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脂肪酶催化合成维生素A乳酸酯的研究

姜艳军  
【摘要】:维生素A乳酸酯是一种重要的添加剂,在化妆品、医药及其它化工行业有广阔的应用前景和巨大的市场潜力。酶法合成维生素A脂肪酸酯具有反应条件温和、催化效率高、能耗低等特点。 首先对催化合成维生素A乳酸酯反应的酶进行了筛选,确定了脂肪酶Novozym435作催化剂。对有机溶剂体系中酶促合成维生素A乳酸酯的反应条件如温度、酶用量、底物摩尔比等进行了优化,得到了最佳反应条件。在5mL混合溶剂(叔丁醇/正己烷(v/v)=3:2)中,0.167g维生素A醋酸酯和0.150g乳酸在25mg脂肪酶Novozym 435催化下,在35℃、150r/min下反应6h,产率可以达到52.19%,固定化酶可连续使用5次以上,产率仍达45%以上。 其次,采用响应曲面法,考察了反应时间、反应温度、脂肪酶浓度、乳酸浓度及摇床转数所组成的五因素中心组合设计对酯化的影响。并建立了相应的数学模型。 最后,研究了酯化的动力学,反应符合米氏方程,属于双底物抑制的双乒乓机制。首次应用响应曲面法建立了转酯反应的动力学模型,找到了动力学常数与反应参数之间的关系式: K_(ma)/V_(max)=(?)Y/(?)(1/[A])~*V_(max)=(-0.07385+0.00188~*x_2+0.00382~*x_3)/(190.55210-10.10786x_3+0.14583x_3~*x_3) K_(mb)/V_(max)=(?)Y/(?)(1/[B])~*V_(max)=(0.39541+0.00188~*x_1-0.01249~*x_3)/(190.55210-10.10786x_3+0.14583x_3~*x_3) 为了验证该模型的正确性,用传统的方法建立了动力学模型,并且比较了三个不同温度下(27℃;35℃;38℃)的V_m,K_(ma),K_(mb)值,吻合较好。


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