有机相脂肪酶催化合成L-抗坏血酸月桂酸酯的研究

论文摘要

L-抗坏血酸脂肪酸酯在食品、化妆品、医药等领域的应用非常广泛,目前在工业上采用化学方法合成。酶法合成由于其条件温和、产物安全性高而逐渐受到重视,但是由于底物在有机溶剂中的溶解度有限导致酶法合成效率低下,工业化生产前景不明朗。本课题主要对L-抗坏血酸脂肪酸酯管路式酶法合成生产工艺进行研究,寻求一种可进行工业化生产的管路式生产方法,努力提高单位时间生产产量。因此本研究对于推广更加绿色、更加安全的酶法合成脂肪酸酯方法具有重要的学术意义和应用价值。论文首先通过间歇反应合成L-抗坏血酸月桂酸酯,以丙酮作为反应介质,在50℃下利用脂肪酶（Novo435）,在月桂酸与L-抗坏血酸摩尔比为4:1条件下酶催化合成,分别通过有机溶剂萃取法、硅胶柱分离法和制备液相法分离纯化得到纯品,纯度分别达到了86.5%、90.4%和95.5%。利用HPLC、MS和NMR对合成产物进行结构鉴定,确证其为L-抗坏血酸月桂酸酯。在此基础上,论文详细研究了L-抗坏血酸月桂酸酯的管路式酶法合成工艺及装置。自行搭建了一套管路式合成L-抗坏血酸月桂酸酯的填充床装置,着重研究了管路式酶催化合成的影响因素,如底物溶液流速、底物摩尔比、有无加分子筛等。在此基础上,确定了管路式合成的最佳工艺参数为:50℃下,月桂酸与L-抗坏血酸的摩尔比为6:1,流速为0.37mL/min,经过5个柱体积后反应液中产物浓度即可达到最高的24.2mmol/L并稳定,产量达到了4.62g/（L·d）。本装置还适用于L-抗坏血酸其它脂肪酸酯以及脂肪酸糖酯等的管路合成。最后,测定了L-抗坏血酸月桂酸酯的溶解度以及临界胶束浓度,并重点比较了L-抗坏血酸及其脂肪酸酯淬灭自由基和螯合金属离子能力的差异,结果表明,L-抗坏血酸月桂酸酯和L-抗坏血酸棕榈酸酯淬灭醇溶性自由基DPPH??的能力优于L-抗坏血酸,并具有显著性差异,而淬灭水溶性自由基ABTS?+和螯合铜离子能力并无显著性差异。

论文目录

• 摘要
• Abstract
• 第一章 绪论
• 1.1 立题背景和意义
• 1.2 国内外的研究进展
• 1.2.1 酶催化反应的影响因素
• 1.2.2 连续反应的影响因素
• 1.3 课题研究的目的以及主要内容
• 第二章 L-抗坏血酸月桂酸酯的间歇式酶法合成及产物鉴定
• 2.1 引言
• 2.2 实验材料及方法
• 2.2.1 实验材料
• 2.2.2 实验方法
• 2.3 结果和讨论
• 2.3.1 有机相中L-抗坏血酸月桂酸酯的合成
• 2.3.2 有机溶剂萃取法
• 2.3.3 硅胶柱分离纯化法
• 2.3.4 HPLC 分离纯化法
• 2.3.5 三种纯化方法的比较
• 2.3.6 L-抗坏血酸月桂酸酯的HPLC 分析
• 2.3.7 L-抗坏血酸月桂酸酯的质谱（MS）分析
• 2.3.8 L-抗坏血酸月桂酸酯的NMR 分析
• 2.4 本章小结
• 第三章 L-抗坏血酸月桂酸酯的管路式生产工艺研究
• 3.1 引言
• 3.2 实验材料及方法
• 3.2.1 实验材料
• 3.2.2 实验方法
• 3.3 结果和讨论
• 3.3.1 管路式反应装置的设计讨论
• 3.3.2 不同温度下L-抗坏血酸在丙酮中的溶解度
• 3.3.3 L-抗坏血酸月桂酸酯的液相色谱分析
• 3.3.4 不同底物摩尔比对产物浓度的影响
• 3.3.5 不同月桂酸浓度比对产物转化率的影响
• 3.3.6 不同滞留时间ζ对反应产物浓度的影响
• 3.3.7 循环反应（第一种）时间对产物浓度的影响
• 3.3.8 循环反应（第一种）过程中加入分子筛的影响
• 3.3.9 循环反应（第二种）对转化率和产物纯度的影响
• 3.3.10 管路式生产L-抗坏血酸月桂酸酯的时间曲线
• 3.3.11 产物的分离纯化
• 3.4 本章小结
• 第四章 L-抗坏血酸月桂酸酯的性质测定
• 4.1 前言
• 4.2 实验材料与方法
• 4.2.1 实验材料
• 4.2.2 实验方法
• 4.3 结果和讨论
• 4.3.1 L-抗坏血酸月桂酸酯的溶解度测定
• 4.3.2 L-抗坏血酸月桂酸酯临界胶束浓度（CMC）的测定
• 4.3.3 L-抗坏血酸及其脂肪酸酯淬灭自由基能力的比较
• 4.3.4 L-抗坏血酸及其脂肪酸酯螯合铜离子能力的比较
• 4.4 本章小结
• 主要结论
• 问题与展望
• 致谢
• 参考文献
• 附录：作者在攻读硕士学位期间发表的论文