磷脂酰乙醇胺的酶促合成及底物抑制动力学

对磷脂酶D(phospholipase D,PLD)在有机溶媒-水两相体系中催化磷脂酰胆碱(phosphatidylcholine,PC)和乙醇胺(ethanolamine,EA)合成磷脂酰乙醇胺(phosphatidylethanolamine,PE)的反应条件进行优化,并对反应动力学机制进行了研究。确定最佳反应条件为:温度28℃,p H 5.5,底物摩尔比(EA/PC)20∶1,在此条件下PE产率达87.2%。通过研究底物浓度对反应速率的影响,确定反应符合单底物抑制的Ping-Pang机制。分别以Matlab软件的Fminsearch函数与Lineweaver-Burk双倒数作图法求取动力学参数,结果基本一致,底物乙醇胺EA的抑制常数为Ki B=1.50mmol/L。抑制机理为两分子EA同时结合到一分子磷脂酰基-PLD中间体上,生成磷脂酰基-PLD-(EA)2死端复合物,符合竞争性抑制反应动力学规律。该动力学模型预测与实验数据吻合良好,对PLD催化合成PE反应过程的操作及反应器选型设计具有指导作用。     

水-固相磷脂酶D催化反应体系合成磷脂酰甘油

构建了高效环保的水-固相磷脂酶D(PLD)催化反应体系用于磷脂酰基转移合成磷脂酰甘油(PG)。通过共价结合曲拉通的纳米二氧化硅载体在纯水相中实现磷脂(PC)吸附,载体上的PC在PLD催化下进行水-固界面磷脂酰基转移合成PG。系统研究了载体表面曲拉通质量摩尔浓度对PC的吸附,当载体表面曲拉通质量摩尔浓度为8.5×10~(-8) mol/g时,PC在载体上的吸附率达98%,PG转化率达90.5%。反应动力学符合PC限制的Michaelis-Menten方程。相比于传统双液相反应体系,水-固反应体系避免了有毒易挥发溶剂的使用;转酯反应温度及pH值操作范围扩大;可实现游离酶与载体的回收再利用,游离酶重复利用7次后PG相对产率仍高达80%,载体使用16次后PC吸附量和PG产率无明显下降。     

重组色氨酸合成酶催化合成5-羟基色氨酸

利用重组色氨酸合成酶催化合成5-羟基色氨酸,考察了pH、反应温度、底物摩尔比和底物浓度对色氨酸合成酶酶活的影响。最佳转化条件为：反应温度为35 篊,pH为9,5-羟基吲哚与工业角蛋白水解氨基酸液中L-丝氨酸的适宜底物摩尔比为1.1: 1,底物工业角蛋白水解氨基酸液中L-丝氨酸最适合浓度为200 mmol/L,反应达到平衡时间为18 h,底物L-丝氨酸摩尔转化率达到86%。     

反复分批式反应提高磷脂酰丝氨酸的生产能力

磷脂酶D(PLD)催化大豆磷脂合成磷脂酰丝氨酸(PS)反应是在油-水两相体系中进行的,大豆磷脂(PC)溶于有机相中,L-丝氨酸溶于水相中,但反应过程中产生副产物——胆碱,抑制酶的催化反应速率,需及时移除胆碱.本文主要采用反复分批式反应来解决这一问题.并考察了增大底物PC的浓度,PS的收率大大降低.低底物PC浓度下,添加不同浓度胆碱,转酯速率及PS收率都降低;高底物PC浓度下,采用反复分批式反应去除胆碱,转酯反应速率提高38%,PS收率达67%.研究表明反复分批式操作是一种生产磷脂的新型工艺,其中PS的生产能力明显提高,而且重复10次反应后,固定化酶活力仍保持58%,纳米SiO₂固定化磷脂酶D较好地适用于反复分批式反应.     

叔戊醇体系中酶法合成L-抗坏血酸脂肪酸酯的研究

研究以棕榈油为酰基供体和L-抗坏血酸在有机相中利用脂肪酶催化酯交换反应合成L-抗坏血酸脂肪酸酯.对催化合成L-抗坏血酸脂肪酸酯的反应介质进行了比较,系统考察了底物浓度、溶剂用量、底物摩尔比、温度、水活度、分子筛加入时间和加入量对酶催化反应的影响,确定了最适反应条件:在20 mL用分子筛充分除水的叔戊醇中,0.352g·...     

