脂肪酶合成糖酯的催化作用研究

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糖酯是一种优良的非离子型生物表面活性剂,由于其无毒并且能够完全生物相容的特点被广泛应用于食品、化妆品、清洁剂和医药行业。自1984年Klibanov等发现脂肪酶在有机溶剂中有催化酯交换反应的活性以来,非水酶学获得了很大发展,越来越多的人涉及到这些方面的研究。本文采用脂肪酶Novozym-435分别催化10-十一碳烯酸(10-undecylenic acid,UA)与葡萄糖和木糖在有机溶剂中分别合成了葡萄糖酯和木糖酯,因为10-十一碳烯酸末端有双键,采用K2S2O8为化学引发剂合成了含糖聚合物。并考察了糖酯和含糖聚合物在实际中的应用。   本研究以葡萄糖和木糖为原料,在脂肪酶的催化作用下与10-十一碳烯酸直接酯化,在非水相体系中采用单因素法和正交试验法对反应条件进行了优化,得出了反应的最佳条件,用FTIR、HPLC、MS、NMR和TLC等手段对分离纯化后的产物葡萄糖酯和木糖酯进行表征,确定了葡萄糖酯和木糖酯的具体结构。   1、在合成葡萄糖酯的研究中,分别利用单因素法对反应溶剂、反应温度、反应原料摩尔比、分子筛加入量、酶的加入量和酶的重复利用等因素进行了考察,确定了对反应影响比较大的几个因素,通过正交试验确定了此反应的最佳条件的摩尔比为2:1、温度为50℃、分子筛用量为5.6 mg/mL、加酶量为10 mg/mL。在最佳条件下,糖酯的产率达到了92.98%。   2、在合成木糖酯的研究中,利用单因素和正交法结合的试验方法进行研究,分别考察了反应摩尔比、分子筛加入量、酶添加量、反应时间和酶的重复利用几个因素,确定了此反应的最佳条件为摩尔比为2:1、温度为65℃、分子筛用量为4.8 mg/mL、加酶量为20 mg/mL。在最佳条件下,糖酯的产率达到了81.25%。   3、将葡萄糖酯产物通过硅胶柱分离纯化后,通过采用K2S2O8作为化学引发剂,控制反应时间和引发剂浓度得到具有理想分子量和分子量分布的葡萄糖基聚合物。将制得的葡萄糖基聚合物通过复凝聚法与非诺洛芬钙制成载药微球,通过正交试验优化制备微球的条件,其最佳条件为:葡萄糖基聚合物与海藻酸钠的质量比为1:2,成球pH值为3,搅拌速度为400rpm,成球温度为45℃。按此最佳条件制成载药微球,测定其平均药物包封率为(73.74±3.12)%。将载药微球放入人工肠液中进行释放研究,在释放24h后释放度接近90%,微球释药效果明显。   4、进行了葡萄糖酯在抑菌方面的研究,结果发现葡萄糖酯对白假丝酵母菌、大肠杆菌、枯草芽孢杆菌、金黄葡萄球菌、变形杆菌具有良好的抑制作用,其最低抑菌浓度分别为10 mg/mL、4 mg/mL、3 mg/mL、4 mg/mL、3 mg/mL,抑菌效果良好。   酶法合成糖酯反应条件温和,能耗少,对环境污染小等优点,使其成为近年来研究的热点。因为本研究中采用的是末端具有活泼双键的10-十一碳烯酸为酰化试剂,因此提供了聚合的可能条件,通过对单酯的聚合以及糖基聚合物的应用,扩大了糖酯的应用范围。10-十一碳烯酸具有抑菌的效果,本研究也同样考察了合成的糖酯对抑菌方面的研究,体外抑菌效果明显,为其在以后的应用方面的研究打下了基础。
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