非水相酶法催化长链脂肪酸淀粉酯反应研究进展
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酶催化拆分外消旋药物的研究进展周亚梅【期刊名称】《《化工管理》》【年(卷),期】2019(000)007【总页数】2页(P90-91)【关键词】异构体; 光学; 酶催化拆分【作者】周亚梅【作者单位】重庆化工职业学院制药工程学院重庆401220【正文语种】中文1 酶催化拆分外消旋化合物的现状药物分子的手性与药物的药效学和药动学都存在密切的联系,自反应停事件以来,凡是药物存在手性,均需评估各对映体的临床作用,以避免不良反应事件的发生。
单一的光学异构体药物相对来说,作用靶点更精准、疗效和安全性更高、毒副作用更小[1]。
如抗高血压药物甲基多巴,只有L-甲基多巴有降血压效果,而D-甲基多巴无此功效;青霉素的代谢产物青霉胺,(-)-体,能起免疫抑制,抗风湿作用,(+)-体会致癌;抗抑郁药米安色林(S)-体可以抗忧郁,而(R)-体会对细胞产生毒副作用;(R,S)-1-苯乙醇等手性仲醇是精细化学合成的重要中间体,R-苯乙醇在化妆品的生产中经常被用作香料、防腐剂,S-苯乙醇则通常用于抗哮喘药(S)-异丙肾上腺素、抗抑郁药物曲舍林的合成中间体。
酶作为一种天然的高效催化剂,在食品、医药、化工行业被广泛应用,因其具有高度的立体选择性和稳定性,能催化酯水解、酯合成、酯交换和光学异构体拆分等有机合成反应。
其中,脂肪酶,也称为三酰基甘油水解酶,主要存在动植物和微生物中,因易得、底物范围广、耐受性高,在酶催化中应用较广,如荧光假单孢菌脂肪酶、南极假丝酵母脂肪酶B、洋葱伯克霍尔德菌脂肪酶多用于拆分底物为外消旋二级醇和胺类化合物。
脂肪酶不同活性的发挥依赖于反应体系的特点。
在水相界面能促进酯水解,汪钊等人报道了L-泛解酸内酯水解酶水解DL-泛解酸内酯后,得到的D-泛解酸内酯,可作为辅酶A合成的前体[2]。
而非水相中,脂肪酶有着很强的对映体酯交换、酯合成作用,因其中心的不对称结构,能够很好识别不同的对映体,进而催化其中的一个消旋体发生反应生成另外的化合物,达到拆分的目的。
天津科技大学《食品酶学》本科生课程论文酶的非水相催化及其应用non-aqueous enzymatic catalysis technology and its applications学生姓名:学号:专业:任课教师:摘要非水相酶催化反应是酶催化反应中的一个重要方面。
非水相溶剂通常可增加底物溶解度, 减少水相中的副反应, 加快生物催化的速率和效率, 在药物及药物中间体和食品等方面具有较大的应用价值。
以下主要分析了在非水介质中酶促反应的几个重要影响因素; 介绍了非水介质中酶催化反应的应用,以及其前景发展。
关键词:非水相催化,影响因素,实际应用,发展前景Abstract It is well known that non-aqueous enzymatic catalysis has emerged as animportant area of enzyme engineering with the advantages of highersubstrate solubility, increased stereoselectivity, modified substratespecificity and suppression of unwanted water-dependent side reactions.As a result, non-aqueous enzymatic catalysis has been applied in thebiocatalytic synthesis of important pharmaceuticals and