两相体系中蔗糖选择性酶法酯化耦联产物在线分离的研究

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蔗糖酯中的蔗糖-6-乙酸酯是原酸酯法合成三氯蔗糖的重要中间体。而三氯蔗糖是一种新型非营养型甜味剂,市场前景广阔。因此,对于蔗糖-6-乙酸酯的合成进行研究具有广阔的应用前景。在水-有机溶剂两相体系中进行蔗糖酯化反应,水相加大了底物蔗糖的溶解,有利于酯化反应进行。同时,酯化的另一反应物乙酸乙烯酯可较好的溶于有机相,在反应过程中逐步分配至水相,避免了乙酸乙烯酯过多的水解。为了实现产物在线分离,对假丝酵母脂肪酶(Candida rugosa lipase)进行固定化。对固定化条件进行优化,214弱碱性丙烯酸系阴离子交换树脂固定化假丝酵母脂肪酶的最佳工艺为:固定化时间3 h、给酶量8 mg/mL、固定化温度35℃、缓冲液pH 8.4、振荡速率150 rpm、载体的量1 g。将所得的固定化酶,连续催化合成蔗糖乙酯。考察各个反应因素,得到最佳反应介质为Tris-HCl/叔戊醇两相体系,所得最适反应条件为:蔗糖2mmol (0.6846 g), Tris-HCl缓冲液5 mL(pH8.4),固定化酶0.3 g,叔戊醇5 mL,乙酸乙烯酯0.37 mL,反应温度451℃。在该条件下,合成蔗糖乙酯的量为1.4728 g,蔗糖-6-乙酯的选择性达到50.37%。补加一定体积的叔戊醇后,固定化酶可不断连续催化合成蔗糖乙酯。反应10批次后,蔗糖乙酯的量才开始有所下降。相比不补加叔戊醇的体系,固定化酶重复利用的次数增加,该体系更适合工业化应用。对水有机溶剂两相体系中蔗糖酯化工艺进行了新的探索。发现在水-仲丁醇两相体系中,无酶与有酶的催化效果相似。对无酶体系进行优化,使其更适合工业化生产。得到工业化生产的最佳反应条件:去离子水(pH 9)4 mL,仲丁醇6 mL,蔗糖600mmol/L,蔗糖:乙酸乙烯酯(mol:mol)=1:2,反应温度45℃。在此反应条件下,蔗糖乙酯酯化率为48.29%,蔗糖-6-乙酯选择性为45.51%。将反应体系由10mL扩大至100 mL后,蔗糖乙酯酯化率约为40.23%,蔗糖-6-乙酯选择性为42.02%。
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