生物催化葡甘聚糖的可控降解反应和转酯化反应的研究

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1、摘要本研究利用生物催化法，对我国特有的植物可再生资源——魔芋葡甘聚糖(KGM)进行可控降解反应和转酯化反应的研究，可望为制备具有独特的生物、药理和表面活性的葡甘聚糖衍生物提供理论和实验依据，从而开辟天然／合成高分子改性和可再生资源利用的环境友好新途径。通过测定来自诺卡氏菌形放线菌的B．甘露聚糖酶MannanaseII、来自黑曲霉菌的D．葡聚糖酶Finizym以及和美酵素Hemicell在不同条件(pH、温度)的水介质中的酶活力，确定它们的最适温度分别为70℃、60℃和50。C，最适pH分别为8．0、5．0和7．0。综合

2、考虑各种因素，确定在分别用这三种酶以及来自嗜碱芽孢杆菌的B．甘露聚糖酶MannanaseI作生物催化剂时，在反应温度为30℃、反应介质为各个酶的最适pH、底物KGM的浓度为1．0％的条件下实旌酶催化KGM的降解反应。在此反应条件下，比较分析了在不同酶的催化作用下，在60min反应时间内，KGM降解反应体系的表观粘度和降解产物的特性粘数随反应时闯下降的情况。它们具有相同的变化趋势：在反应的初始阶段(0一10或20min)，KGM降解反应体系的表观粘度和降解产物的特性粘数快速下降；随着反应时间的延长，这种下降趋于平缓。对这

3、4种酶催化的KGM降解反应的机制和动力学的分析表明：Hemicell的催化效率高，在酶／底物用量比低至0．609mg／g(相当于0．049U／g)的情况下，也能够催化KGM的降解反应，是这4种可用于催化KGM可控降解的酶之中较适宜的生物催化剂。这一反应不仅具有很高的经济性，而且反应过程易于控制。以乙酸乙烯酯为酰基供体，研究了在非水介质中的生物催化KGM的酯合成反应。在相对简单的含微水的有机溶剂中生物催化KGM的转酯化反应时，尝试采用不同的酶作为生物催化剂，通过对转酯化反应产物的取代度的测定，综合评价了所用酶的催化能力。

4、实验结果表明：所选用的5种脂肪酶LipozymTL100L、LipasetypeVII、Novozym435、LipazymeTLIM、LipozymeRlvlIM和蛋白酶Alcalase都具有一定的催化KGM转酯化反应的能力；有机溶剂甲酰胺、丙酮和氯仿是进行生物催化KGM转酯化反应的较好的溶剂，可以用于进一步的研究中。对甲酰胺有机溶剂体系中的酶催化KGM转酯化反应的研究发现，将KGM预先溶于热的甲酰胺后，反应体系中存在着甲酰胺与KGM以及酰基供体与KGM之间的竞争反应，反应产物为末端含一CH0基团的KGM衍生物和KG

5、M脂肪酸酯的混合物。底物KGM的分子量对它的生物催化转酯化反应有影响。底物分子量较低者，反应较易进行，转酯化反应产物的取代度比底物分子量高者要高出O．1。本研究还对含有疏水性离子对的异辛烷体系中的生物催化KGM转酯化反应进行了初步的探索。华南理工大学硕士学位论文关键词：葡甘聚糖；生物催化；酶：可控降解；转酯化反应¨AbstractStudiesonthecontrollabledegradationandthetransesterificationofkonjacglucomarman(KGM)，arenewabler

6、esourcefromplantgrowinginChina，weremadebymeansofbiocatalysis．ItisexpectedtolayasolidtheoreticalandexperimentalfoundationforpreparingKGMderivativespossessinguniquebiological，pharmacologicalandsurfaceactivity,thusopeninganewenvironmentallyfriendlywaytothemodificat

7、ionofnatural／syntheticpolymersandtheutilityofrenewableresources．TheenzymeactivityofB—mannanasefromNocardioformanctinomycetes(MannanaseII)，B—glucanaseFinizymandacompoundenzymeHemicellweremeasuredunderdifferentconditions0H，temperature)．Theresultsshowthattheoptimum

8、pHforMannanaseII，FinizymandHemicellare8．0，5．0and7．0，respectively,andtheoptimumreactiontemperatureforthemale70"C、60。Cand50℃，respectively．Basedoncomprehensivelyconsider