nutriceuticals.The following main analyzed several important factors in non-aqueousenzymatic catalysis:introduced in non-aqueous enzymatic catalysis infront of the catalytic reaction,introduced the bright future ofnon-aqueous enzymatic catalysis technologyKey words:non-aqueous enzymatic catalysis;important factors;applications,Development prospect目录1 前言 (5)2酶非水相催化的几种基本类型介绍 (6)3 非水介质中酶促反应的几个重要影响因素3.1 反应溶剂的影响 (7)3.2 反应时间、温度和pH 值的影响 (8)3.3 不同反应试剂的影响 (8)3.4 反应时的物理因素 (9)3.5 超声对非水介质中酶促反应的影响 (9)4 非水介质中酶促反应的应用4.1 非水介质中酶促反应基本应用范畴4.1.1 在有机相中的应用 (10)4.1.2 低共熔多相混合物体系中的酶促反应 (10)4.1.3 固定化酶催化反应 (11)4.2 非水介质中酶促反应的具体应用进展4.2.1 微生物酶法拆分环氧丙醇丁酸醋 (11)4.2.2 非水相酶催化拆分外消旋2-辛醇 (12)4.2.3 固定化脂肪酶合成鲸蜡油工艺和设备 (13)4.2.4 酶法生产类可可醋的开发和中试 (14)4.2.5 非水相酶催化生产类可可脂技术 (15)4.2.6 非水相酶法单甘醋生产专用脂肪酶 (15)5 前景展望 (16)6 参考文献 (17)1、前言酶已经在医药、食品轻工、化工能源、环保等领域广泛应用。
脂肪酶催化糖酯合成反应的研究进展摘要:脂肪酶催化糖酯的合成通常是在低水活度的有机溶剂中进行的,以使反应朝着合成方向而不是水解方向进行。
这篇综述主要讨论了在非水介质中脂肪酶催化糖酯合成的各种影响因素,主要有底物(糖和脂肪酸)的性质和浓度的影响;溶剂的影响;水活度的影响;温度的影响。
关键词:糖酯脂肪酶温度水活度非水介质1前言糖酯是一类无臭,无味,无刺激性,易被生物降解的非离子表面活性剂。
这些特性使其在食品,化工,医药等领域具有极其诱人的应用前景。
糖酯是通过糖和脂肪酸的酯化反应形成的,反应方程式如下:在工业生产中,在化学催化剂的作用下,可以通过酯交换反应来合成糖酯。
但是,这个反应需要100的温度和低压的环境。
而且催化反应的选择性差,有很多的副产物合成,包含有不同程度酯化和酰化的异构混合物。
整个合成反应的条件苛刻,产物需要困难的多步分离。
酶法合成克服了上述缺点,反应条件温和,由于酶具有高度的立体选择性,区域专一性,和位置选择性,可以合成光学纯的糖酯;产品易于纯化,色泽浅;耗能少,设备投资小,对环境无污染,产品质量好,产量高。
糖酯的合成既可以通过酶法合成,也可以通过化学方法合成。
综合各种因素来看,酶法合成有着更显著的优势。
这篇综述主要总结了在脂肪酶合成糖酯过程中,脂肪酶,温度,溶剂,水活度,反应物对于合成反应的影响。
2脂肪酶脂肪酶主要存在于植物种子,动物肝脏和微生物中。
脂肪酶通常在水相中催化甘油酯水解为甘油和脂肪酸,但是在非水介质中可以催化糖酯的合成。
不同种类的脂肪酶氨基酸序列可能有较大的差别,但是具有相似的三维构象(相似的折叠方式和活性中心)。
脂肪酶仅仅在疏水溶剂和水溶液的界面之间是有活性的,这与它的活性中心的构象有关。
脂肪酶拥有亲核试剂—组氨酸—酸式残基组成的三元集团,这个三元集团是Ser-His-Glu或者Ser-His-Asp。
