脂肪酶催化制备中碳链结构脂和阿魏酰结构磷脂

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1、Ⅲ川㈣洲舢洲川㈣舢Ⅲ’Y2593092大连理工大学学位论文独创性声明作者郑重声明：所呈交的学位论文，是本人在导师的指导下进行研究工作所取得的成果。尽我所知，除文中已经注明引用内容和致谢的地方外，本论文不包含其他个人或集体已经发表的研究成果，也不包含其他已申请学位或其他用途使用过的成果。与我一同工作的同志对本研究所做的贡献均已在论文中做了明确的说明并表示了谢意。若有不实之处，本人愿意承担相关法律责任。学位论文题目：麈应鳖催丝剑叠主毯链坌抱魔狸匦夔醛结抱盛廑作者签名：继日期：■丛L年—L月丝日大连理工大学博士学位论文摘要中碳链结构脂具有供

2、能及时，改善人体对长碳链脂肪酸的吸收，满足人体对必需脂肪酸的需求，弥补长碳链甘三酯和中碳链甘三酯的缺陷等优点，其为制备肠道药品和肠胃营养品脂肪乳的重要原材料。中碳链结构脂特殊的脂肪酸定位分布，传统的化学催化剂难以胜任其制备工作，脂肪酶以其具有位置选择性、反应条件温和等优点成为制备中碳链结构脂的重要生物催化剂。但目前报道的酶法制备中碳链结构脂方法中存在脂肪酶价格高，底物侵蚀脂肪酶致其失活和批式反应中原料及能耗大等缺陷。本文主要针对以上存在的问题进行了如下研究。阿魏酸(Ferulicacid，FA)是一种天然的抗氧化剂，具有清除自由基、保

3、护细胞、抑制血栓素释放、抗癌、抗菌消炎等功能，广泛应用于食品、医药及化妆品等领域。但由于FA在油相和水相体系中的溶解度都较低，很难渗透进入生物脂质层发挥作用，因此FA衍生物的制备成为热点问题。磷脂是细胞膜的基本组成成分，对维持细胞的通透性和细胞内氧的传递起着重要作用。若将FA分子结合到磷脂分子上，可以有效解决其生物利用度低的问题，同时可以保证FA的生理活性不受影响。由于FA和磷脂均为热敏性物质，本文利用脂肪酶催化制备阿魏酰结构磷脂(FLPs)，同时对其合成路线、反应介质的选择、结构表征及反应条件的优化进行了研究。在无溶剂体系下，选择以

4、中碳链脂肪酸(辛酸、癸酸)为酰基供体、以LipozymeRMIM为最佳生物催化剂制备中碳链结构脂。基于目标产物的特定要求(如配方FE73403)，考察了不同反应条件，包括脂肪酸摩尔比、底物摩尔比、反应温度、加酶量、酶的重复利用次数，对脂肪酸插入率的影响。在反应条件为辛酸、癸酸摩尔比4：1，底物(酸／大豆油)摩尔比6：1，温度55oC，加酶量7wt％(以总底物质量计)，反应4h可达到目标配方FE73403的要求，并且酶可以重复利用12次以上。用分子蒸馏法对产品进行了分离纯化，分馏产品的甘三酯含量达90％以上，羟值为9．71，脂肪酸组成及

5、sn．2脂肪酸组成符合目标配方FE73403要求。另外，对该反应的反应动力学及反应机制进行了研究。反应的活化能为21．1kJ／mol，酶促反应动力学参数‰和‰分别为2．28mol／L和18．52mol／(L×min)。为了降低底物对固定化脂肪酶载体的侵蚀，增加脂肪酶的催化活性，建立了新的反应体系，以实验室自制中碳链脂肪酸乙酯(纯度达90％以上)为酰基供体、以价格便宜的脂肪酶LipozymeTLIM为生物催化剂制备中碳链结构脂。基于目标配方FE73403，考察了不同反应条件，包括脂肪酸乙酯摩尔比、底物摩尔比、反应温度、加酶量，对脂肪酸插

6、入率的影响。在反应条件为辛酸乙酯、癸酸乙酯摩尔比3：1，底物(乙酯／大豆油)脂肪酶催化制备中碳链结构脂和阿魏酰结构磷脂摩尔比6：1，反应温度60oC，加酶量13wt％(以总底物质量计)，反应可较快达到目标配方FE73403的要求。同时考察了脂肪酶的重复利用次数，当反应进行12批次(每批次12h)时，脂肪酶的活力降低明显，该酶稳定性有待进一步提高。该反应的活化能为30．1kJ／mol，酶促反应动力学参数‰和‰分别为4．02mol／L和4．94mol／(Lxmin)。为了有效解决批式反应中原料、能耗大及生产能力低等问题，本文利用中碳链甘三

7、酯(MCT)为酰基供体，设计并组装了固定床连续反应装置，优化了连续法制备中碳链结构脂的工艺参数，对脂肪酶的稳定性进行了考察，并用不同极性的溶剂(丙酮、异丙醇、叔丁醇和异丁醇)处理使用过的脂肪酶，对酶的循环使用进行了研究。通过批式反应中比较了两种酶的催化性能，尽管LipozymeRMIM的sn．1，3位专一性较好，但LipozymeTLIM具有明显的价格优势，后续研究采用价格低廉的脂肪酶LipozymeTLIM。连续反应最佳保留时间及反应温度为30．40min和55oC，在此条件下，连续反应204h后，LipozymeTLIM酶活损失较

8、大，经丙酮处理后，该酶至少可循环使用四批次，可使反应的转酯化度从40％提高至55％左右。本文初步建立了以磷脂酰胆碱(PC)与阿魏酸乙酯(EF)为底物脂肪酶催化制备FLPs的反应体系以及定性定量分析产物的方法，开发了一条两