探析固定化脂肪酶催化合成油酸丁酯的研究

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1、北京化工大学硕士学位论文固定化脂肪酶催化合成油酸丁酯的研究姓名：李征申请学位级别：硕士专业：化学工程指导教师：张卫东20090604北京化T火学硕f：学位论文固定化脂肪酶催化合成油酸丁酯的研究摘要作为一种重要的有机精细化工产品，油酸丁酯在多个领域有着广泛的应用。目前，商品化油酸丁酯多是通过化学方法合成的，生产过程中存在反应条件剧烈、环境污染大、产品品质低等缺点。本论文在前期探索的基础上，开展了固定化假丝酵母脂肪酶(Candidasp．1619)催化合成油酸丁酯的研究，主要研究结果如下：(1)载体选择研究表明，在疏水聚四氟乙烯(PTF

2、E)／无纺布复合膜、PTFE疏水膜、聚偏氟乙烯(PVDF)膜，亲水PTFE／无纺布复合膜、亲水PTFE／壳聚糖(CS)复合膜5种不同结构的固体膜中，疏水PTFE／无纺布复合膜的负载量和酶活较高。在酶液浓度10mg·mL～，戊二醛浓度O．5％，交联时间2h的条件下可得到活性最高的固定化酶，此时酶蛋白负载量为0．082mg·cm-2，固定化酶活为2．660U．cm-2．(2)疏水PTFE／无纺布复合膜固定化假丝酵母脂肪酶的性能分析显示，酶的热稳定性、pH稳定性和操作稳定性都得到了显著提高；重复催化水解橄榄油7次后，残余活性为66％。固定

3、化酶的反应动力学常数测定表明，固定化酶表观米氏常数和最大反应速度较之游离酶增大，这说明固定化酶对底物的亲和力较游离酶要弱，但单位时间内的固定化酶催化效果要优于游离酶，同时固定化酶的半衰期较之游离酶明显提高，为游离酶的15倍。(3)以疏水PTFE／无纺布复合膜固定化假丝酵母脂肪酶催化合成北京化T大学硕f：学位论文油酸丁酯。结果表明，与游离酶催化相比，固定化酶将反应稳定时间缩短了1倍以上。温度对固定化脂肪酶催化反应的影响较小，且在60。C的高温条件下固定化脂肪酶仍可以保持87％的高转化率，而游离酶在60。C条件下转化率仅为37％。在本实

4、验条件下，最佳的反应条件为：给酶量50U，转速200r／rain，醇酸摩尔比l，底物油酸浓度为O．12mol·L～，反应温度37。C，反应时间2h，得到油酸丁酯的转化率为90％。固定化脂肪酶催化合成油酸丁酯的重复性试验表明，催化反应18批后，转化率仍可保持73％，达到了较好的催化效果，使脂肪酶的重复利用率得到显著提高。(4)在摇瓶实验的基础上设计了填充柱式反应器，进行了固定化酶催化合成油酸丁酯的循环工艺操作。结果表明，随着流量的增加，停留时间缩短，对应的转化率降低。流量为25mL·min。时，停留时间为2．1min，反应2．5h转化

5、率为74％。实验过程中脱水对转化率提高有积极的作用。关键词：脂肪酶，油酸丁酯，固定化酶，酯化，填充床反应器北京化丁人学硕I：学位论文IMMoBILIZATIoNoFLIPASEANDITSSTUDYONSYNTHESISOFBUTY’LOLEATEABSTI认CTAsanimportantfinechemicalproduct，n-butyloleatehasbeenextensivelyusedinmanyfields．However,presentlythecommercialn-butyloleatewaschemically

6、synthesized，whichhadmanydisadvantages，suchasviolentreactionconditions，environmentalpollutionandpoorproductquality．Inordertoovercometheshortcomingofchemicalmethodinsynthesizingn-butyloleate，immobilizedCandidasp．1ipaseswasusedasbiocatalysttoinvestigateitsfeasibilityandin

7、fluencefactorsinsynthesizingn-butyloleate．Themainresultsasfollowed：1．Inordertoovercomeshortcomingoffreelipaseinapplication，lipaseimmobilizationWascarriedout，andeffectsofsupportstructurecharactericsandimpactfactorswerealsoinvestigated．Theresultsindicatedthathydrophobicp

8、olytetrofluorothylen(PTFE)withadhesivebondedfabric(HPF)membranewasthemostsuitablecarderamongthreekindsofmembrane．Comp