脂肪酶的活性中性被一个螺旋片段所包围(又称为“盖子结构域”),使得脂肪酶的活性中心不易被溶剂和底物接近。
《食品工业科技》Science and Technology of Food Industry1997.No.6酶工程技术在食品添加剂生产中的应用范伟平 欧阳平凯 吴 月(南京化工大学生物工程与科学系,南京210009)摘要 酶工程技术广泛应用于食品添加剂生产,不断开发新酶源,研制新产品,固定化酶反应器使生产连续化,设备小型化,生产成本降低,产品易纯化,收率提高。
酶工程技术在这个生产领域显示了很大的使用价值和应用潜力。
关键词 酶工程 食品添加剂1 前言酶工程技术是利用酶和细胞或细胞器所具有的催化功能来生产人类所需产品的技术。
包括酶的研制与生产,酶和细胞或细胞器的固定化技术,酶分子的修饰改造,以及生物传感器。
食品工业是应用酶工程技术最早和最广泛的行业。
近年来,由于固定化细胞技术应用化、固定化酶反应器的推广应用,促进了食品添加剂新产品的开发,产品品种增加,质量提高,成本下降,为食品工业带来了巨大的社会经济效益。
本文对酶工程技术在食品添加剂生中应用推广情况作一概要介绍。
2 研制新酶源,调控酶特性,开发功能性食品添加剂近年来在发达国家,酶工程技术加快了新酶源的开发,使功能性食品添加剂,如营养调味剂,低热量的甜味剂,食用纤维和脂肪替代品等发展迅速。
例如目前国际市场上比较引人注目的新型低聚糖,但过去因为没有高效特异性产三糖以上的生产用酶,所以低聚糖一直难以走上市场。
八十年代末,日本陆续开发了具有生成代聚糖特异性,以微生物为来源的酶,促进了低聚糖纯品生产技术快速进入实用化,使品种繁多的新产品相继在市场上出现。
单是麦芽低聚糖(M OS)的酶源就开发了十几种。
日本自从1988年异构乳糖生产以来,几乎每年向市场推出新的商品。
低聚糖的品种不断翻新:如低聚半乳糖、低聚乳果糖、低聚木糖、低聚果糖、低聚异麦芽糖、大豆低聚糖、低聚龙胆糖等等。
国内相继开始了这方面的研究。
无锡轻工业学院金其荣、徐云开发利用了根霉菌产生的高温低聚糖酶,制备了一种新型低聚糖浆,与国内外生产的淀粉糖浆和低聚糖不同,具有甜味纯正、口感厚实的特点。
有机溶剂中酶催化活性研究进展摘要:酶在有机溶剂中催化作用的研究日益受到重视,其应用范围也越来越广。
本文就有机介质中酶催化的影响因素进行了探讨,并归纳出提高酶活性的一系列方法,最后简要介绍了有机溶剂中酶的应用。
关键词:有机溶剂;酶催化一直以来,人们认为“生物催化必须在水溶液中进行”、“有机溶剂是酶的变性剂、失活剂”,而1984年,Klibanov[1]提出:“只要条件合适,酶在非生物体系的有机溶剂中同样具有催化功能”的理论使酶学概念发生了革命性的改变,并由此开创了非水相生物催化(非水酶学)的新时代。
1 有机溶剂中酶催化反应的优势研究表明,有机溶剂中的酶和水溶液中的酶一样具有高度的底物选择性。
此外,还有以下一些特点[2, 3]: (1)绝大多数有机化合物在非水系统内溶解度很高;(2)根据热力学原理,一些在水中不可能进行的反应,有可能在非水系统内进行;(3)有机溶剂可促使热力学平衡向合成方向(如酯合成、肽合成等)移动,如脂肪酶在水中催化脂肪水解,而在有机溶剂中则催化酯合成;(4)在有机溶剂中,所有有水参与的副反应(如酸酐水解)将受到抑制;(5)在有机溶剂中酶的热稳定性显著提高,可通过提高温度加速催化反应进行;(6)从非水系统内回收反应产物比水中容易;(7)在非水系统内酶很容易回收和反复使用,不需要进行固定化;(8)在有机溶剂中不易发生微生物污染;(9)更为重要的是,低水环境可用于稳定具有未知催化性质的构象异构体,以及在水中寿命极短的酶反应中间体。
目前,有机溶剂中酶催化的上述优势使得非水酶学研究成为生物化学、有机化学、生物工程等多种学科交叉的研究热点。
