脂肪酶固定化及其在催化合成乙酸香茅酯中的應(yīng)用研究.pdf

1、摘要脂肪酶是在化工、制藥、食品、能源等諸多領(lǐng)域具有廣泛應(yīng)用的一類酶，能夠催化酯水解、酯合成、酯交換、多肽合成等反應(yīng)，已成為工業(yè)用酶的研究熱點(diǎn)。針對游離脂肪酶在有機(jī)溶劑中易聚集成團(tuán)，催化效率較低，且穩(wěn)定性差等問題，本文以脂肪酶催化轉(zhuǎn)酯化反應(yīng)合成乙酸香茅酯為對象，以制備高催化活性及高穩(wěn)定性的固定化脂肪酶為目標(biāo)，從固定化材料和固定化方法兩個(gè)方面研究固定化條件對酶催化性能的影響以及固定化酶在不同工藝條件下對制備乙酸香茅酯的影響。(1)以脂肪酶為

2、研究對象，采用溶膠凝膠包埋法進(jìn)行脂肪酶的固定化。結(jié)果表明，脂肪酶經(jīng)溶膠凝膠包埋法固定化后其比活較游離酶相比有了明顯的提高。最終確定固定化條件為：硅源為摩爾比l：1的r甲基丙烯酰氧丙基三甲氧基硅烷(MAPTMS)矛I四甲氧基硅烷(TMOS)，給酶量為3mg／mL，水與硅源的摩爾數(shù)之比R值為20，水解時(shí)間為30min，緩沖液為pH值70、50mM的磷酸緩沖液，在此優(yōu)化條件下，固定化酶的比活為游離酶的91倍。以香茅醇的轉(zhuǎn)酯化反應(yīng)為模型反應(yīng)考察

3、酶的穩(wěn)定性。存放56天后，溶膠凝膠包埋法固定化酶的活力殘留為92％，游離酶的活力殘留只有31％；重復(fù)使用7次后，活力殘留僅有31％。(2)以鄰苯二胺為單體制備聚苯胺空心粒子和實(shí)心粒子載體，采用吸附法及共價(jià)結(jié)合法進(jìn)行脂肪酶的固定化。結(jié)果表明，脂肪酶經(jīng)聚鄰苯二胺載體固定化后其比活較游離酶相比有了明顯的提高。最終確定吸附固定化酶的條件：用空心聚鄰苯二胺粒子做載體，酶與載體的比例為2：5，緩沖液pH為70、50mM的磷酸緩沖液，吸附時(shí)間為4h。

4、此條件下，固定化酶的比活為游離酶的49倍。在此基礎(chǔ)上，載體通過戊二醛修飾后采用共價(jià)結(jié)合法固定化酶，固定化條件為空心聚鄰苯二胺載體經(jīng)2％的戊二醛處理后，在40。C、緩沖液pH為70的條件下反應(yīng)2h，固定化酶的比活為游離酶的53倍。以香茅醇的酯化反應(yīng)為模型反應(yīng)考察酶的穩(wěn)定性，室溫存放56天后，共價(jià)結(jié)合法固定化酶的活力殘留為60％；重復(fù)使用7次后，共價(jià)結(jié)合法固定化酶的活力殘留為95％。(3)以制備的固定化脂肪酶為研究對象，研究固定化酶在不同工

5、藝條件下對催化合成乙酸香茅酯的影響。最終確定溶膠凝膠包埋法固定化酶催化合成乙酸香茅酯的優(yōu)化條件為：固定化酶的用量為019／mL，反應(yīng)溫度為40。C，反應(yīng)過程中搖床轉(zhuǎn)速為200rpm：共價(jià)結(jié)合法固定化酶催化合成乙酸香茅酯的優(yōu)化條件為：固定化酶的用量為019／mL，反應(yīng)溫AbstractLipaseisoneofthemostwidelyusedenzymesinthechemical，pharmaceutical，food，energya

6、ndmanyotherfieldsthatcatalyzesthehydrolysisoftheesterestersynthesis，transesterification，peptidesynthesisreactions，tobecometheresearchfocusofindustrialenzymesAsforthefreeenzymeinorganicsolventseasilygatheringintoagroup，th

7、ecatalyticefficiencybeinglowandthepoorstabilityinthisstudywithcatalyticsynthesisofcitronellylacetateasanobject，preparinghighcatalyticactivityandhighstabilityoftheimmobilizedlipaseasthegoal，theinfluenceofthecatalyticprope

8、rtiesoftheenzymeWasinvestigatedfromtwoaspectsofimmobilizationconditionsincludingmaterialsandmethods，andimmobilizedenzymeatdifferentprocessconditionsonthepreparationoftheimpactcitronellylacetate，aswellastheinfluenceonthec

9、atalyticsynthesisofcitronellylacetateatdifferentprocessconditionswithimmobilizedenzyme(1)Thisthesischoosedlipaseastheresearchobject，usingtheentrapmentoflipaseinsol—gelsExperimentalresultsshowthatthespecificactivityofimmo

10、bilizedlipasehasbeensignificantlyimprovedthanfreeenzyme，andultimatelydeterminetheimmobilizedenzymeconditions：Withratioof1：1rmethacryloxypropyltrimethoxysilane(MAPTMS)andtetramethoxysilane(TMOS)asthesiliconsource，theamoun

11、tofenzymeis3mg／mL，themolarratiofwaterandthesiliconsourceis20，thepHof50mMofphosphatebuffersolutionis70，thehydrolysistimeis30min；Atthispoint，theimmobilizedenzymehasthehighestspecificactivity91timesforthefreeenzymeThestudyf

12、oresterificationwithcitronellolasamodelreactioninvestigatedthestabilityoftheenzymeAfterstoredatroomtemperatureafter56days，immobilizedenzymeretained92％oforiginal，whilefreeenzymeactivityonly31％：Reusedseventimestheactivityo

13、fimmobilizedenzymeremainedonly31％(2)Useo—phenylenediamineasmonomerstopreparepolyOphenylenediamineofhollowandsolidparticles，whichwereusedasanovelsupportforlipaseimmobilizationbyadsorptionandcovalentattachmentItwasshowntha