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乳酸乙酯具有无腐蚀、无污染、不易挥发、易循环使用等优点,被广泛应用于轻工食品领域,是我国GB 2760-2007食品添加剂使用卫生标准规定允许使用的食用香料,常用于食品香精和酒用香精配方中。近几年随着市场需求量的逐步增大及环保要求的提高,乳酸乙酯的传统生产工艺已经不能满足工业需要。本文在研究非水相酶催化合成乳酸乙酯的工艺条件基础上,考察了超声波作用对非水相酶催化合成乳酸乙酯的反应效率及其对固定化酶Novozym435表面微观结构和酶蛋白特性的影响,得出摘要如下:第一,确定了合成乳酸乙酯采用的溶剂和脂肪酶分别为叔丁醇与Novozym435。通过单因素优化实验,得到在温度为50℃、酸醇摩尔比为1:8、乳酸浓度为0.3mol/L、酶浓度为35g/mol、摇床转速为200r/min的条件下,反应条件最佳。第二,在单因素实验的基础上,对乳酸浓度、酸醇摩尔比、酶浓度等因素通过Design-Expert 7.0软件进行了响应曲面分析,获得乳酸乙酯合成最佳条件:乳酸含量0.42mol/L、酸醇摩尔比1:6、酶浓度42g/mol、温度为50℃、摇床转速为200r/min,在此条件下乳酸乙酯的实际产率为70.21%±0.2%。第三,在乳酸乙酯合成最优条件下考察了三种不同超声波作用模式Normal、Sweep和Degas对非水相酶催化反应的影响,得到影响乳酸乙酯非水相合成的最优超声波作用条件:超声波作用模式为Sweep、频率130kHz、超声强度60%。在此条件下得到乳酸乙酯产率为79.8%,相比未添加超声波作用提高了9.6%。第四,研究了超声波作用下非水相酶催化合成乳酸乙酯的反应动力学,在超声波作用下,酶催化反应的最大反应速率从14.4μmol/(min·g)提高到18.2μmol/(min·g),对乳酸和乙醇的米氏常数分别从0.136mol/L和0.0368mol/L降低到0.0116mol/L和0.0329mol/L。因此,反应底物与脂肪酶的亲和作用增强。第五,与未经超声波处理相比。超声波处理后的固定化酶Novozym435的酶活力有所提高,酶稳定性、固定化酶表面微观结构(SEM检测)和酶蛋白二级结构(傅立叶红外色谱检测)无明显变化。