迄今发现能在有机溶剂中发挥催化功能的酶有十几种,主要集中于脂肪酶研究,催化的反应类型包括氧化、还原、酯合成和酯交换、脱氧、酞胺化、甲基化、羟化、磷酸化、脱氨、异构化、环氧化、开环聚合、侧链切除、缩合及卤代等。
2 影响酶催化活性的因素一直以来有机相酶催化的研究非常活跃,但到目前为止仍处于实验研究阶段,离工业化应用还有一定的距离,最大的原因就是酶在有机溶剂中活性较低。
有机合成方法研究进展一、前言1.有机合成是有机化学中最富活力的领域有机合成是表现有机化学家非凡创造力的舞台。
有机合成是化学科学对人类文明作出重大贡献的领域。
资料:* 1900-2000年的100年中,化学合成和分离了2285万种化合物(包括天然产物、药物、染料、高分子化合物等)。
其中大部分都是有机合成的产物。
* 许多天然存在的有机化合物,包括复杂的天然产物,都可以用有机合成方法制得。
有机合成是有机化学中永不枯竭的研究资源:* 生命科学: 生物大分子,生物活性分子,生化分析试剂等* 医药学: 药物,药理、病理分析试剂等* 农业: 农药、农用化学品等* 石油: 石油化工产品等* 材料科学: 高分子化合物,功能材料等* 食品: 食品添加剂等* 日用化工: 染料,涂料,化装品等有机合成是推动有机化学发展的永恒动力:人类文明发展对新结构、新功能、新用途的有机化合物永恒的需求。
有机化学家在解决有机合成问题过程中,全面发展了有机化学:化学结构理论,反应理论,合成方法,分离纯化方法,结构鉴定方法等。
具有重要功能的复杂有机分子,如生物大分子、天然有机化合物、药物、染料、材料、特殊有机试剂、精细有机化学产品以及其它功能有机化合物的合成需要;结构与功能关系研究需要等是有机合成方法研究的基本动力。
例如:* 手性纯氨基酸的合成--------->不对称合成法* 多肽合成--------->固相合成法* 大规模药效筛选--------->组合化学法* 特殊结构化合物合成、零污染合成--------->生物有机合成法(酶法和基因工程法)2. 有机合成发展历史(1)1828年Wohler用典型的无机物合成了尿素。
开始了近代有机化学以及有机合成的历史。
(2)1917年,Robinson合成了托品酮。
开创了系统的有机结构理论、合成方法、反应机制和结构鉴定等的研究。
并第一次开设了有机合成课程。
(3)20世纪50年代NMR技术开始应用于有机化合物结构测定。
酶催化反应研究进展王乃兴;刘薇;王林【摘要】简要评述了近年来酶催化反应的进展,以及近年来5种不同反应体系(有机溶剂体系、反胶束体系、低共熔体系、超临界流体体系和气相体系)中酶催化反应的进展,并对不同体系中酶促反应的主要影响因素、酶催化底物的拓宽和模拟酶研究及酶催化的手性合成等作了简要概述.参考文献52篇.【期刊名称】《合成化学》【年(卷),期】2004(012)002【总页数】7页(P131-136,203)【关键词】酶催化;模拟酶;非水溶剂;反胶束;超临界流体;低共熔多相混合物;综述【作者】王乃兴;刘薇;王林【作者单位】中国科学院理化技术研究所,北京,100101;中国科学院理化技术研究所,北京,100101;中国科学院理化技术研究所,北京,100101【正文语种】中文【中图分类】O643.3酶是一种具有特殊三维空间构象的蛋白质,它能在生物体内催化完成许多广泛且具有特异性的反应。
近年来,特别是随着生化技术的进展,酶催化反应越来越多地被有机化学家作为一种手段应用于有机合成,特别是催化不对称合成反应。
光学活性化合物或天然产物的合成,已应用于医药、农药、食品添加剂、香料、日用化学品等精细有机合成领域。
酶催化不会污染环境,经济可行,符合绿色化学的方向,具有广阔的前景。
