生学位论文答辩委员会决议书