华东理工大学 硕士 学 位 论 文第 工 页摘要本论文主要研究了 在非水相中 脂肪酶催化合成一种新型的 a - 经基酸衍生物 乳酸丙基葡萄糖糖昔酷.本论文主要分为三个部分。 第一部分研究了 完整细胞固 定化酶在无溶剂体系 中 转酷合成乳酸丙基糖昔醋， 对影响酶催化的 各种因素进行了 考察。 发现在一定 条 件下完 整细胞固 定化酶 可有效 取代N o v o z y m 4 3 5 ， 使 糖昔的 转化率 达7 3 % a第二部分探讨了在有机相体系中直接酷化合成乳酸丙基糖普酷， 系统考察了 反应体系中脂肪酶的种类， 溶剂， 固定化酶浓度， 底物浓度和反应温度等对反应 的影响。 结果表明， 高浓度的糖昔抑制酶的活性。 通过添加硅胶防止酶的活性位 点被糖昔饱和， 提高了 转化率和初速度; 同 时加入分子筛有效移去体系中的 水分，在最优反应条件下糖昔转化率达7 5 %0 ， 研究了乳酸和丙基糖昔醋化反应的动力学， 发现在一定条件下反应不 存在外扩散限制， 为动力学控制， 符合米氏方程乙 此 夕 卜。反应存在底物抑制， 底物浓度 对反 应速率的 影响 符合P i n g - P o n g 反 应机理，由 此 推导了 反 应动力学 模型， 并求 得 各 模 型 参 数 。 ) 夕 产 一 一关 键 词 : 乳 酸 丙 基 糖 普 酷 ; 乳 酸 ; 丙 基 葡 萄 糖 昔 ; 脂 肪 酶 ; 酶 法 合 成 少第 H页硕士 学 位 论 文 华东理工大学Ab s t r a c tP r o p y l g l y c o s i d e l a c t a t e , a n o v e l a - H y d r o x y A c i d s D e r iv a t iv e , w a s s y n t h e s i z e d i n n o n - a q u e o u s m e d i u m u s i n g如a s e a s b i o c a t a l y s t . D i ff e r e n t c a t a l y s t s a n d o r g a n i c m e d iu m w e r e i n v e s t ig a t e d t o o p t i m iz e t h e e s t e r i fi c a t i o n r e a c t i o n .I n t h i s t h e s i s , t h e s t u d i e s i n c l u d e t h r e e a s p e c t s . F i r s t , t h e c e ll - b o u n d e n z y m e m a d e i n o u r l a b w a s u s e d t o s y n t h e s i s o f p r o p y l g l y c o s i d e l a c t a t e b y t r a n s e s t e r i fi c a t i o n i n s o l v e n t - fr e e m e d iu m , w h i c h c o u l d r e p l a c e N o v o z y m 4 3 5 e f fi c i e n t l y u n d e r s o m e c o n d it i o n s . T h e o p t i m u m c o n d i t i o n w a s e s t a b l i s h e d a n d a 7 3 % c o n v e r s i o n c o u l d b e o b t g i n P dS e c o n d , d i r e c t e n z y m a t i c s y n t h e s i s o f p r o p y l g l y c o s i d e l a c t a t e i n o r g a n i c s o l v e n t w a s s t u d i e d . P a r a m e t e r s s u c h a s d i ff e r e n t li p a s e , s o l v e n t t y p e , e n z y m e c o n c e n t r a t i o n , s u b s t r a t e c o n c e n t r a t i o n a n d t e m p e r a t u r e w e r e s t u d ie d . I t w a s f o u n d t h a t t h e a c t iv i t y o f l i p a s e w a s r e d u c e d w h e n e x p o s e d t o h i g h c o n c e n t r a t i o n o f g ly c o s i d e . T h e p r e s e n c e o f s i l i c a g e l , h o w e v e r , c o u l d a v o i d t h e c o a t i n g o f t h e b i o c a t a ly s t b y g l y c o s i d e a n d i m p r o v e s i g n i f i c a n t ly t h e c o n v e r s i o n a n d i n it i a l r a t e . A n d a d d i t i o n o f m o l e c u l a r s i e v e s c o u ld e l i m