《用於酶促合成脂肪酸糖酯的新型離子液體體系研究》是依託深圳大學，由楊縝擔任項目負責人的面上項目。
基本介紹
- 中文名：用於酶促合成脂肪酸糖酯的新型離子液體體系研究
- 項目類別：面上項目
- 項目負責人：楊縝
- 依託單位：深圳大學
項目摘要,結題摘要,
項目摘要
脂肪酸糖酯化合物是一類套用廣泛、綠色環保的生物表面活性劑。本項目擬把溶劑設計和酶的選用及固定化兩方面結合起來，建立一個高效、綠色的酶法合成糖酯的反應體系。一方面，依據離子液體設計的新理念來設計兩類新型的綠色離子液體（銨鹽/鏻鹽離子液體與深度低共熔溶劑體系）作為反應介質；另一方面，開發國產的擴展青黴脂肪酶及其交聯聚集的無載體固定化技術，並以此固定化酶作為催化劑。以脂肪酶催化糖酯合成為實例，研究分析離子液體的結構組成對反應物溶解度以及酶的催化活性、穩定性的影響及制約作用，探討酶催化在深度低共熔溶劑體系中的套用及基本作用原理，為離子液體的理性設計提供理論和實驗依據。此項研究對糖酯的綠色合成、新酶的套用開發、以及綠色離子液體的理性設計及其對生物催化的作用機制研究，無論在理論上還是在套用上都具有重要意義。
結題摘要
脂肪酸糖酯化合物是一類套用廣泛、綠色環保的表面活性劑，其酶法合成比化學法合成有著不可比擬的優越性。本項目旨在以新型離子液體和低共熔溶劑作為反應介質，通過溶劑的設計、酶的篩選及其固定化，建立一個高效、綠色的酶法合成糖酯的反應體系。工作包括以下五個方面： （1） 低共熔溶劑（DES）的研究： 通過研究24種DES對兩種酶（PEL和HRP）的活性、穩定性和結構的影響，證明了DES可以使酶的活性和穩定性大大增加，這與其陰陽離子、氫鍵供體以及兩者之間的摩爾比相關。生物毒性和生物降解實驗表明，DES能不同程度地抑制各種生物的生長，並不是所有DES都是可生物降解的。此項工作對如何選擇生物安全和可降解的DES為酶催化服務提供了非常重要的信息。 （2） 離子液體的結構、性質與酶活性之間的關係： 分析了16種離子液體的組成和結構與其各種溶劑性質之間的關係，以及這兩者與脂肪酶催化脂肪酸糖酯合成轉化率之間的制約關係。結果顯示，由疏水性陽離子和親水性陰離子組成的離子液體作為反應介質有利於酶促糖酯合成反應的進行，其中以[HMIm][TfO]為最佳。 （3） 酶法脂肪酸糖酯合成反應體系的最佳化： 脂肪酸糖酯用兩種反應（酯化反應和轉酯化反應）在兩種脂肪酶（Novozym 435和Lipozyme TLIM）的催化下進行合成。最佳反應介質是[HMIm][TfO]/叔戊醇的雙溶劑體系。回響面法最佳化使生產效率分別提高到796.6 μmol/h/g和397.5 μmol/h/g，均大大高於文獻報導值。用甲基葡萄糖苷比葡萄糖轉化率高，脂肪酸鏈越長轉化率越高。糖酯產物的結構得到證實。米麴黴脂肪酶（AOL）催化轉酯化反應生成葡萄糖月桂酸酯也在叔戊醇體系進行了回響面法最佳化。 （4） 作為溶劑／催化劑的離子液體： 醋酸季銨鹽離子液體既可以充當糖酯合成的反應介質，還具有催化活性，且其活性隨季銨鹽上烷基鏈長增加而增加。提出了一個合理的反應機制進行解釋。 （5） 脂肪酶的固定化 研究了一種新的酶固定化方法：用長鏈疏水基團和磺酸基團共同結合在惰性載體上，用以固定三種脂肪酶（CALB, TLL, AOL），並用於催化糖酯合成。
