生物催化非酯型儿茶素酰化反应的研究

发布时间：2017-07-20 19:17

  本文关键词：生物催化非酯型儿茶素酰化反应的研究

  更多相关文章： 脂肪酶 全细胞 非酯型儿茶素 酰化反应 有机溶剂毒性

【摘要】：非酯型儿茶素具有清除自由基、抗氧化、防衰老等多种生理活性,然而由于其脂溶性较差,生物利用度低,限制了其在工业中的应用。研究表明,对非酯型儿茶素进行酰化修饰不但能有效地提高其在油脂类化妆品原料中的溶解度,还能提高其生物活性。目前研究以传统的化学酰化法居多,尚未见非酯型儿茶素生物催化酰化修饰的相关报道。基于此,本文探索了生物催化法在非酯型儿茶素酰化修饰中的应用;对比考察了两类生物催化剂在非水相体系中催化非酯型儿茶素的酰化反应;探讨了关键反应要素对非酯型儿茶素生物催化酰化反应的影响;并探索了有机溶剂对微生物细胞的毒性作用。研究表明,固定化脂肪酶Lipozyme IM RM和Lipozyme IM TL能在异丙醇溶剂中有效催化非酯型儿茶素酰化反应;其中Lipozyme IM RM催化非酯型儿茶素酰化反应的最适温度为50℃,催化剂用量为30 mg/m L,酰基供体与底物摩尔比为25:1~30:1,水分含量为20μL/mL;在上述条件下,反应最大转化率可达96%。经MS、FT-IR及13C NMR等分析鉴定,反应产物为3,5’-双酯。微生物全细胞对非酯型儿茶素酰化反应的催化效率受到菌种来源、诱导培养条件等的显著影响。综合考虑产菌量和底物转化率,在含大豆油的诱导型培养基中培养的Aspergillus niger全细胞具有较高的催化活性。以黑曲霉全细胞为催化剂时,该反应的最适温度为50℃,催化剂用量为30 mg/m L,酰基供体与非酯型儿茶素的底物摩尔比为30:1;在所研究的振荡范围内,振荡速率对反应的影响较小。扩大反应实验表明,Lipozyme IM RM和黑曲霉全细胞催化剂均具有工业化扩大生产的可行性。但在有机溶剂中,黑曲霉全细胞的操作稳定性远低于Lipozyme IM RM,这可能是有机溶剂对微生物细胞的毒性作用影响所致。不同有机介质对黑曲霉的毒性影响研究表明,甲醇、乙腈、甲苯、叔戊醇可使微生物的孢子形态产生明显的改变,甲醇、乙腈、甲苯会导致孢子变形甚至破裂,叔戊醇致使孢子的形态完全变化。此外,有机溶剂还对黑曲霉菌丝成球状况、菌丝重量和所成菌丝的催化活性产生损害作用,但该毒性作用未与有机溶剂的logP值呈现出相关关系。本研究提出了一种以脂肪酶和微生物全细胞催化非酯型儿茶素酰化修饰制备其酯类衍生物的新方法,具有较高的理论和应用价值,为儿茶素类化合物衍生物的开发及其在食品、化妆品、医药等领域的应用提供了借鉴作用。
【关键词】：脂肪酶 全细胞 非酯型儿茶素 酰化反应 有机溶剂毒性
【学位授予单位】：华南理工大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2016
【分类号】：O621.251
【目录】：