有机相中脂肪酶催化转酯化反应动力学拆分左旋帕罗醇

研究了在有机相中脂肪酶催化转酯化反应动力学拆分左旋帕罗醇,考察了酶种类、溶剂、酰基供体、温度、底物与酰基供体摩尔比等因素对反应的影响。结果表明:以Novozym 435为催化剂,在30℃下,以乙腈为反应溶剂,乙酸乙烯酯为酰基供体,底物浓度40mmol/L及其与酰基供体摩尔比为1:8时,反应8h后,底物转化率为48.1%,ee_s为53.3%,E值为6.20。     

具有光学活性的β-羟基丁酸甲酯的生物合成

以乙酰乙酸甲酯为原料,从不同的酵母中筛选出合适的酵母作为催化剂,合成具有光学活性的β-羟基丁酸甲酯,考察了反应时间、菌体浓度、辅助底物葡萄糖、缓冲液的pH值、反应温度和底物浓度对反应的影响。结果表明,以面包酵母作催化剂,催化性能良好。比较好的反应条件为反应时间4h,菌体浓度50g/L,葡萄糖浓度0.6mol/L,底物浓度0.05mol/L,pH值7,35℃.在该条件下,β-羟基丁酸甲酯的收率达57%,对映体过量值达92%.     

多聚磷酸催化合成4-羟基-3-甲氧基苯乙酮的实验研究

4-羟基-3-甲氧基苯乙酮是一种非常重要的化工原料,可用来生产食品添加,制备香料、合成多种药品,在造纸工业中用来合成邻醌型木质素模型物。邻甲氧基苯酚乙酰化合成4-羟基-3-甲氧基苯乙酮的反应属于傅列德尔-克拉夫茨(Friedel-Crafts)酰基化反应,传统的催化剂是Al Cl3,但是Al Cl3作为催化剂自身有很多难以克服的缺点。通过对乙酰化反应催化剂(路易斯酸或质子酸)的分析探讨,研究表明,多聚磷酸(PPA)在温和的催化条件下,具有不易水解酯类化合物、对乙酰基化反应尤其对芳香烃类酯化反应的催化活性好、副反应少、目标产物易于分离等优点。以多聚磷酸PPA为催化剂,通过实验分析判别出了该合成工艺的最佳催化剂用量、反应温度、反应时间和原料摩尔比。     

邻苯二酚在水相胶束中的酶促聚合

在十二烷基苯磺酸钠(SDBS)的水相胶束体系中,利用漆酶催化聚合邻苯二酚。探讨了反应体系的温度、pH、底物摩尔比以及邻苯二酚浓度对聚合反应的影响。通过FTIR、GPC、DSC和TGA对产物进行表征。结果表明:漆酶催化邻苯二酚聚合的最适条件为温度40℃,pH=5.5、邻苯二酚浓度为5 mmol/L、SDBS与邻苯二酚摩尔比为2∶1。聚合产物相对分子质量(简称分子量,下同)约为810,热分析表明,聚合物玻璃化转变温度为95℃。     

色氨酸合成酶酶法合成S-苯基-L-半胱氨酸的研究

利用重组色氨酸合成酶催化合成S-苯基-L-半胱氨酸,考察了反应温度、pH、底物摩尔比和底物浓度对色氨酸合成酶酶活影响。最佳转化条件为：反应温度为37 篊,pH为8,L-丝氨酸与苯硫酚的适宜底物摩尔比为1:1.2,底物最适合浓度为400 mmol/L,反应达到平衡时间为16 h,底物L-丝氨酸摩尔转化率达到91%,苯硫酚与色氨酸合成酶活性位点Ser 235和Gly 233形成稳定的氢键。     

色氨酸合成酶酶法合成S-苯基-L-半胱氨酸

利用重组色氨酸合成酶催化合成S-苯基-L-半胱氨酸,考察了反应温度、pH、底物摩尔比和底物浓度对色氨酸合成酶酶活的影响。最佳转化条件为:反应温度为37℃,pH=8,苯硫酚与L-丝氨酸的适宜底物摩尔比为1.2∶1,底物最适合浓度为400 mmol/L,反应达到平衡时间为16 h,底物L-丝氨酸摩尔转化率达到91%,苯硫酚与色氨酸合成酶活性位点Ser 235和Gly 233形成稳定的氢键。     

