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本研究旨在以我国特有的植物可再生资源-魔芋葡甘聚糖(KGM)为反应底物,利用非水介质中生物催化转酯化反应来制备酯化葡甘聚糖,以期建立一种制备具有独特的生物、药理和表面活性的葡甘聚糖酯化衍生物的环境友好的、高选择性的新方法。以多种脂肪酶和蛋白酶为生物催化剂,探讨了在非水介质如有机溶剂体系、无溶剂体系、AOT/异辛烷反相胶束体系和离子液体体系中生物催化KGM与酰基供体乙酸乙烯酯的转酯化反应。通过对转酯化反应产物的取代度的测定,评价了所用酶对该反应的催化能力。结果表明,8种脂肪酶和3种蛋白酶在适当的非水介质中均有一定的催化活力。其中,以离子液体体系中Novozym435的催化效果最佳。在有机溶剂中采用固定化脂肪酶催化反应具有产物易于分离提纯、反应体系相对简单、有利于酶的反复使用的优点。
通过FTIR、1H和13CNMR对KGM转酯化产物的结构进行了分析,证实了在有机溶剂中的酶催化KGM的转酯化反应具有优异的位置选择性,KGM主链上糖单元中C6位上的羟基优先参与反应。
研究了不同结构的酰基供体(乙酸乙烯酯、乙酸异丙稀酯、乙酸烯丙酯、丁酸乙烯酯、辛酸乙烯酯、月桂酸乙烯酯、棕榈酸乙烯酯)对在有机溶剂甲苯(aw=0.84)和异辛烷(aw=0.53)中Novozym435、LipozymRMIM和LipozymTLIM催化KGM转酯化反应的影响。结果表明,除乙酸烯丙酯外其它的酰基供体都能进行转酯化反应;转酯化反应产物的DS随着脂肪酸乙烯酯的碳链长度增加而提高。特别是KGM的转酯化反应具有优异的位置选择性,KGM主链上糖单元中C6位上的羟基优先参与反应。通过XRD研究发现转酯化产物的结晶结构无明显变化;TG分析发现转酯化产物的热稳定性随着DS的增加而提高。