Page 133 - 《精细化工》2023年第1期
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第 1 期         王舒舒，等:  磁性壳聚糖纳米复合材料固定化褶皱假丝酵母脂肪酶催化合成木质甾醇酯                                   ·125·


            甾醇的水溶性和油溶性增强，有利于人体吸收，实                             1   实验部分
            现降胆固醇、抗癌、抗炎等功效               [6-8] 。
                 目前，植物甾醇酯的合成方法有化学法和酶法                          1.1    材料与试剂
            两种，其中化学法催化合成植物甾醇酯存在催化过                                 木质甾醇（β-谷甾醇质量分数 91.0%，菜油甾
            程所需温度较高、产品褐变、化学催化剂残留等问                             醇质量分数 7.0%，豆甾醇质量分数 0.5%，菜籽甾
            题 [9-10] ；酶法催化合成植物甾醇酯化因具有反应条                       醇质量分数 0.3%，其他质量分数为 1.2%），江苏
            件温和、副产物少、产品安全性高等特点                    [11-12] ，而   科鼐生物制品有限公司；CRL（460 U/g），美国 Sigma
            受到人们的广泛关注。CHEN 等           [11] 研究发现，在水/1,4-       有限公司；正己烷（分析纯）、油酸（质量分数 99%）、
            双-2-乙基己基磺基琥珀酸酯（AOT）/异辛烷组成的                         月桂酸（质量分数 98%）、肉豆蔻酸（质量分数 99%）、
            反胶束体系中，褶皱假丝酵母脂肪酶（CRL）可以                            棕榈酸（质量分数 95%）、4A 分子筛（将 4A 分子
            高效催化 β-谷甾醇和月桂酸进行酯化反应生成 β-谷                         筛置于马弗炉中 350  ℃常压加热 8 h，自然降温至
            甾醇月桂酸酯，在 CRL 添加量为底物总质量的 18%、                       200  ℃后储存在干燥器中，降温到室温，随用随取），
            月桂酸和 β-谷甾醇物质的量比为 3.5∶1、47 ℃反应                      萨恩化学技术（上海）有限公司；其余试剂均为市
            48 h 的优化条件下，目标产物转化率达到 88.9%。                       售分析纯。
            ZHENG 等    [13] 将乙烯基磷酸（VPA）包覆的 Fe 3 O 4            1.2   仪器
            与烯丙基缩水甘油醚（AGE）和乙二醇二甲基丙烯                                6890 型气相色谱仪，美国安捷伦有限公司；RCT
            酸酯（ EDMA ）通过悬 浮聚合制 得 Fe 3 O 4 /poly                磁力搅拌器，艾卡（广州）仪器设备有限公司；
            (AGE-co-EDMA)磁性微球载体，并用于共价交联固                       TGL-16MS 台式高速冷冻离心机，上海卢湘仪实验
            定化 CRL；在异辛烷体系中，以底物总质量 15.3%                        室仪器有限公司。
            的固定化 CRL 为催化剂，物质的量比为 2∶1 的亚                        1.3   实验方法
            麻酸和植物甾醇为底物，55  ℃反应 15 h 后，植物                       1.3.1   固定化酶的制备
            甾醇转化率可达 93.5%，固定化脂肪酶重复利用 5                             参考文献[16]方法制备固定化 CRL，制备得到的
            次后，植物甾醇转化率降至 80%。CUI 等                [14] 通过物     固定化酶负载量为 63.6 mg/g，比活为 809.7 U/g，酶
            理吸附方法将解脂耶氏酵母脂肪酶（Ylip）固定在                           活回收率为 176.2%。
            硅藻土上，以底物总质量的 2%固定化 Ylip 为催化                        1.3.2   木质甾醇油酸酯的制备
            剂，物质的量比为 2∶1 的油酸和植物甾醇为原料，                              以固定化 CRL 为催化剂，对木质甾醇与油酸直
            50  ℃反应 78 h，植物甾醇转化率可达 91.1%。本课                    接酯化法合成木质甾醇油酸酯的催化剂用量、木质
            题组前期研究发现，在正己烷体系中，CRL 可高效                           甾醇和油酸底物物质的量比、反应时间和反应温度
            催化木质甾醇和油酸的酯化反应，在 CRL 添加量为                          等条件进行优化。在 15 mL 反应管中，加入 3.5 mL
            甾醇质量的 10%、油酸与木质甾醇物质的量比为                            正己烷为反应介质，以占底物总质量 6.3%~14.8%的
            3.8∶1、反应温度为 46  ℃、反应时间为 28 h 的条                    固定化 CRL 为催化剂，添加 0.43 g(1.0 mmol)木质
            件下，木质甾醇转化率达 91.6%             [15] 。总体上看，目         甾醇（底物质量浓度为 122.9 g/L）和 0.28~0.85 g
            前酶法合成木质甾醇酯工艺普遍存在反应时间长、                             （1.0~3.0 mmol）油酸，反应温度设置为 40~55 ℃，
            脂肪酸用量大、酶制剂重复使用性能差、转化率有                             转速 300 r/min 下反应 20~28 h。每组实验进行 3 次
            待提升等问题。                                            平行实验。反应式如下所示：
                 最近，本课题组以壳聚糖（CS）和 Fe 3 O 4 为基
            质，生物相容性良好的双醛纤维素（DAC）为交联
            剂，制备了磁性有机-无机纳米复合材料（Fe 3 O 4 -CS-
            DAC），以其为载体，可高效固定经阴离子表面活性
            剂十二烷基硫酸钠（SDS）界面激活的 CRL，该固
            定化酶（Fe 3O 4-CS-DAC-SDS-CRL，简称固定化 CRL）
            具有较高的脂肪酶负载量，并在催化橄榄油水解的

            模型反应中显示出较高的催化活性、良好的稳定性                             1.3.3   分子筛用于酯化反应实验
            以及重复使用性        [16] 。为此，本文拟将固定化 CRL 拓                  在最优工艺条件下，向反应体系中加入 35 mg
            展应用于木质甾醇与脂肪酸的酯化反应中，解决当                             （占底物总质量的 5%）活化后 4A 分子筛，考察分
            前酶法合成工艺存在的诸多问题，预期发展一种绿                             子筛对固定化 CRL 酶催化合成木质甾醇油酸酯的
            色、高效的木质甾醇酯合成工艺。                                    影响。
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