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溶剂和水活度对脂肪酶1,3—位置选择性和酰基转移的影响研究

作　者: 李人望
导　师: 杜伟
学　校: 清华大学
专　业: 化学工程与技术
关键词: 脂肪酶 1，3-位置选择性酰基转移单甘酯反应动力学
分类号: O643.32
类　型: 硕士论文
年　份: 2010年
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内容摘要

1,3-位置选择性脂肪酶在1,3-甘油二酯(DAG)制备和油脂改性中发挥着重要作用。在脂肪酶催化油脂的醇解反应过程中,往往存在着酰基转移反应。系统研究脂肪酶1,3-位置选择性以及酰基转移变化规律、探讨相关影响机理,对丰富非水相酶催化理论以及促进1,3-位置选择性脂肪酶的应用都具有重要意义。本文以单甘酯的甲醇醇解体系为研究对象,首次从动力学角度系统考察了溶剂对脂肪酶1,3-位置选择性和酰基转移的影响。研究表明,溶剂对脂肪酶Lipozyme TL的1,3-位置选择性具有较大影响。随着溶剂疏水性的增强,该酶的1,3-位置选择性减弱。脂肪酶Novozyme435未表现出明显的1,3-位置选择性。在两种酶催化的单甘酯的甲醇醇解过程中,酰基转移速率均随溶剂疏水性的增强而减小。进而研究了水活度对两种脂肪酶1,3-位置选择性和酰基转移的影响。研究表明,当水活度从0.11增加到0.53时,Lipozyme TL的1,3位置选择性随水活度的增加而增强;当水活度从0.53增加到0.97时,Lipozyme TL的1,3位置选择性随水活度的继续增加而减弱。水活度对Novozym 435的1,3-位置选择性没有明显影响。在两种脂肪酶催化的单甘酯的甲醇醇解过程中,酰基转移速率均随水活度性的增加而降低。最后,进一步以甘油三酯的甲醇醇解为研究对象,研究了溶剂和水活度对Lipozyme TL的1,3位置选择性的影响规律,并进而应用分子模拟对相关影响机理进行了探讨。