大家知道,酶是专一的、有催化活性的蛋白质,它们在体内几乎参与了所有的转变过程,催化生物分子的转化。
同时,它们也催化许多体内存在的物质发生变化,使人体正常的新陈代谢得以运行。
早期对酶的研究主要集中在生化过程及酶的机理的阐明上,到了20世纪80年代人们才发现天然催化剂——酶在合成非天然有机化合物中的巨大潜力。
酶的催化效率很高,在可比较的情况下其催化效率一般是无机催化剂的1010倍,而且,酶对底物有高度的专一性,每种酶只促进一定的反应,生成一定的产物,产物的纯度很高。
因此,将酶催化反应用于一般的有机合成,并能像在有机体内那样可在温和条件下高效地催化反应的进行,是许多有机合成工作者梦寐以求的,并为此不懈努力着,使得酶在有机合成中的应用,已成为合成方法学中的一个新的亮点[1]。
非水相酶法催化长链脂肪酸淀粉酯反应研究进展林 凯1,辛嘉英1,2,*,王 艳1,陈林林1(1.哈尔滨商业大学 黑龙江省高校食品科学与工程重点实验室,黑龙江 哈尔滨 150076;2.中国科学院兰州化学物理研究所 羰基合成与选择氧化国家重点实验室,甘肃 兰州730000)摘 要:长链脂肪酸淀粉酯作为改性淀粉的一种重要类型具有广泛的应用前景。
酶作为生物催化剂在非水相中可对淀粉和长链脂肪酸进行酯化,该反应具有底物选择性高、产物专一性强、条件温和、产物可生物降解等优点。
本文从酶催化合成反应的机理、酶法催化长链脂肪酸淀粉酯的制备方法、取代度的测定方面进行综述。
关键词:长链脂肪酸淀粉酯;酶催化反应;非水相;取代度Recent Progress in Lipase-Catalyzed Synthesis of Long-Chain Fatty Acid Starch Esters in Non-Aqueous PhaseLIN Kai 1, XIN Jia-ying 1,2,*, WANG Yan 1, CHEN Lin-lin 1(1. Key Laboratory of Food Science and Engineering, Harbin University of Commerce, Harbin 150076, China; 2. State Key Laboratory of Oxo Synthesis and Selective Oxidation, Lanzhou Institute of Chemical Physics, Chinese Academy of Sciences, Lanzhou 730000, China)Abstract: Long-chain fatty acid starch esters, an important kind of modified starch products, have attractive application prospects. It is well known that the application of non-aqueous enzymatic catalysis in esterification of starch with long-chain fatty acids has the advantages of higher substrate selectivity, suppression of unwanted water-dependent side reactions, mild reaction conditions and biodegradability. In this review, the reaction mechanism and the currently available methods for lipase-catalyzed synthesis of starch esters with long-chain