固定化脂肪酶催化合成维生素A棕榈酸酯

论文摘要

维生素A棕榈酸酯是一种重要的添加剂,在化妆品、医药及其它化工行业有广阔的应用前景和巨大的市场潜力。酶法合成维生素A脂肪酸酯具有反应条件温和、催化效率高、能耗低和污染小等特点。本文采用改变底物的方法对合成维生素A棕榈酸酯的工艺进行了改进。本文首先采用维生素A醋酸酯和棕榈酸乙酯作为反应底物,对催化合成维生素A棕榈酸酯反应介质进行了比较,同时对影响合成维生素A棕榈酸酯反应的因素(温度、初始水含量、底物摩尔比、反应时间和酶量等)进行了探讨,优化了反应条件：在10mL的石油醚中,体系初始含水量0.2%(体积比V/V),0.100g维生素A醋酸酯和0.433g棕榈酸乙酯在酶量为1.1g的固定化酶催化下,在30℃、190r/min下反应12h,转化率可以达到83%,固定化酶可连续使用5次以上。本文还对维生素A和棕榈酸作为反应底物合成维生素A棕榈酸酯的工艺进行了研究。这个工艺分两步进行。首先用化学法将维生素A醋酸酯水解成维生素A,然后再用脂肪酶催化维生素A和棕榈酸生成维生素A棕榈酸酯。对酯化反应的因素(温度、底物摩尔比、反应时间、酶量和吸水剂的量)进行了优化,优化了反应条件：在10ml的石油醚中,0.5mmol维生素A和0.128g棕榈酸(底物摩尔比为1：1)在酶量为0.100g的固定化酶的催化下,硅胶量为0.300g,在30℃、190r/min下反应1h,转化率可以达到90%,固定化酶可连续使用50次转化率维持在88%以上。本文最后对维生素A和棕榈酸作底物的工艺进行了反应器放大的研究。设计了循环式反应器和固定床式反应器。采用循环式反应器2小时达到平衡,转化率达到90%。采用固定床反应器可以进行连续生产,转化率可以达到90%,反应器处理量为133g/h。

论文目录

• 学位论文数据集
• 摘要
• ABSTRACT
• 第一章 文献综述
• 1.1 维生素A棕榈酸酯结构与性质
• 1.2 维生素A棕榈酸酯用途与特点
• 1.3 维生素A棕榈酸酯市场情况
• 1.4 维生素A棕榈酸酯生产方法
• 1.4.1 天然柠檬醛合成法
• 1.4.2 芳樟醇合成法
• 1.4.3 脂肪酶催化合成维生素A棕榈酸酯
• 1.5 非水相酶促反应
• 1.5.1 非水相中酶促反应的优点
• 1.5.2 影响非水相固定化脂肪酶活力的因素
• 1.5.2.1 溶剂
• 1.5.2.2 系统含水量
• 1.5.2.3 温度
• 1.5.2.4 pH和离子强度
• 1.6 新型的溶剂
• 1.7 酶分子的修饰以及添加剂对酶的稳定和激活作用
• 1.7.1 PEG共价修饰
• 1.7.2 表面活性剂包衣
• 1.7.3 包衣酶制备与结构
• 1.7.4 包衣剂制备
• 1.7.5 表面活性剂结构的影响
• 1.7.6 固定化后再包衣
• 1.7.7 包衣后酶的性质
• 1.7.8 其他对酶的修饰方法
• 1.7.8.1 金属离子对酶的激活
• 1.7.8.2 丙酮对脂肪酶处理
• 1.7.8.3 糖脂修饰脂肪酶
• 1.7.8.4 异丙醇对酶处理
• 1.8 酶反应器
• 1.8.1 批式搅拌槽式反应器（BSTR）
• 1.8.2 连续搅拌槽式反应器（CSTR）
• 1.8.3 固定床式反应器（PBR）
• 1.8.4 流化床式反应器（FBR）
• 1.8.5 膜反应器（MR）
• 1.8.6 新型反应器的研制和开发
• 1.9 前人的成果
• 1.10 本文研究内容及思路
• 第二章 维生素A醋酸酯和棕榈酸乙酯合成维生素A棕榈酸酯的研究
• 2.1 引言
• 2.2 材料与方法
• 2.2.1 实验材料
• 2.2.2 主要试剂
• 2.2.3 主要仪器与设备
• 2.2.4 实验方法
• 2.2.4.1 脂肪酶的制备
• 2.2.4.2 脂肪酶酶活的测定
• 2.2.4.3 自制假丝酵母酶固定化酶（CSL）的固定化方法
• 2.2.4.4 维生素A棕榈酸酯的合成
• 2.2.4.5 维生素A棕榈酸酯的色谱分析
• 2.2.4.6 转化率的测定
• 2.3 实验结果和讨论
• 2.3.1 转酯化反应进程
• 2.3.2 固定化酶用量对转化率的影响
• 2.3.3 反应温度对转化率的影响
• 2.3.4 体系初始水含量对转化率的影响
• 2.3.5 底物摩尔比对转化率的影响
• 2.3.6 有机溶剂对转化率的影响
• 2.3.7 反应批次
• 2.4 结论
• 第三章 两步法合成维生素A棕榈酸酯的研究
• 3.1 引言
• 3.1.1 反应初速度模型
• 3.1.2 平衡动力学模型
• 3.2 材料和方法
• 3.2.1 试剂及仪器
• 3.2.2 实验方法
• 3.2.2.1 维生素A的制备方法
• 3.2.2.2 维生素A棕榈酸酯的合成
• 3.2.2.3 维生素A和维生素A棕榈酸酯的分析
• 3.2.2.4 转化率的测定
• 3.2.2.4.1 水解转化率的测定
• 3.2.2.4.2 酯化转化率的测定
• 3.2.2.5 萃取回收率的计算
• 3.3 结果与讨论
• 3.3.1 水解反应
• 3.3.2 酯化反应
• 3.3.2.1 底物摩尔比对转化率的影响
• 3.3.2.2 固定化酶用量对转化率的影响
• 3.3.2.3 反应温度对转化率的影响
• 3.3.2.4 反应进程
• 3.3.2.5 底物浓度对转化率的影响
• 3.3.2.6 除水的影响
• 3.3.2.7 固定化酶的反应批次
• 3.3.2.8 氮气的保护
• 3.3.2.9 摇瓶放大反应
• 3.3.2.10 四种组合转化率的比较
• 3.4 结论
• 第四章 反应器放大工艺的研究
• 4.1 引言
• 4.2 材料与方法
• 4.2.1 材料与试剂
• 4.2.2 设备与仪器
• 4.2.2.1 水解装置
• 4.2.2.2 循环式反应器
• 4.2.2.3 固定床式反应器
• 4.2.2.4 其他仪器
• 4.2.3 实验方法
• 4.2.3.1 水解反应
• 4.2.3.2 循环式反应器
• 4.2.3.3 固定床式反应器
• 4.2.3.4 转化率的测定
• 4.2.3.5 水含量的测定
• 4.3 结果与讨论
• 4.3.1 水解反应
• 4.3.2 循环式反应器
• 4.3.3 固定床式反应器
• 4.3.4 原料的变质
• 4.3.5 除水
• 4.4 小结
• 第五章 结论及建议
• 5.1 结论
• 5.2 建议
• 参考文献
• 附录1
• 致谢
• 研究成果及发表的学术论文
• 作者和导师简介
• 附件