非水相体系中褶皱假丝酵母脂肪酶催化合成丁酸香叶酯的研究

发布时间：2021-07-26 08:33

　　丁酸香叶酯作为应用最频繁的萜类香料之一,被广泛用于食品、药物、香水和化妆品调配中。工业上目前应用的丁酸香叶酯化学合成法有明显缺点,酶法合成具备反应专一、反应条件温和以及产物分离容易等特点,具有诱人的应用前景。本文研究用褶皱假丝酵母脂肪酶（Candida rugosa Lipase,CRL）在有机溶剂中催化合成丁酸香叶酯。首先用液相色谱分离合成的反应产物,通过FT-IR,NMR进行结构表征,确定产物为丁酸香叶酯,并建立了用GC测定产物浓度的分析方法。接着,通过单因素实验对游离酶的催化反应条件进行了优化,确定最佳反应条件为:溶剂正庚烷,加酶量9 mg/m L,分子筛添加量10 mg/mL,底物酸醇摩尔比1:1.5,反应时间3.5 h。在以上条件下,游离CRL催化丁酸香叶酯的酯化率达到90.7%。为深入理解CRL在有机相中催化合成丁酸香叶酯的反应机理,进行了动力学研究,明确该反应机理符合Ping-Pong Bi-Bi机制,香叶醇与丁酸都对CRL有竞争性抑制作用。根据非线性模拟得到动力学参数,进一步描述了反应机理。从实际应用考虑,对CRL进行固定化。选择阳离子交换树脂D151作为固定化载体,最... 

【文章来源】：江南大学江苏省 211工程院校 教育部直属院校

【文章页数】：52 页

【学位级别】：硕士

【文章目录】：
摘要
Abstract
1 绪论
    1.1 丁酸香叶酯的酶法合成
        1.1.1 丁酸香叶酯的功能和来源
        1.1.2 丁酸香叶酯的合成方法
        1.1.3 脂肪酶概述
        1.1.4 脂肪酶的固定化
        1.1.5 脂肪酶催化合成丁酸香叶酯的研究进展
    1.2 非水相体系中脂肪酶的催化动力学
        1.2.1 非水相体系中脂肪酶作用的特点
        1.2.2 脂肪酶的结构
        1.2.3 脂肪酶的“盖子”
        1.2.4 脂肪酶催化酯化反应的动力学
    1.3 酶催化连续反应
        1.3.1 搅拌式反应器
        1.3.2 固定床反应器
        1.3.3 流化床反应器
        1.3.4 膜式反应器
        1.3.5 连续反应器的工业应用现状
    1.4 立题背景和意义
    1.5 本课题的主要研究内容
2 实验材料与方法
    2.1 材料与设备
        2.1.1 实验材料与试剂
        2.1.2 实验设备
    2.2 实验方法
        2.2.1 游离酶合成丁酸香叶酯
        2.2.2 丁酸香叶酯的分离鉴定
        2.2.3 气相色谱定量检测丁酸香叶酯
        2.2.4 CRL催化合成丁酸香叶酯的动力学研究
        2.2.5 脂肪酶的固定化
        2.2.6 固定化酶的酶学性质
        2.2.7 丁酸香叶酯的连续合成
3 结果与讨论
    3.1 产物的分离、表征与定量测定
        3.1.1 FT-IR鉴定
        3.1.2 NMR鉴定
        3.1.3 气相色谱法定量测定
    3.2 游离褶皱假丝酵母脂肪酶催化合成丁酸香叶酯的条件优化
        3.2.1 溶剂的选择
        3.2.2 CRL与Novozym435的比较
        3.2.3 加酶量对酯化反应的影响
        3.2.4 分子筛添加量对酯化反应的影响
        3.2.5 底物摩尔比对酯化反应的影响
        3.2.6 最适条件结果验证
    3.3 非水相体系中褶皱假丝酵母脂肪酶催化酯合成的反应机制及动力学
        3.3.1 反应初速率的确定
        3.3.2 竞争性抑制作用的确定
        3.3.3 反应动力学方程的确定
    3.4 褶皱假丝酵母脂肪酶的固定化
        3.4.1 固定化载体的选择
        3.4.2 固定化时间对固定化率的影响
        3.4.3 酶液浓度对固定化效果的影响
        3.4.4 pH对固定化效果的影响
        3.4.5 温度对固定化效果的影响
        3.4.6 最适固定化条件结果验证
    3.5 固定化酶的酶学性质
        3.5.1 固定化酶的最适反应温度
        3.5.2 固定化酶的热稳定性
        3.5.3 固定化酶的重复使用稳定性
    3.6 丁酸香叶酯的连续合成
        3.6.1 临界流化速度的估算
        3.6.2 床层膨胀比的确定
        3.6.3 平均停留时间对连续反应酯化率的影响
        3.6.4 底物浓度对连续反应酯化率的影响
        3.6.5 最适条件结果验证
        3.6.6 丁酸香叶酯的工业分离方法初探
主要结论与展望
    主要结论
    展望
致谢
参考文献
附录Ⅰ:丁酸香叶酯H谱
附录Ⅱ:丁酸香叶酯C谱
附录Ⅲ:作者在攻读硕士学位期间发表的论文