• 摘要5-6
• Abstract6-12
• 第一章 绪论12-27
• 1.1 脂肪酶12-13
• 1.1.1 脂肪酶的性质12
• 1.1.2 脂肪酶在自然界的的分布12-13
• 1.2 全细胞催化剂13-18
• 1.2.1 全细胞催化剂的概述13
• 1.2.2 全细胞催化剂的来源和制备条件13-14
• 1.2.3 全细胞脂肪酶的应用14-16
• 1.2.4 有机溶剂的毒性作用16-17
• 1.2.5 微生物对有机溶剂的耐受机制17-18
• 1.2.5.1 细胞膜的耐受机制17-18
• 1.2.5.2 细胞膜上的溶剂泵出机制18
• 1.2.5.3 细胞内的有机溶剂转化和降解18
• 1.3 非水相生物催化18-20
• 1.3.1 非水相生物催化的概述18-19
• 1.3.2 非水相介质19-20
• 1.4 儿茶素类化合物20-23
• 1.4.1 儿茶素的概述20-21
• 1.4.2 儿茶素的生理活性21
• 1.4.3 儿茶素的改性方法研究现状21-23
• 1.5 非酯型儿茶素23-25
• 1.5.1 非酯型儿茶素与茶叶口感23-24
• 1.5.2 非酯型儿茶素和皮肤渗透率24-25
• 1.6 本研究的意义和主要内容25-27
• 第二章 脂肪酶促非酯型儿茶素酰化反应的研究27-46
• 2.1 试验材料27
• 2.1.1 脂肪酶27
• 2.1.2 主要试剂27
• 2.2 主要仪器设备27-28
• 2.3 试验方法28-31
• 2.3.1 高效液相色谱（HPLC）分析28
• 2.3.1.1 初速度V0值28
• 2.3.1.2 底物转化率28
• 2.3.2 脂肪酶的筛选28-29
• 2.3.3 反应时间对Lipozyme IM RM催化非酯型儿茶素酰化反应的影响29
• 2.3.4 反应温度对Lipozyme IM RM催化非酯型儿茶素酰化反应的影响29
• 2.3.5 Lipozyme IM RM的用量对酶促非酯型儿茶素酰化反应的影响29
• 2.3.6 振荡速度对Lipozyme IM RM催化非酯型儿茶素酰化反应的影响29-30
• 2.3.7 底物摩尔比对Lipozyme IM RM催化非酯型儿茶素酰化反应的影响30
• 2.3.8 水分含量对Lipozyme IM RM催化非酯型儿茶素酰化反应的影响30
• 2.3.9 有机溶剂中Lipozyme IM RM催化反应操作稳定性的研究30
• 2.3.10 有机溶剂中Lipozyme IM RM催化非酯型儿茶素酰化反应放大的研究30-31
• 2.3.11 产物分离纯化与结构鉴定31
• 2.4 结果与分析31-44
• 2.4.1 不同种类脂肪酶在非酯型儿茶素酰化反应中的催化行为31-32
• 2.4.2 反应产物的结构鉴定32-34
• 2.4.3 Lipozyme IM RM催化非酯型儿茶素酰化反应的反应历程34-36
• 2.4.4 反应温度对Lipozyme IM RM催化非酯型儿茶素酰化反应的影响36-37
• 2.4.5 Lipozyme IM RM的用量对酶促非酯型儿茶素酰化反应的影响37-39
• 2.4.6 振荡速度对Lipozyme IM RM催化非酯型儿茶素酰化反应的影响39-40
• 2.4.7 底物摩尔比对Lipozyme IM RM催化非酯型儿茶素酰化反应的影响40-42
• 2.4.8 水分含量对Lipozyme IM RM催化非酯型儿茶素酰化反应的影响42-43
• 2.4.9 有机溶剂中Lipozyme IM RM催化反应操作稳定性的研究43-44
• 2.4.10 有机溶剂中Lipozyme IM RM促非酯型儿茶素酰化反应放大的研究44
• 2.5 本章小结44-46
• 第三章 全细胞促非酯型儿茶素酰化反应的研究46-66
• 3.1 试验材料46-47