全文目录

摘要  3-4
Abstract  4-11
第1章绪论  11-32
  1.1 非水相酶催化  11-15
    1.1.1 非水相酶催化主要特性  11-12
    1.1.2 有机溶剂对非水相酶催化特性的影响  12-13
    1.1.3 水对非水相酶催化特性的影响  13-14
    1.1.4 pH 对非水相酶催化特性影响  14-15
  1.2 脂肪酶的基本性质  15-17
    1.2.1 脂肪酶的结构特性  15-16
    1.2.2 脂肪酶的催化机制  16-17
  1.3 脂肪酶的选择性  17-20
    1.3.1 脂肪酶1，3-位置选择性的研究意义  18-19
    1.3.2 微波对脂肪酶1,3-位置选择性的影响  19
    1.3.3 溶剂对脂肪酶选择性的影响  19-20
  1.4 油脂醇解反应过程中的酰基转移  20-24
    1.4.1 温度对酰基转移的影响  20-21
    1.4.2 水对酰基转移的影响  21-22
    1.4.3 溶剂对酰基转移的影响  22-23
    1.4.4 载体物质对酰基转移的影响  23-24
    1.4.5 其它因素对酰基转移的影响  24
  1.5 非水相酶学中的研究方法与思路  24-27
    1.5.1 反应条件的研究  24-25
    1.5.2 溶剂参数的研究  25
    1.5.3 酶促油脂醇解机理研究  25-27
  1.6 分子模拟  27-28
    1.6.1 分子动力学模拟基本原理  27-28
    1.6.2 分子模拟在酶分子选择性及催化机理等方面的相关原理及研究进展  28
  1.7 本文研究的主要内容及意义  28-32
    1.7.1 选题背景  28-29
    1.7.2 本论文研究的意义及主要内容  29-32
第2章材料与方法  32-38
  2.1 实验材料  32
    2.1.1 酶  32
    2.1.2 主要试剂  32
  2.2 仪器及设备  32-33
  2.3 实验方法  33-34
    2.3.1 水活度的控制  33
    2.3.2 分子蒸馏纯化单油酸甘油酯  33
    2.3.3 脂肪酶催化单甘酯甲醇醇解反应  33
    2.3.4 脂肪酶催化三甘酯甲醇醇解反应  33-34
  2.4 分析方法  34-38
    2.4.1 液相色谱分析单双甘酯  34-35
    2.4.2 气相色谱分析脂肪酸甲酯  35
    2.4.3 建立动力学微分方程及求解  35-38
第3章溶剂对脂肪酶1,3-位置选择性和酰基转移的影响  38-56
  3.1 引言  38-39
  3.2 溶剂对Lipozyme TL 催化1,3-位置选择性和酰基转移的影响  39-49
    3.2.1 酰基转移是否能忽略  39-43
    3.2.2 溶剂对1,3-位置选择性的影响  43-49
    3.2.3 溶剂对酰基转移的影响  49
  3.3 溶剂对Novozym 435 催化醇解速率和酰基转移的影响  49-52
    3.3.1 溶剂对Novozym 435 醇解速率的影响  49-52
    3.3.2 溶剂对Novozym 435 催化下的酰基转移的影响  52
  3.4 Novozym 435 和Lipozyme TL 的结果比较  52-55
  3.5 本章小结  55-56
第4章水活度对脂肪酶1,3-位置选择性和酰基转移的影响  56-64
  4.1 引言  56
  4.2 水活度对Lipozyme TL 催化1,3-位置选择性和酰基转移的影响  56-61
    4.2.1 水活度对Lipozyme TL 的1,3 位置选择性的影响  57-60
    4.2.2 水活度对酰基转移机理探讨  60-61
  4.3 水活度对Novozym 435 催化醇解速率和酰基转移的影响  61-63
    4.3.1 水活度对Novozym 435 醇解速率的影响  61-62
    4.3.2 水活度对Novozym 435 酰基转移速率的影响  62-63
  4.4 本章小结  63-64
第5章酶促三甘酯甲醇醇解反应过程中脂肪酶1，3 位置选择性研究  64-76
  5.1 引言  64
  5.2 Lipozyme TL 和Novozym 435 催化1,3-位置选择性的比较  64-67
  5.3 溶剂对脂肪酶Lipozyme TL 和Novozym 435 催化的影响  67-69
    5.3.1 溶剂对脂肪酶Lipozyme TL 催化1,3-位置选择性的影响  67-68
    5.3.2 溶剂对Lipozyme TL 和Novozym 435 催化醇解速率比较  68-69
  5.4 水活度对脂肪酶Lipozyme TL 和Novozym 435 催化的影响  69-75
    5.4.1 水活度对脂肪酶Lipozyme TL 催化的1,3-位置选择性的影响  69-71
    5.4.2 水活度对Lipozyme TL 和Novozym 435 催化醇解速率的影响  71-75
  5.5 本章小结  75-76
第6章溶剂对Lipozyme TL 结构影响的分子模拟初步研究  76-88
  6.1 引言  76
  6.2 模型与方法  76-78
    6.2.1 脂肪酶模型与分子动力学方法  76-77
    6.2.2 分析方法  77-78
  6.3 有机溶剂在脂肪酶中的分布  78-82
    6.3.1 有机溶剂在脂肪酶活性中心的分布  78-79
    6.3.2 有机溶剂在脂肪酶盖子（Lid）的分布  79-81
    6.3.3 水对有机溶剂分布的影响  81-82
  6.4 脂肪酶与有机溶剂的相互作用  82-85
    6.4.1 有机溶剂对脂肪酶结构的影响  83-84
    6.4.2 水对脂肪酶结构的影响  84-85
  6.5 脂肪酶结构稳定性  85-87
    6.5.1 溶剂对脂肪酶结构稳定性的影响  85-86
    6.5.2 水对脂肪酶结构稳定性的影响  86-87
  6.6 本章小结  87-88
第7章结论与展望  88-91
  7.1 研究总结  88-89
  7.2 展望  89-91
参考文献  91-98
致谢  98-99
个人简历、在学期间发表的学术论文与研究成果  99

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