试析油-水两相体系中包衣酶催化水解反应

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1、天津大学硕士学位论文油—水两相体系中包衣酶催化水解反应姓名：丁辉申请学位级别：硕士专业：化学工程指导教师：吴金川20021201中文摘要用表面活性剂包衣酶催化有机介质中的反应是近年来酶工程领域的新技术。酶分了经包衣后可溶解在大部分有机溶剂中，从而使疏水性底物的酶促反应均相进行，避免了酶与有机溶剂直接接触可能引起的失活和变性。合成了包衣用表面活性剂谷氨酸二烷基酯核糖醇，采用热乙醇滴加法对包衣酶的制备方法进行改进，包衣酶的活性较改良前提高了50％左右。以橄榄油水解为模型反应，系统地研究了包衣酶在有机溶剂一水两相体系中催化的水解反应，并与天然脂肪酶的催化活性作了对比。结果表明：异辛烷为最适

2、溶剂，水解反应的最适温度为30℃、pH为6．8，橄榄油为最适底物。包衣酶的最高活性达48．8mmol·min～·g～，为天然酶最大活性的1．8倍。在30℃的异辛烷中，包衣酶对水解反应的活性半衰期为9h，与天然酶在缓冲溶液中的半衰期接近。橄榄油水解反应符合米氏动力学方程，包衣酶的米氏常数K。仅是天然酶的一半，而最大反应速率则为后者的1，4倍。在30℃反应32h时，包衣酶催化的水解反应转化率约为50％，而天然酶仅为30％。首次在亲水性中空纤维膜反应器(截留分子量50000Da)中进行包衣酶催化的橄榄油水解反应。结果表明，膜对酶几乎全部截留，对橄榄油和油酸的截留率分别达91％年N82％，而

3、对甘油的截留率几乎为零。当油相和水相分别在膜内外侧循环反应12h时，包衣酶的转化率为60％，是天然酶转化率的2倍。关键词：表面活性剂，油一水两相体系，包衣，脂肪酶，有机溶剂，水解，膜反应器注：本课题为国际自然科学基金及教育部归国留学人员科研启动基金资助项目。——垒!!坚!璺一一———————————————_———————————_———-———————————————————_-_—_—————一一ABSTRACTCoati【lgenzymeswithsurfactantstomakethemsolubleandactiveinorganicsolventsisanoveltech

4、niquerapidlydevelopedinrecent10years．Thesurfactant．coatedenzymesaresolubleinawiderangeoforganicsolventsincludingsomepolarotAes，favorabletothereactionsofhydrophobicsubstratesinahomogenousenvironment．Thesurfactantlayeraroundenzymemoleculeseffectivelyprotectthemfrombeingdeactivatedordenaturedbydir

5、ectcontactwiththeorganicsolventsGlutamicaciddialkylesterribitolamidesweresynthesizedandusedtocoatthelipasefromCandidarugosa，Thepreparationofthesurfactant-coatedenzymewasimprovedbydissolvingthesurfactantsinhotethanolfollowedbyadditionintotheenzymesolutioninallultrasonicbath．Theactivityofthesurfa

6、ctant·coatedlipasepreparedinthiswaywasca150％higherthanthatpreparedfollowingtheoriginalmethodinliterature．Thesurfactant—coatedlipaseasahydrolyticcatalystinorganic—aqueoustwo-phasesystemwasinvestigatedusingthehydrolysisofoliveoilasamodelreaction．Theoptimalreactionconditionsshowisooctaneisthemosts

7、uitablesolventTheoptinanpHforpreparationofthecoatedtipaseis6．8andtheoptimalreactiontemperatureis30℃．Oliveoilwasprovedtobethemostsuitablesubstrateamongtheesterstested．Themaximumactivityofthesurfactant—coatedlipasereached48，8mmolaci