亞臨界R134a體系酶催化反應(yīng)研究.pdf

1、本文提出了新型制冷劑R134a(1，1，1，2-四氟乙烷)作為酶催化反應(yīng)介質(zhì)的新思路，針對亞臨界R134a酶催化體系中酶的穩(wěn)定性和催化活性開展了研究，主要研究內(nèi)容如下： 1.研究了亞臨界R134a體系中四種脂肪酶和木瓜蛋白酶，胰蛋白酶的穩(wěn)定性。探討了壓力(2-8MPa)、溫度(30-60℃)、水分、接觸時間(1-12小時)、減壓速率對酶穩(wěn)定性的影響。結(jié)果表明，在試驗選定的壓力、溫度、水分、接觸時間、減壓速率范圍內(nèi)，試驗選取的四種

2、脂肪酶和木瓜蛋白酶沒有出現(xiàn)酶活的降低，在各試驗條件下均呈現(xiàn)不同程度的酶活提高；胰蛋白酶在各試驗條件下均呈現(xiàn)不同程度的酶活降低。采用熱重分析和拉曼光譜手段研究了亞臨界R134a處理前后的木瓜蛋白酶與胰蛋白酶的結(jié)構(gòu)變化。結(jié)果表明，亞臨界R134a處理前后的木瓜蛋白酶與胰蛋白酶的二級結(jié)構(gòu)未發(fā)生變化，其酶活的變化可能是酶蛋白三級結(jié)構(gòu)改變的結(jié)果。以酶促甘油與油酸酯合成反應(yīng)為模型，研究了四種脂肪酶在亞臨界R134a中的催化活性。以酯化度為評價指標(biāo)，

3、探討了壓力、溫度、水分對酶促酯合成反應(yīng)催化活性的影響。四種脂肪酶在亞臨界R134a中的表現(xiàn)出較高的催化活性。 2.研究了以固定化脂肪酶Novozym435為催化劑，亞臨界R134a中酶催化制備富含多不飽和脂肪酸甘油酯。研究了亞臨界R134a體系中固定化脂肪酶Novozym435的穩(wěn)定性，在試驗選定的壓力、溫度、水分、接觸時間范圍內(nèi)，固定化脂肪酶Novozym435沒有出現(xiàn)酶活的降低，在各試驗條件下均呈現(xiàn)不同程度的酶活提高。以酶促

4、甘油與油酸酯合成反應(yīng)為模型，研究了固定化脂肪酶Novozym435在亞臨界R134a中的催化活性，探討了壓力、溫度、水分對酶促酯合成反應(yīng)的影響并與無溶劑條件下的酶促酯化進(jìn)行了對比。結(jié)果表明，固定化脂肪酶Novozym435在亞臨界R134a中的表現(xiàn)出較高的催化活性，反應(yīng)速率優(yōu)于無溶劑條件。應(yīng)用響應(yīng)面法對工藝條件進(jìn)行了優(yōu)化，得到了優(yōu)化工藝條件：在亞臨界R134a體系中，體系壓力4MPa，溫度40℃，反應(yīng)時間3小時，酶量：底物量的3％，底物

5、摩爾比：4:1(甘油/游離脂肪酸，W/W)，不添加水分；在此優(yōu)化工藝條件下，酯化率的預(yù)測值為84.68％，試驗值為84.06％。最優(yōu)工藝條件下，合成甘油酯的回收事為91.4％，甘油酯的組成為：單甘酯：28.17％，二甘酯：68.31％，甘油三酯：3.52％。亞臨界R134a體系中Novozym435催化甘油與游離脂肪酸合成富含多不飽和脂肪酸甘油酯，Novozym 435表現(xiàn)為l，3位置專一性，Novozym435催化不同鏈長的脂肪酸酯化

6、的轉(zhuǎn)化率基本相同，未顯示出底物選擇性。在最優(yōu)工藝條件下進(jìn)行了Nonozym435的重復(fù)使用性能研究，結(jié)果表明，Novozym435循環(huán)使用40次，其酶活殘余率仍達(dá)到109.6％。 3.研究了以固定化脂肪酶Lipozyme TL IM為催化劑，亞臨界R134a體系酶催化制備EPA/DHA磷脂。研究了亞臨界R134a體系中固定化脂肪酶Lipozyme TLIM的穩(wěn)定性，在試驗選定的壓力、溫度、水分、接觸時間范圍內(nèi)，固定化脂肪酶Lip

7、ozyme TL IM沒有出現(xiàn)酶活的降低，在各試驗條件下均呈現(xiàn)不同程度的酶活提高。研究了固定化脂肪酶Lipozyme TL IM在亞臨界R134a中的催化大豆磷脂酸解的影響因素。探討了酶添加量、壓力、溫度、水分含量、底物摩爾比對酶促大豆磷脂酸解的影響。結(jié)果表明，固定化脂肪酶Lipozyme TL IM在亞臨界R134a中的表現(xiàn)出較高的催化活性，需要較少的酶量即可迅速達(dá)到較高的轉(zhuǎn)化率，反應(yīng)不存在底物抑制。應(yīng)用響應(yīng)面法對工藝條件進(jìn)行了優(yōu)化，

8、得到了優(yōu)化工藝條件：在亞臨界R134a體系中，體系壓力6MPa，溫度40℃，反應(yīng)時間1小時，酶量：底物量的14.77％，底物摩爾比：l0:1(游離脂肪酸/大豆磷脂，mol/mol)，添加水分1％(酶量)。在此優(yōu)化工藝條件下，轉(zhuǎn)化率的預(yù)測值為51.36％，試驗值為52.16％。在最優(yōu)條件下，合成EPA/DHA型磷脂的磷脂回收率為90.4％，其脂肪酸組成中EPA：12.23％，DHA：39.83％。合成的EPA/DHA型磷脂與原料大豆磷脂的

9、磷脂成分無明顯變化。 4.研究了亞臨界R134a中磷脂酶D催化制備富含多不飽和脂肪酸的磷脂酰絲氨酸。以魷魚卵為原料，經(jīng)氯仿/甲醇法提取，柱層析純化得到富含多不飽和脂肪酸的魷魚卵磷脂。在亞臨界R134a體系中，磷脂酶D催化魷魚卵磷脂?；D(zhuǎn)移反應(yīng)制備富含n-3 PUFA磷脂酰絲氨酸。探討了壓力、溫度、水分對酶促反應(yīng)的影響。結(jié)果表明,磷脂酶D在亞臨界R134a中的表現(xiàn)出較高的催化活性。應(yīng)用響應(yīng)面法對工藝條件進(jìn)行了優(yōu)化，得到了優(yōu)化工藝條

10、件：在亞臨界R134a體系中，體系壓力6MPa，溫度40℃，反應(yīng)時間3小時，酶量：9.6U，L-絲氨酸0.85g，溶于1.8mlpH5.5磷酸鹽緩沖液；在此優(yōu)化工藝條件下，轉(zhuǎn)化率的預(yù)測值為88.68％，試驗值為89.06％。在最優(yōu)條件下，合成EPA/DHA 型磷脂酰絲氦酸的磷脂回收率為87.1％。以制得的EPA/DHA磷脂酰絲氨酸對Hela細(xì)胞和Caco-2細(xì)胞增殖的影響為模型，探討EPA/DHA磷脂酰絲氨酸的抗癌活性。結(jié)果表明，EPA