fatty acids in non-aqueous phase and the recent progress in the determination of degree of substitution are discussed.Key words: long-chain fatty acid starch esters; enzymatic catalysis; non-aqueous phase; degree of substitution 中图分类号:TS231 文献标志码:A 文章编号:1002-6630(2014)03-0276-04doi:10.7506/spkx1002-6630-201403054收稿日期:2013-02-27基金项目:黑龙江省杰出青年基金项目(jc201106);黑龙江省教育厅科技创新团队计划项目(2010td04) 作者简介:林凯(1989—),男,硕士研究生,研究方向为生物催化。
E-mail :glklkk@*通信作者:辛嘉英(1966—),男,教授,博士,研究方向为生物催化。
E-mail :xinjiayingvip@淀粉是一种大量存在的、廉价的、可再生的并且能够被生物完全降解的天然多聚糖[1]。
由于天然淀粉的结构导致其反应活力和反应效率偏低,所以需要通过物理或者化学等方法对天然淀粉进行改性,以满足特定的需求[2]。
长链脂肪酸淀粉酯作为改性淀粉的一种重要类型已广泛用于塑料工业、食品工业和生物医学等领域。
由于淀粉中引入了长链脂肪酸,使其具有不同于天然淀粉的特殊的热塑性、乳化性、疏水性和抗拉伸等特性。
但是通过物理或化学方法制备长链脂肪酸淀粉酯的过程中,通常伴有副产物的产生,并且反应条件苛刻。
因此越来越多的研究者对非水相酶法催化长链脂肪酸淀粉酯的合成进行了研究。
相比物理化学方法,非水相酶法催化对底物的选择性强[3]、反应条件温和[4],并且抑制了依赖于水的副反应的发生[5]。
鉴于研究的不断深入,本文就非水相酶法催化长链脂肪酸淀粉酯的合成机理、方法以及取代度的测定进行系统的分析和综述。
1 非水相酶法催化合成的反应机理及其影响因素用于脂肪酸淀粉酯合成的酶主要为脂肪酶,来自于南极假丝酵母(Candida antarctica )、金黄色葡萄球菌(Staphylococcus aureus )、黑曲霉(Aspergillus niger )等[6]。
在非水相中进行的酶促反应,酯水解反应向着酯合成反应方向进行,从而使酶法催化合成长链脂肪酸淀粉酯成为可能[7]。
脂肪酶多用于长链脂肪酸淀粉酯的合成,其反应机理为:酶的活性中心含有亲核基团(如丝氨酸的羟基、半胱氨酸的巯基、组氨酸的咪唑基),这些基团都有共用的电子对作为电子的供体,与脂肪酸中羧基的碳原子即亲电子基团以共价键的方式结合,形成酰化酶中间产物,接着酰基从中间产物转移到另一酰基受体淀粉分子中,形成脂肪酸淀粉酯。
反应历程如下:第1步:R COX+(1) 酰基供体脂肪酶酰化酶第2步:R+ (2) 酰基受体 脂肪酸淀粉酯总反应:R+H+X(3)式中:X为RCOO、OR、Cl、OH。
在非水相中,酶的催化活性受到很多因素的影响,包括有机溶剂、反应体系中水含量、利用酶的方式等[8]。
在水相体系中,酶表面极性带电荷的氨基酸侧链能与水分子相互作用,使酶分子有较大的催化表面积,而在疏水性有机溶液中,这些氨基酸侧链会转向酶分子内部,在酶分子表面高度包裹,减少酶分子的可溶表面积,降低酶催化的柔韧性,从而抑制了酶的催化活性[9]。
在非水相酶催化反应中水含量也是影响酶催化活性的重要因素,正是由于在微观上酶分子表面这层微观水的存在,才使得宏观上非水相体系中酶具有催化活性。
水分子的存在可以通过氢键、疏水键等作用力维持酶分子的催化构象[10]。
