酵母展示型脂肪酶催化合成辛烯基琥珀酸淀粉酯和糖脂

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本文首先对脂肪酶、酵母展示技术、糖脂、辛烯基琥珀酸淀粉酯及其在各行业中的应用等概念作了系统的文献综述,为之后的实验操作奠定理论基础。本实验尝试采用一株由实验室构建经展示表达脂肪酶的酵母进行催化合成糖酯的研究。在实验研究部分,首先对全细胞脂肪酶冷冻干燥的保护剂进行了正交优化,得到复合冻干保护剂,即脱脂乳10%,海藻糖6%,维生素2%,谷氨酸钠1.5%,使得冷干后的相对酶活可达88.32%;其中冷冻干燥过程的中,脱脂乳对酶活影响最大,其次维生素C,影响最小的是海藻糖。通过水解活性的测定对全细胞脂肪酶的酶学特性进行考察发现,其热稳定性良好,在50℃保温6h后仍有50%以上的酶活;最适温度和pH值分别是40℃和pH6.5。同时,分析其酯化和水解的相关性,得出脂肪酶所催化的各种反应可能共享同一个活性中心。全细胞脂肪酶在淀粉半固定状态下,可催化辛烯基琥珀酸淀粉酯的合成。糊化的温度与时间、脂肪酶与OSA的加入量、反应pH值、温度与时间对淀粉酯取代度与反应效率有不同的影响。基于单因素试验结果,进行正交试验得到酯化最优组合为:吸水处理15分钟,反应温度40℃,脂肪酶和OSA的加入量分别是0.6%和8%,反应时间30分钟,可制得取代度为0.023的淀粉酯。通过现代分析技术证实,辛烯基琥珀酸基团以酯键的形式与淀粉分子相连;晶体结构未发生改变;淀粉颗粒的表面结构和形状遭到严重破坏。合成的辛烯基琥珀酸淀粉酯与原玉米淀粉相比,常温下凝沉性能升高,透明度增加,乳化稳定性能良好。全细胞脂肪酶在其他糖脂合成中的应用,分别在叔丁醇与丙酮的溶剂体系中,催化合成蔗糖月桂酸酯与葡萄糖月桂酸酯,并采用薄层色谱,对反应混合物进行探索性地初步分离鉴定。分离葡萄糖月桂酸酯的展开剂为:甲苯:乙酸乙酯:甲醇:水=10:40:4.5:1.0时,各组分的Rf值差别均较大,分离效果较好;而分离蔗糖月桂酸酯,采用文献方法(氯仿:甲醇:冰乙酸:水=81:9:8:2)。较传统化学法合成,显著降低了反应温度,抑制副产物的生成。且由于脂肪酶牢固地通过化学作用固定于细胞表面,其操作稳定性及耐热性,重复利用性等都得到了提高。
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