【参考文献】：
期刊论文
[1]固定化酶的研究进展及其在食品工业中的应用[J]. 侯瑾,李迎秋.  江苏调味副食品. 2017(01)
[2]离子交换树脂共固定葡萄糖氧化酶-过氧化氢酶[J]. 毕春元,任婷月,张金玲,杜祎,李敬龙.  食品与发酵工业. 2015(07)
[3]肥料中胺鲜酯的气相色谱分析[J]. 姚莎,陈萌,谌芳,熊宝林.  云南化工. 2015(03)
[4]气相色谱法测定10种水果基质中唑酮草酯残留量[J]. 董茂锋,白冰,宋卫国,王伟民,周昌艳,邢增涛.  农产品质量与安全. 2014(06)
[5]膜与膜反应器:现状、挑战与机遇[J]. 邢卫红,汪勇,陈日志,金万勤.  中国科学:化学. 2014(09)
[6]脂肪酶的分子结构及应用研究进展[J]. 韦宇拓,滕昆.  广西科学. 2014(02)
[7]低温脂肪酶的分离纯化及酶学性质[J]. 王春雨,迟乃玉,张庆芳,窦少华.  食品与生物技术学报. 2013(08)
[8]褶皱假丝酵母脂肪酶催化反应条件的研究[J]. 陈贵佺,郑二丽.  现代食品科技. 2013(04)
[9]固定化脂肪酶的制备及其酶学性质的研究[J]. 刘娟,杨楠楠,姜爱莉.  中国油脂. 2013(01)
[10]上升流式生物流化床反应器膨胀行为的数学建模与分析[J]. 姜虹,李峰.  西安工业大学学报. 2012(09)

博士论文
[1]非水相系统中脂肪酶催化酯化反应的研究[D]. 郭诤.天津大学 2004

硕士论文
[1]非水相体系中Y.lipolytica脂肪酶催化合成丙酸香叶酯的研究[D]. 唐静.江南大学 2017
[2]类水滑石固定化脂肪酶的制备及性质研究[D]. 董丽君.北京化工大学 2014
[3]皱褶假丝酵母脂肪酶LIP1在毕赤酵母中的高效表达与高密度发酵研究[D]. 肖潇.华中科技大学 2013
[4]脂肪酶非水相合成植物甾醇酯及其动力学研究[D]. 刘虹蕾.江南大学 2012
[5]漆酶反应器的研究与开发[D]. 魏江浪.陕西科技大学 2012
[6]磁性纳米载体的制备及其固定化脂肪酶催化性能研究[D]. 冯超.中南林业科技大学 2011
[7]固定化粪链球菌连续生产L-瓜氨酸[D]. 赵艳杰.北京化工大学 2010
[8]有机相脂肪酶催化合成葡萄糖酯的研究[D]. 李霞.江南大学 2008
[9]脂肪酶固定化及其应用研究[D]. 虞英.江南大学 2007
[10]树脂固定化木聚糖酶及其酶解动力学研究[D]. 崔建涛.河南农业大学 2007



本文编号：3303217