• 3.1.1 菌种46-47
• 3.1.2 主要试剂47
• 3.2 主要仪器设备47
• 3.3 试验方法47-51
• 3.3.1 高效液相色谱（HPLC）分析47
• 3.3.2 菌种培养方法47-48
• 3.3.3 全细胞催化剂制备方法48
• 3.3.4 细胞产菌量的计算48
• 3.3.5 全细胞催化剂的筛选48-49
• 3.3.6 反应时间对黑曲霉全细胞催化非酯型儿茶素酰化反应的影响49
• 3.3.7 反应温度对黑曲霉全细胞催化非酯型儿茶素酰化反应的影响49
• 3.3.8 黑曲霉全细胞用量对非酯型儿茶素酰化反应的影响49
• 3.3.9 振荡速度对黑曲霉全细胞催化非酯型儿茶素酰化反应的影响49-50
• 3.3.10 底物摩尔比对黑曲霉全细胞催化非酯型儿茶素酰化反应的影响50
• 3.3.11 水分含量对黑曲霉全细胞催化非酯型儿茶素酰化反应的影响50
• 3.3.12 有机溶剂中黑曲霉全细胞催化反应操作稳定性的研究50
• 3.3.13 有机溶剂中黑曲霉全细胞催化非酯型儿茶素酰化反应放大的研究50-51
• 3.4 结果与分析51-64
• 3.4.1 菌种来源及培养条件对全细胞催化非酯型儿茶素酰化反应的影响51-55
• 3.4.1.1 SM-1 培养基培养对全细胞催化剂的催化效率的影响51-52
• 3.4.1.2 SM-2 培养基培养对全细胞催化剂的催化效率的影响52-53
• 3.4.1.3 SM-3 培养基培养对全细胞催化剂的催化效率的影响53-55
• 3.4.2 黑曲霉全细胞催化非酯型儿茶素酰化反应的反应历程55
• 3.4.3 反应温度对黑曲霉全细胞催化非酯型儿茶素酰化反应的影响55-57
• 3.4.4 黑曲霉催化剂的用量对非酯型儿茶素酰化反应的影响57-58
• 3.4.5 振荡速度对黑曲霉全细胞催化非酯型儿茶素酰化反应的影响58-60
• 3.4.6 底物摩尔比对黑曲霉全细胞催化非酯型儿茶素酰化反应的影响60-61
• 3.4.7 水分含量对黑曲霉全细胞催化非酯型儿茶素酰化反应的影响61-63
• 3.4.8 有机溶剂中黑曲霉全细胞催化操作稳定性的研究63
• 3.4.9 有机溶剂中黑曲霉全细胞促非酯型儿茶素酰化反应放大的研究63-64
• 3.5 本章小结64-66
• 第四章 有机溶剂对黑曲霉的毒性影响66-76
• 4.1 实验材料66
• 4.1.1 菌种66
• 4.1.2 主要试剂66
• 4.2 主要仪器设备66-67
• 4.3 实验方法67-68
• 4.3.1 菌种培养方法67
• 4.3.2 全细胞催化剂制备方法67
• 4.3.3 生物量的测量67
• 4.3.4 有机溶剂对黑曲霉孢子的影响67
• 4.3.5 有机溶剂对霉菌菌丝球形成的影响67
• 4.3.6 非酯型儿茶素在不同有机溶剂中溶解度的测定67-68
• 4.3.7 有机溶剂体系对黑曲霉全细胞催化剂催化活性的影响68
• 4.4 结果与讨论68-75
• 4.4.1 有机溶剂对霉菌菌丝球的影响68-72
• 4.4.1.1 有机溶剂对菌丝球形态的影响68-70
• 4.4.1.2 有机溶剂对菌丝球质量的影响70
• 4.4.1.3 有机溶剂对菌丝球催化效率的影响70-72
• 4.4.2 有机溶剂对黑曲霉孢子形态的影响72-73
• 4.4.3 有机溶剂体系对全细胞催化剂转化活性的影响73-75
• 4.5 本章小结75-76
• 结论与展望76-79
• 一、主要研究结论76-78
• 二、创新点78
• 三、展望78-79
• 参考文献79-90
• 攻读硕士学位期间取得的研究成果90-91
• 致谢91-92
• 附件92

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本文编号：569581