i n a t e t h e h y d r o l y s i s o f e s t e r a n d a ll o w t h e c o n v e r s i o n o f g l y c o s i d e t o 7 5 % u n d e r t h e o p t im iz e d c o n d i t i o n s .F u r t h e r m o r e , a s t u 勿 o n t h e k i n e t i c s o f t h e e s t e r if i c a t io n o f l a c t i c a c i d a n d g ly c o s i d e w a s c o n d u c t e d . T h e f a c t t h a t e ff e c t s o f s u b s t r a t e c o n c e n t r a t i o n o n i n i t i a l r a t e o f t h e r e a c t i o n f o l l o w e d Mi c h a e l e s - Me n t e n e q u a t i o n s u g g e s t s t h a t t h e r e a c t i o n a g r e e s w i t h t h e P in g - P a n g B i B i m e c h a n i s m . I n h ib it i o n b y e x c e s s o f g l y c o s i d e h a s b e e n i d e n t i f i e d . T h e k i n e t i c c o n s t a n t s h a v e b e e n c a l c u l a t e d f o r t h e r e a c t i o n i n t h e a b s e n c eo f a n y s i g n i fi c a n t e x t e r n a l d i ff u s i o n l i m i t a t i o n s .K e y w o r d s : p r o p y l - g l y c o s i d e l a c t a t e ; l a c t i c a c i d ; p r o p y l - g l y c o s i d e ; l i p a s e ; e n z y m a t i c s y n t h e s i s华东 理工大学 硕 士 学 位 论 文第 1页第一章 绪论1 . 1非水相酶学简介 1 . 1 . 1非水相酶学的发展历史酶是一类由 生物细胞产生且具有催化活性的 特殊蛋白 质。 由 酶催化的反应具 有专一性强 ( 酶催化具有区 域选择性和立体选择性) 、 催化效率高、反应条件温 和 ( 常温常压) 等优点。 但酶在实际 应用中也存在一些问 题， 其中 包括:( 1 ) 有 些酶的提取纯化繁琐， 故其价格相当昂贵; ( 2 ) 反应以 后， 要从反应混合物中回 收有活性的 酶以 重复使用， 这在技术上有一定的困 难; ( 3 ) 酶的 稳定性较差， 一 般认为不能在有机溶剂、 强酸、 强碱或高 温下使用， 而且有些酶即使在较温和的 条件下使用， 也会很快失去活性。 决大多数化工过程是在有机相中 进行的， 有些 底物或产物在水中不易溶解， 有的不稳定，这就大大限制了 酶在化工中的 应用。为了克服酶的这些固有缺点， 可以从两方面入手。 一方面是对酶本身的性能 进行改进。这其中除了 应用生物工程的方法改造微生物以 使酶的生产成本降低 外， 还可以 将来自 生物体的酶“ 改性” 或“ 修饰”以 利于回收和提高其稳定性。 酶的固 定化是其中的一个重要方面，另一方面是从改变酶反应的 外部环境入手。在非水相中进行酶催化反应早在 1 9 1 3年就有报道，但真正引起大家广泛的 兴 趣是 在1 9 8 4 年Z a k s e t 动” 研究 报 道 在非 水 相中 可 进 行 酶的 催化反 应之 后. 大 量的 研究发现， 与过去认为酶只能在水溶液中 反应的传统观念相反， 酶在非水相 ( n o n - a q u e o u e m e d i a , 也 称为 非 水介质) 中 也具 有催 化活性。 通过非水相中 的酶 催化可以完成多种化学反应， 如氧化、 脱氢、 还原、 脱氨、 轻基化、甲 基化、 环 氧 化、 酷 化、 酞 胺化、 开环反 应、 聚合反 应等等 12 1 。 并且己 被应用于 许多方面， 如内 、 外消 旋体的 拆分、 区 域 选择 性 转化、 酶 催化 聚合、 肤合成、 酶 法分析等i3 1 非水相酶学发展历史见表1 . 1 0表1 . 1非水相醉促反应的发展历史1 9 6 71 98 4s u s p e n d e d 运呷a n i c m e d i aE n zy m a t ic c a t a l y s i s i n o r g a n i c m e d i a a t 1 0 0 1CA . a n d K l i b a n o v ,1 9 8 8 E n zy m a t i c c a t a ly s i s i n n o n - a q u e o u s s o l v e n t s ( E n z y m e人a n d K li b a n o v ,第 2页硕士 学 位 论文 华东理工大学p o w d e r ) A M . f6 1 1 9 9 2 C a t a ly s i s 勿 。 - c h y m o tr y p s m e n t r a p p e d i n