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糖酯是重要的非离子型表面活性剂,是糖与脂肪酸发生酯化反应而生成的一类有机物的总称。具有无毒、无臭、无刺激和可生物降解,HLB值范围广(1-16),并且具有分散润滑、乳化、起泡、调节粘度、防止老化、抑菌性等作用,因此在食品、日用化工和医药等领域有着广泛的用途和良好的发展前景,从而使其开发越来越受到学者的关注。目前国内外糖酯的合成停留在实验室小试反应体系,脂肪酶的成本高,有毒溶剂(DMSO,DMF,吡啶)的使用导致难纯化,限制了其在食品、医药的应用,转化率不是很高,距离工业化生产要求还有一段差距。本实验采用基于酵母表面展示技术得到的脂肪酶,用于在有机相中合成糖酯,具有固定化酶的特点及优点,制备简单,易于回收与再生利用,成本较低、可重复利用,使酶法合成糖酯前景广阔。本课题着重于从减少有毒溶剂的使用,提高转化率着手,采用底物修饰的方法来提高毕赤酵母展示CALB催化糖酯合成,并对其规模进行方法放大,为反应器的设计及连续规模化生产提供必要信息。对底物进行修饰增强底物的溶解性和疏水性。糖与丙酮形成缩醛的形式,比没有修饰的单糖具有更好的疏水性,从而提高产率。在丙酮修饰葡萄糖的缩醛形式1,2-O-异亚丙基-α-D-呋喃型葡萄糖(IpGlc)为酰基受体的反应体系中,比较不同酰基供体(月桂酸、肉豆蔻酸、棕榈酸和硬脂酸)的影响。然后以月桂酸为例,考察有机溶剂种类、毕赤酵母表面展示CALB种类、酶的添加量、底物摩尔比、分子筛的添加量、初始水活度以及温度等影响酯化反应的因素来考察。最佳反应体系为:1,2-O-异亚丙基-α-D-呋喃型葡萄糖(IpGlc)0.5mmol,月桂酸2.5mmol,GS115/GCW21-42-CALB0.3g,4分子筛0g,初始水活度aw=0.11,5mL丙酮,50℃,200rpm,60h。1,2-O-异亚丙基-α-D-呋喃型葡萄糖月桂酸酯(IpGlc-C12)的转化率90%,与商品酶Novozymes435的催化效率(89.79%)持平,但是在反应速率上还是和商品酶有一定差距,相比较没有进行修饰的葡萄糖作为底物时,转化率仅为25.46%,有了明显的提高。烷基糖苷也是一种很好的底物修饰类型,而且其本身就是表面活性剂,再将其进行糖酯合成的产物不必进行去修饰,可以直接应用于各个行业。而且此类化合物是重要的候选糖类药物。采用不同链长的糖苷作为底物合成糖酯,发现甲基葡萄糖苷为底物时,合成糖酯转化率最大。以甲基葡萄糖苷为底物修饰类型,考察了影响酯化反应的常见因素。最佳反应体系为:甲基葡萄糖苷0.5mmol,月桂酸1.5mmol,GS115/GCW21-42-CALB0.2g,4分子筛0.2g,初始水活度aw=0.6,5mL乙腈,50℃,200rpm,72h,甲基葡萄糖苷月桂酸酯的转化率89.2%。由于葡萄糖肉豆蔻酸酯是一种性能类似于葡萄糖月桂酸酯的表面活性剂,因此将1,2-O-异亚丙基-α-D-呋喃型葡萄糖肉豆蔻酸酯(IpGlc-C14)的反应规模扩大至2L体系,在批次搅拌式反应器中,对影响规模化反应的重要因素-水分的控制,主要从反应体系外部(4分子筛的添加量)和脂肪酶自身水分含量(毕赤酵母展示CALB的喷干温度)进行考察。最佳条件:4分子筛40g/L,GS115/GCW21-42-CALB的喷干温度95℃。并对脂肪酶进行重复利用,2L体系和5L体系下合成IpGlc-C14分别达到第一批的80.3%(8批)和85.35%(5批)。毕赤酵母表面展示CALB重复使用的数据说明:毕赤酵母表面展示脂肪酶可以重复利用,此实验具有可放大重复操作性。经丙酮修饰的葡萄糖酯化后得到的产物需通过水解除去糖环上的丙酮基团得到了糖酯。不同的去修饰条件(三氟乙酸,甲酸,盐酸、冰乙酸)比较,用70%的三氟乙酸对产物IpGlc-C14进行异亚丙基的去修饰,葡萄糖肉豆蔻酸酯得率为95.63%。