脂肪酶催化合成环十五内脂的酸碱效应

以15-羟基十五烷酸甲酯为底物,进行了脂肪酶催化合成环十五内酯研究,考察了酶活性与pH值的关系,探讨了酶粉pH值记忆和有机相酸碱性对内酯化反应的影响。结果表明,pH=6~7时脂肪酶的水解活力最高,pH=6~6.5时15-羟基十五烷酸甲酯转化环十五内酯的转化率最高,添加有机酸碱对内酯化反应产生不利影响。     

聚硼硅氧烷阻燃剂的合成工艺及其在聚碳酸酯中的应用

采用二步合成法制备了聚硼硅氧烷阻燃剂(PB),通过改变硼酸/硅烷比、缩合温度、水解时间优化了PB的合成工艺。同时研究了PB对聚碳酸酯(PC)阻燃性能和物理性能的影响。结果表明:严格控制硼酸/硅烷比和缩合温度是制备高效阻燃PB的关键,当硼酸/硅烷比(摩尔比)为1:1、缩合温度为100℃时所制备的PB的阻燃性能最好,在PC中添加5%(质量分数)该PB阻燃剂,PC的极限氧指数(LOI)从26%提高到39.4%。在热降解过程中,PB使PC的起始降解温度降低,但可使PC的热降解速率降低,高温残炭量增加,从而提高了PC的阻燃性能。添加PB可以基本保持PC优良的力学性能。另外,PB可保持PC原有的透明性,PC/PB阻燃材料仍旧呈透明状态。     

面包酵母生物催化不对称合成丹参素冰片酯

以3,4-二羟基苯甲醛为原料,经Knoevenagel缩合、水解反应合成β-(3,4-二羟基苯基)丙酮酸,利用对甲基苯磺酸催化β-(3,4-二羟基苯基)丙酮酸和冰片反应合成了β-(3,4-二羟基苯基)丙酮酸冰片酯,最后利用面包酵母生物催化不对称合成了丹参素冰片酯(DBZ)。系统考察了葡萄糖加入量、反应时间、pH及β-环糊精加入量等因素对面包酵母生物催化合成不对称丹参素冰片酯的影响,结果表明:在底物β-(3,4-二羟基苯基)丙酮酸冰片酯加入量为0.5 g时,其最佳反应条件为:葡萄糖30 g、β-环糊精1.5 g、pH为7、反应时间24 h,此条件下对映体过量值(e.e.)高达84.9%,产物主要为S构型的丹参素冰片酯。该工艺条件温和、成本较低,是一条极具价值的丹参素冰片酯生产工艺。     

重组L-苏氨酸醛缩酶催化合成L-4-硝基苯基丝氨酸

利用pGEX-KG载体在大肠杆菌BL21(DE3)中重组表达了L-苏氨酸醛缩酶,以4-硝基苯甲醛、甘氨酸为底物酶法合成了L-4-硝基苯基丝氨酸,考察了反应温度、pH、底物摩尔比和甘氨酸浓度对酶活的影响。最佳转化条件为：反应温度45℃,pH=8.0,甘氨酸与4-硝基苯甲醛底物摩尔比5:1,底物甘氨酸最适浓度为500 mmol/L;0.1 g湿细胞菌体在10 mL反应体系中在最佳反应条件下反应24 h,底物4-硝基苯甲醛转化率为43%,产物L-4-硝基苯基丝氨酸达到9.72g/L,总收率为35%。     