对于亲水性的有机溶剂,会吸附酶分子表面的必须水,使得酶分子变为刚性状态,失去酶催化构象的柔韧性[11]。
因此反应体系中适当的水含量是必须的。
同时,酶的利用形式也会影响其催化活性及耐受性。
酶在非水相中的利用方式主要有3种方式:酶的化学修饰、酶的固定化以及酶的定点突变。
酶的化学修饰是利用戊二醛或聚乙二醇与酶进行化学交联,得到交联酶晶体,提高酶分子在有机相中的溶解性和稳定性,同时能提高反应活性[12];酶的固定化是用载体将酶固定在特定的区域,使得酶仍具有催化活性,并且可以重复利用。
研究发现,除了具有普通酶的性质外,酶的固定化使其在有机溶剂中的稳定性提高[13];酶的定点突变是用分子生物学的方法定向改造酶分子的结构,并通过高通量筛选出有机溶剂耐受性酶,提高酶在非水溶剂中活性和催化能力[14]。
2 非水相酶法催化长链脂肪酸淀粉酯的合成方法脂肪酶催化长链脂肪酸与淀粉发生酯化是一个复杂的反应体系,该反应体系应考虑长链脂肪酸的疏水性、淀粉的亲水性、酶在反应体系中的催化活性这三方面因素。
长链脂肪酸、淀粉和脂肪酶在反应体系中的状态决定了酯化反应能否发生。
下面将以不同体系下非水相酶法催化长链脂肪酸淀粉酯的合成分别加以论述。
2.1无溶剂体系若脂肪酸在室温或在低温加热状态下为液体,以脂肪酸为溶剂体系,脂肪酶可直接催化酯化反应的发生。
由于底物浓度高,该方法提高了反应的转化率。
Horchania等[15]以CaCO3为载体对Staphylococcus aureus脂肪酶(SAL3)进行固定化,以微波加热的方式,通过液态酯化的方式合成油酸淀粉酯,并通过响应面法对实验结果进行优化。
在淀粉/油酸质量比为0.18,固定化脂肪酶单位为386U条件下,44℃反应4h,制得取代度为2.86的油酸淀粉酯。
经α-淀粉水解酶实验发现,通过疏水化修饰后,油酸淀粉酯降解性降低。
因为淀粉颗粒由结晶区和无定形区组成,结晶区结构致密,限制酶分子向淀粉内部的渗透,导致其取代度和反应效率降低。
因此可以使用物理、化学和生物降解的方法对淀粉进行预处理,破坏淀粉的结晶结构,从而提高反应效率[2]。
Xin Jiaying等[16]用NaOH/尿素对玉米淀粉进行预处理,通过电镜分析,与原淀粉相比,处理后的淀粉颗粒体积更小,表面粗糙并且疏松多孔。
通过红外光谱进一步分析,原淀粉经预处理后,在1661~1623cm-1之间出现C=O的特征吸收峰,这是由于淀粉分子链的断裂从而导致羰基增多。
同时在992cm-1附近,D-吡喃葡萄糖环中C-O-C 基团上的C-O伸缩振动峰发生红移,这将会减轻淀粉分子间氢键的相互作用,使得淀粉链节发生断裂[17]。
淀粉分子结构的变化使得酶分子与酯化剂更容易接近淀粉分子,从而提高催化效率。
实验证明,在无溶剂体系下,以固定化脂肪酶Novozym 435为催化剂,以棕榈酸和预处理淀粉为原料,合成了棕榈酸玉米淀粉酯,通过气相色谱(gas chromatography,GC)法测定其取代度为1.04。
王艳等[18]也用NaOH/尿素对玉米淀粉进行预处理,在无溶剂体系下制得了取代度为0.201的油酸淀粉酯。
但采用无溶剂体系催化反应合成时应该考虑各反应底物的含水量,防止该反应体系向水解反应方向进行。
同时淀粉不易溶于非极性溶剂,所以淀粉在该反应体系中的扩散及溶解程度也是影响催化效率的重要因素。
由于无溶剂体系法没有添加任何有机溶剂,反应制得的产品可直接用于食品、医药等领域。
2.2 反胶束体系反胶束体系是表面活性剂溶解于非极性溶液中,形成非极性环境围绕极性核的反应体系,即油包水型(W/O)微乳液[5]。
该方法是在脂肪酶表面吸附少量的表面活性剂,表面活性剂的用量不应将酶的表面全部覆盖,形成脂肪酶-表面活性剂离子对,增加了脂肪酶在以有机溶剂为反应体系中的溶解性,形成反胶束,催化酯化反应的发生。