Page 134 - 《精细化工》2023年第1期

·126· 精细化工 FINE CHEMICALS 第 40 卷

1.3.4 工艺放大实验 可以看出，随着催化剂用量的增加，木质甾醇
在最优工艺条件下，将反应体系放大 10 倍，考 的转化率先增加后降低，当催化剂用量为 12.7%时，
察放大实验对固定化 CRL 酶催化合成木质甾醇油 木质甾醇转化率达到最高，为 76.55%，继续增加催
酸酯的影响。 化剂用量，木质甾醇转化率反而降低，可能是在酶
1.3.5 产物分析与转化率测定 催化反应过程中，随着过量酶制剂的加入，固定化
根据课题组前期实验中建立的气相色谱分析方 酶的团聚加重，导致催化剂与底物的碰撞几率降低，
法进行了定量和定性检测 [17] ，采用气相色谱仪对木 底物进入酶活性中心的几率降低，从而使木质甾醇
质甾醇进行定量分析：FID 为检测器，用二氯甲烷 的转化率降低 [18] 。
作溶剂，采用 DB-5HT（0.1 μm×0.25 nm×15 m）色 2.2 底物物质的量比对酯化反应的影响
谱柱，以 N 2 为载气，流速为 1.5 mL/min；进样口温 在 3.5 mL 正己烷中，添加 1.0 mmol 木质甾醇，
度和检测器温度均为 350 ℃，柱温箱初始温度为 催化剂用量为 12.7%，45 ℃下反应 20 h，考察木质
180 ℃，以 10 ℃/min 升至 240 ℃，以 3 ℃/min 升 甾醇与油酸（简称醇酸）物质的量比对木质甾醇转
至 260 ℃，以 20 ℃/min 升至 350℃，以 2 ℃/min 化率的影响，结果如图 2 所示。可以看出，随着油
升至 365 ℃，以 10 ℃/min 升至 380 ℃，并保持 酸物质的量的增加，木质甾醇转化率先增加后降低，
3 min；进样量为 1 μL，分流比为 20∶1。在此条件
当油酸与木质甾醇的物质的量比为 2∶1 时，木质甾
下，绘制木质甾醇质量浓度（x，g/L）-峰面积（y）
醇转化率达到最高，为 81.42%，继续增加油酸用量，
的标准曲线，得到标准曲线方程 y=769.11x+9.1991， 木质甾醇转化率反而降低，这可能是因为随着油酸
2
R =0.9987。木质甾醇的转化率按下式计算：
浓度进一步增大，会降低木质甾醇的相对浓度，降
转化率/%=[(C 0 –C t )/C 0 ]×100
低反应传质过程，从而使木质甾醇的转化率略微降
式中：C 0 为反应混合物中木质甾醇的初始浓度，
低 [19-20] 。
mol/L；C t 为 t 时刻木质甾醇的浓度，mol/L。

1.3.6 催化剂重复使用实验
固定化酶的重复使用性是工业应用必须考虑的
一个重要指标，因此，在最优条件下对固定化酶催
化木质甾醇油酸酯合成的重复使用性能进行了考
察。反应结束后，使用磁铁将固定化酶从反应体系
中分离出来并用正己烷洗涤多次，将得到的固定化
CRL 直接用于下一次酯化反应。

2 结果与讨论

2.1 催化剂用量对酯化反应的影响 图 2 底物物质的量比对木质甾醇转化率的影响
在 3.5 mL 正己烷中添加 1.0 mmol 木质甾醇、 Fig. 2 Effect of molar ratio of substrate on conversion rate
2.0 mmol 油酸，在 45 ℃下反应 20 h，考察催化剂 of lignosterol
用量（以底物总质量计，下同）对木质甾醇转化率
2.3 反应温度和反应时间对酯化反应的影响
的影响，结果如图 1 所示。 在 3.5 mL 正己烷中添加用量为 12.7%固定化酶

为催化剂，添加 1.0 mmol 木质甾醇、2.0 mmol 油酸，
考察反应温度和反应时间对木质甾醇转化率的影
响，结果如表 1 所示。可以看出，反应温度对酶的
催化能力影响很大（No.1~3），在 50 ℃时木质甾
醇转化率达到最高，进一步升高温度木质甾醇转化
率反而降低，这可能是温度过高导致固定化酶变性
失活所致 [21] 。本课题组前期研究表明，该固定化酶
对于橄榄油水解模型反应的最适温度为 45 ℃，超过
50 ℃时活性明显降低且热稳定性也不好 [16] 。如表 1

No.3~5 所示，随着反应时间的增加，木质甾醇转化
图 1 催化剂用量对木质甾醇转化率的影响
Fig. 1 Effect of catalyst dosage on conversion rate of lignosterol 率也随之增加，在 24 h 时木质甾醇转化率达到最高