固定化脂肪酶MAS1-H108A的制备及其催化合成富含α-亚麻酸甘油三酯的应用研究

发布时间：2020-05-20 23:25

【摘要】：研究表明长期摄入α-亚麻酸可以降低患冠心病、糖尿病、阿尔茨海默症和癌症等疾病的风险。天然来源的富含α-亚麻酸的脂质产品以甘油三酯形式存在,具有口感好、氧化稳定性强的优点,但甘油三酯中α-亚麻酸含量普遍低于65%。近年来,酶法合成高纯度富含α-亚麻酸的甘油三酯以其反应条件温和、催化特异性高等优点,引起了研究者的广泛关注。目前,现有的大多数脂肪酶难以合成高纯度富含α-亚麻酸的甘油三酯,因此有必要进一步发掘新型脂肪酶来满足油脂工业的应用。来源于海洋放线菌的耐高温脂肪酶MAS1(Streptomyces sp.Strain W007)能无偏好地对甘油骨架的三个位置进行催化,前期研究表明,其突变体MAS1-H108A的酶学性质与MAS1相近,且其也具有无偏好特性,但酶活力较MAS1提高了1.6倍;MAS1-H108A对甘油骨架三个位置的无偏好选择性使其在合成高纯度甘油三酯中具有巨大应用潜力,但是目前关于其应用于甘油酯类催化改性的研究鲜有报道。本研究将发酵制备的MAS1-H108A固定化后,将其应用于酯化制备富含α-亚麻酸的甘油三酯,并对得到的高α-亚麻酸含量、高甘油三酯含量的产物进行基本理化性质研究。本论文主要研究结果如下:1.突变体脂肪酶MAS1-H108A的发酵制备及固定化:考察了树脂载体ECR1030对MAS1-H108A粗酶液的固定化效果,在酶与载体的比例为41 mg/g,缓冲液pH为7.5,温度为30℃的优化条件下,得到的固定化酶丙醇月桂酸活力为2335 U/g;对固定化MAS1-H108A的酶学性质进行研究,发现其最适反应温度和最适pH较固定化前没有变化,仍为65℃和pH 7.5,但其温度耐受性较游离酶有显著提高。2.固定化MAS1-H108A催化合成富含α-亚麻酸甘油三酯的研究:采用皂化法制备亚麻籽油脂肪酸,再用尿素包合法富集α-亚麻酸,使其纯度由60.1%增加至91.3%;考察了酶法合成富含α-亚麻酸甘油三酯的最佳工艺条件:固定化MAS1-H108A添加量为60 U/g(U/W),反应温度为55°C,甘油与α-亚麻酸的摩尔比为1:3,反应酯化率和产物中甘油三酯含量分别达到99.52%和96.31%,甘油三酯中α-亚麻酸含量与底物基本一致均在90%以上;显著优于相同反应条件下Novozym 435催化产物的甘油三酯含量(8.97%)。且固定化MAS1-H108A重复使用10个批次后,仍能保持其最初活力的96%以上。3.富含α-亚麻酸甘油三酯的理化性质的研究:进一步通过放大试验制备得到富含α-亚麻酸的甘油三酯,其酸价和过氧化值分别为0.95 mg KOH/g和2.61 meq/kg;富含α-亚麻酸的甘油三酯中加入抗氧化剂可有效提高其氧化稳定性。研究发现,较BHT和VE相比,添加TBHQ(0.2 mg/kg)可更好地提高其氧化稳定性。
【图文】：

α-亚麻酸,途径,膳食脂肪

）及其衍生物 EPA（C20:5, ω-3）和 DC18:3, ω-6）、亚油酸（C18:2, ω-6）及其衍如油酸（C18:1, ω-9）等。在生物体内之间不能自行发生转化。α-亚麻酸，PUFA，其他所有的 ω-3 脂肪酸都是由胞培养等研究表明 α-亚麻酸可有效降关重要的[2]。图 1-1 α-亚麻酸的结构式ig. 1-1 The molecular formula of α-linolenic a必不可少的膳食脂肪酸，α-亚麻酸不 1-2 所示。

α-亚麻酸,保护作用,脑中风,大脑

图 1-3 作为预调理剂的 α-亚麻酸对脑神经系统的保护作用[41]。a.不同性质的预调理剂对脑中风的作用；b. α-亚麻酸的饮食强化和医疗注射手段对脑中风症状的缓解作用Fig. 1-3 Protective effects of alpha-linolenic acid as a brain preconditioner[41]. a. The different natures ofbrain preconditioners and their perspectives against stroke. b. Alpha-Linolenic Acid (ALA) as nutraceuticalfor stroke: A nutritional approach with an ALA enriched diet from rapeseed oil (left panel) and a medicinalapproach with intravenous injection of ALA (right panel) reduce brain damage in a mouse model ofischemic stroke.α-亚麻酸可以在分子水平和细胞水平上增强神经元的活性，诱导功能性蛋白的表达和促进神经突触传递。对于大脑正在生长发育黄金期的新生儿来说，大脑中 EPA 和 DHA的最佳水平非常重要。Delplanque 等[42]研究发现在断奶后 6 周内幼龄雄性大鼠通过摄入富含 α-亚麻酸的饮食来达到大脑中 DHA 的最佳水平，通常饲喂含 2.3%α-亚麻酸的饲料。1.1.2.5 其他生理功能众所周知，α-亚麻酸还有其他的潜在功能。α-亚麻酸在增强免疫等方面具有重要价值，Xie 等[43]报道了长期摄入 α-亚麻酸对糖尿病大鼠具有抗炎、抗氧化的作用，α-亚麻
【学位授予单位】：华南理工大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2019
【分类号】：TQ925.6;TQ645

【参考文献】