脂肪酶的固定化及其在油酸丁酯合成中的應用.pdf

1、作為一種重要的有機精細化工產品，油酸丁酯在多個領域有著廣泛的應用。目前，商品化油酸丁酯都是通過化學方法合成的，但生產過程中存在反應條件劇烈、環(huán)境污染大、產品品質低等缺點。為克服油酸丁酯傳統(tǒng)生產方法的不足，本研究選取兩種脂肪酶(黑曲霉脂肪酶和假絲酵母脂肪酶)為催化劑，考察了生物法合成油酸丁酯的可行性及影響因素，同時，考慮到游離酶在工業(yè)應用上的缺陷，還研究了脂肪酶的固定化及其在油酸丁酯合成中的應用。主要研究結果如下： (1)游離脂肪

2、酶催化反應表明，黑曲霉脂肪酶和假絲酵母脂肪酶都能催化合成油酸丁酯，但假絲酵母脂肪酶的催化能力明顯優(yōu)于黑曲霉脂肪酶。對相關影響因素的考察表明，反應溶劑對轉化率影響較大，反應溶劑logP>2時轉化率較高，本研究選擇的是正己烷。假絲酵母脂肪酶的最佳反應條件為：溫度為37℃，搖床速度200r·min<'-1>，底物正丁醇與油酸的摩爾比為1，給酶量為5000IU/25mL溶劑時，其4小時的最高轉化率為59.1％。 (2)為了克服游離酶應用

3、上的缺陷，從固定化載體選擇、固定化影響因素等角度考察了兩種脂肪酶的固定化效果，并分析了固定化酶的性能。結果表明，在5種不同性質的固體膜中，PS膜為最適宜的固定化載體，固定化后兩種酶的負載量和酶活都較高，但固定化假絲酵母脂肪酶性能明顯優(yōu)于固定化黑曲霉脂肪酶。假絲酵母脂肪酶的最佳固定化條件為：吸附時間為10h，吸附溫度為25℃，脂肪酶溶液pH值為6.0時，固定化脂肪酶的蛋白負載量為0.09mg·cm<'-2>，固定化酶活為0.55U·cm<

4、'-2>；固定化假絲酵母脂肪酶的性能分析顯示，與游離酶相比，固定化酶在高溫下有更好的穩(wěn)定性；重復催化水解橄欖油5次后，殘余活性為39.0％；在4℃下保存10天后，殘余活性仍能達到72.7％。 (3)以PS固定的假絲酵母脂肪酶催化合成油酸丁酯。結果表明，與游離酶催化相比，反應最適溫度沒有變化，但溫度對固定化脂肪酶催化反應的影響較小，在實驗溫度范圍內固定化脂肪酶催化反應轉化率的最大變化幅度僅為游離酶的42％。這主要是由于固定化酶的熱

5、穩(wěn)定性比游離酶有了較大的提高，熱穩(wěn)定性實驗顯示，固定化酶和游離酶在50℃下熱處理2h后催化酯化反應，其轉化率分別是原來的65.3％和29.9％。而且，固定化脂肪酶重復催化酯化反應4批后，相對反應轉化率仍可為原來的65.6％，達到了較好的催化效果，使脂肪酶得以重復利用。以帶無紡布支撐層的PTFE疏水膜為載體，利用過濾．交聯(lián)法制備了固定化假絲酵母脂肪酶，用其催化合成油酸丁酯，反應4h后最高轉化率達到82.0％，重復使用9次后轉化率沒有顯著降