论文部分内容阅读
α-苯乙醇和硝基烷烃是重要的有机合成中间体，可分别由苯乙酮和硝基烯烃的不对称还原制备，其中生物还原方法简便可行、条件温和、污染小，近年来广泛应用。然而，苯乙酮和硝基烯烃的生物还原过程也存在底物水溶性差、底物毒性大、菌体重复利用水平低等缺点和难题。纳米乳液作为一种热力学稳定体系，能够增大水不溶性物质的溶解度，并提高其生物利用度，本研究希望将其应用于苯乙酮和硝基烯烃的生物转化过程中，以期解决两者在生物转化过程中所遇到的难题，从而实现转化率和对映体过量值的提高。本文系统探讨了在苯乙酮和硝基烯烃的生物转化过程中引入纳米乳液技术的可行性和实用性。选用粘红酵母作为苯乙酮转化菌种，并优化了转化条件：底物浓度应小于50mmol/L；最佳菌种添加量、反应时间、反应温度、PH值、摇床转速分别为100g/L、48h、30℃、7.0、200rpm。利用自发乳化法制备苯乙酮纳米乳液，并将其进行生物转化，结果显示，与磷酸盐缓冲液中的反应相比，纳米乳液中的转化率、生物量、耗糖率、菌体重复利用率等数值均明显升高，两者之间的最大差值分别为35%、30g/L、13%、15%；纳米乳液中产物的e.e.值可达90%以上；纳米乳液中的细胞死亡率明显低于磷酸盐缓冲液，最大差值可达7.5%。选取1-苯基-2-硝基丙烯作为硝基烯烃类化合物的代表物质，利用面包酵母将其还原，转化的最佳条件为：最佳底物浓度、菌种添加量、反应时间、反应温度分别为10mmol/L、150g/L、36h、30℃。利用高压匀质法制备1-苯基-2-硝基丙烯纳米乳液，并加入面包酵母还原，结果显示，与磷酸盐缓冲液中的反应相比，纳米乳液中转化率可高出22%，反应达到平衡的时间缩短了大约12h，细胞死亡率最多降低7%，重复利用时的利用率可高出19%；纳米乳液中的e.e.值则高达90%以上。实验结果表明，在苯乙酮和硝基烯烃的生物转化过程中，纳米乳液技术的引进减轻了底物对细胞的毒害，提高了转化率，维持了较高的对映体选择性，加快了反应进程，利于菌体的重复利用。本研究理念先进、方法新颖、创新性较强，为纳米乳液技术在生物转化领域的应用提供了一定的借鉴和参考。