离子液体中酵母细胞不对称还原合成（R）-3-羟基丁酸乙酯

采用疏水性离子液体1-丁基-3-甲基咪唑六氟磷酸盐([BMIM]PF6)与缓冲液构成的两相体系,在其中进行了膜醭毕赤酵母(Pichia membranaefaciens Hansen)细胞催化乙酰乙酸乙酯(EOB)不对称还原,制备光学活性的(R)-3-羟基丁酸乙酯(R-EHB).系统地考察了一些因素,如离子液体浓度、缓冲液 pH、辅助底物种类和浓度、反应温度、底物浓度、菌体浓度和转化时间等对该反应的影响.结果表明,上述因素对反应的产率和产物光学纯度影响较大.较佳的生物还原反应条件为:[BMIM]PF6体积分数20 %,辅助底物为80 g·L-1葡萄糖,pH 7.8,反应温度30℃,底物乙酰乙酸乙酯浓度0.5 mol·L-1,菌体浓度280 g·L-1,转化18 h.在此优化条件下,反应产率达72.2 %,R-EHB对映体过量值为70.3 %.与单一水相体系和正己烷-缓冲液两相体系相比较,在[BMIM]PF6-缓冲液两相体系中进行EOB的生物不对称还原可有效减少底物抑制,提高反应效率.     

催化环氧乙烷氢甲酯化的催化体系研究

以Co2(CO)8为催化剂,甲醇为溶剂,在一定CO压力下,催化环氧乙烷氢甲酯化合成3-羟基丙酸甲酯。考察了不同配体、催化剂/配体的摩尔比、温度、CO压力、甲醇用量对环氧乙烷氢甲酯化反应的影响。得到较佳合成工艺条件为:咪唑为配体、n(催化剂)∶n(配体)=1∶1.5、反应温度75℃、反应压力6.0 MPa、V(甲醇)∶V(环氧乙烷)=5∶1。在该优化条件下,环氧乙烷转化率为92.24%,3-羟基丙酸甲酯收率达84.35%。     

天然固定化木瓜脂肪酶催化芳香仲醇动力学拆分的研究

将木瓜来源的廉价天然固定化脂肪酶CPL用于手性拆分芳香仲醇,以4-苯基-2-丁醇作为模式底物,考察了反应温度、反应溶剂、酰基供体以及底物摩尔比对CPL拆分能力的影响,结果表明,适宜的反应温度30~45℃,酰基供体为活性乙烯酯,正己烷或环己烷作为反应溶剂,底物/酰基供体摩尔比1∶2,在该条件下底物的转化率接近50%,e.es大于99%,反应的对映体比值E大于200。CPL对其他结构类似的芳香仲醇也具有很好的拆分能力。该研究为手性芳香仲醇的酶催化制备提供了新的催化剂选择。     

N-(3-十四烷氧基-2-羟基丙基)-N,N-二甲基甜菜碱的制备

以十四醇、环氧氯丙烷、二甲胺和氯乙酸钠等为原料,通过三步反应合成N-(3-十四烷氧基-2-羟基丙基)-N,N-二甲基甜菜碱,探索了反应温度、投料比、反应时间、催化剂等因素对产物收率的影响,确定了最佳反应条件。3-十四烷氧基-2-羟基-1-氯丙烷生成的最佳工艺条件为:催化剂选用苄基三乙基氯化铵,体系最佳pH值为9,反应物摩尔比1∶1.1,环氧氯丙烷的滴加温度65℃,滴加时间1.5 h,反应温度95℃,反应时间5 h;N-(3-十四烷氧基-2-羟基丙基)-N,N-二甲基叔胺生成的最佳工艺条件为:反应温度85℃,反应物摩尔比1∶1.2,反应时间20 h;N-(3-十四烷氧基-2-羟基丙基)-N,N-二甲基甜菜碱生成的最佳工艺条件为:反应温度80℃,反应时间4 h,反应物摩尔比1∶1.1。在最佳工艺条件下,终产物收率达到85.3%,并用红外光谱对其进行表征。测定其临界胶束浓度为8.0 mmol.L-1,此时水溶液的表面张力为23.4 mN.m-1,表现出较好的表面活性。     

固定化多酚氧化酶催化合成邻苯二酚

利用壳聚糖固定化蘑菇多酚氧化酶催化氧化苯酚合成邻苯二酚,考察了固定化多酚氧化酶羟基化反应条件对目的产物产率的影响.确定适宜的羟基化工艺条件为:以氯仿为溶剂、底物浓度为20 mmol·L-1,pH值为7.0,含水量为0.9%、温度为30℃、反应时间为5 h,在此条件下催化合成邻苯二酚的产率为11.02%.