有机功能化SBA-15负载CALB及其催化制备甘油二酯的研究

来源 :广东药科大学 | 被引量 : 2次 | 上传用户:monorrch
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鉴于甘油解反应的高效低成本优点,甘油解反应是制备甘油一酯(MAG),甘油二酯(DAG)的主要反应途径。DAG是天然植物油脂中的成分,它本身具有特殊的代谢特征和生理功效而成为近年来油脂研究的重点。尽管酶催化制备DAG国内外已经进行了广泛研究,通过固定化以获得高效催化制备DAG的固定化酶仍然是研究的热点。通过载体修饰后进行脂肪酶的固定化可以改变酶的性质。多孔有序材料(OMM)作为脂肪酶的固定化载体可以有效减少脂肪酶的浸出。它是较好的载体,具有较多优势例如表面积大,良好的连续性,弯曲度好,且其孔径可调。这些特殊的性质使得OMM广泛应用于功能材料,医学,食品等诸多领域。而SBA-15是近年来使用较多的多孔材料,具有很好的代表性,其平均孔径为8nm,孔径分布窄具有好的热稳定性和机械稳定性,可以有足够的表面积接受硅烷、醇类、金属离子等基团的表面改性。本研究选择不同有机基团修饰SBA-15,然后负载CALB,详细研究了所得固定化酶的酶学性质,包括其活性,热稳定性和固定化酶的重复利用性以及将固定化后的脂肪酶用于催化大豆油甘油解制备DAG的催化性能,主要的研究结果如下:(1)通过X射线衍射(XRD)分析、X射线光电子能谱(XPS)、傅里叶变换红外光谱(FT-IR)对有机官能团修饰的SBA-15以及固定化酶进行表征,并与未修饰的SBA-15进行比较。结果表明,有机官能团成功嫁接在SBA-15介孔内表面,且没有破坏SBA-15原有孔道结构,同时脂肪酶也成功负载于有机官能团修饰的SBA的孔道内。(2)通过分析16种不同有机官能基团修饰SBA-15负载CALB酶的酶学性质,包括固定化酶的酶活性,热稳定性,重复利用性,发现甲基丙烯酰氧丙基修饰的SBA-15负载CALB获得的酶活性最高至6100.00±246.41 U/g;加热于不同介质会显著影响固定化酶的稳定性,于正己烷中经过有机修饰的SBA-15负载CALB酶并未表现出很好稳定性,而在空气中稳定性较好,其中甲基丙烯酰氧丙基修饰的SBA-15负载CALB在空气中加热4小时后酶的活性没有损失,3-氨丙基和正辛基修饰的SBA-15负载CALB酶其在空气中加热后呈现出超过初始酶活的现象;N-苯氨甲基和正十二烷基修饰的SBA-15负载CALB样品经历5个循环后表现出较好的稳定性,且其酶活高于初始酶活性。此外,2-(丙甲基)环氧乙烷基修饰的SBA-15负载CALB样品经历5个循环后仍然保留了初始酶活的80%。酶在甘油解反应中的催化活性不同于其水解的活性。适当的疏水表面有助于脂肪酶,亲水性甘油以及疏水性TAG之间的接触,以此可以促进甘油解反应同时增加反应活性。(3)1-异氰酸丙基基团修饰的SBA-15负载CALB对于甘油解反应制备DAG有很好的选择性,在60℃下在无溶剂体系中反应24小时后,DAG含量高达61.90±2.38wt%,DAG/MAG比率为3.11±0.08。不同温度、催化剂加入量、反应时间进程对甘油解反应的影响,结果表明条件在60℃,5%wt(加酶量),24h为最佳,生成的DAG含量最高。将有机化修饰SBA-15固定化脂肪酶尝试用于连续批次的甘油解反应中,4个反应批次后,DAG仍然保留第一次生成量的60%以上。
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