脂肪酶催化合成維生素A棕櫚酸酯的研究.pdf

1、維生素A棕櫚酸酯在醫(yī)藥、食品、化妝品等行業(yè)有著廣泛的應用，屬于維生素A系列產品中的高端品種，是市場需求增長較快的一個分支產品。當前維生素A棕櫚酸酯工業(yè)合成主要采用棕櫚酰氯與維生素A醇的酰氯化反應工藝，存在高腐蝕，對環(huán)境影響大，產品色澤深、穩(wěn)定性差等問題?？紤]到酶催化反應條件溫和、特異性高、環(huán)境友好等優(yōu)點。本研究通過固定化脂肪酶催化法合成維生素A棕櫚酸酯，為實現(xiàn)酶法合成維生素A棕櫚酸酯的工業(yè)化生產提供參考。主要研究結果如下:
　　首

2、先，對固定化脂肪酶催化維生素A醋酸酯和棕櫚酸合成維生素A棕櫚酸酯的反應動力學進行了研究。通過考察搖床轉速、加酶量和底物濃度對反應初速度的影響，研究了該反應的動力學機制，結果表明，脂肪酶轉酯反應動力學符合Michaelis-Menton方程，由雙底物的乒乓機制模型可以很好地描述脂肪酶轉酯反應。并且得到了動力學常數(shù)與反應參數(shù)之間的關系式:v=0.824cAcB/0.0946cB+0.0354cA+cAcB
　　其次，考察了固定化脂肪酶

3、催化維生素A醋酸酯與棕櫚酸的酯交換反應的影響因素，對酶催化合成維生素A棕櫚酸酯反應的脂肪酶種類和溶劑進行篩選，發(fā)現(xiàn)最佳脂肪酶為Novozym435酶，最佳溶劑為石油醚。反應體系為50 mL石油醚包含0.5 g維生素 A醋酸酯、1.95 g棕櫚酸以及1.5 g/L脂肪酶。最適反應條件為反應溫度30℃、搖床轉速200 r/min和反應時間6h，最終轉化率約為80％。固定化脂肪酶連續(xù)使用12次后反應轉化率略有下降至75％。在此基礎上，在反應體

4、系中加入0.4 g離子交換樹脂Amberlyst A-21用于醋酸吸附，轉化率可提高到90.06％。
　　再次，在搖瓶批次反應優(yōu)化實驗的基礎上進行固定床中催化合成維生素A棕櫚酸酯工藝條件研究。得到固定化脂肪酶催化合成維生素A棕櫚酸酯的固定床工藝條件為:在三個串聯(lián)的15mL固定床反應器中，分別裝載6.0 g脂肪酶、6.0 g離子交換樹脂Amberlyst A-21及6.0 g脂肪酶，在維生素A醋酸酯與棕櫚酸摩爾比為1∶2，維生素A醋

5、酸酯的濃度為8g/L，進料速度為0.5 mL/ML/min，反應溫度30℃條件下，轉化率達95％。同時考察了在固定床中脂肪酶的重復使用性能及工藝放大后的穩(wěn)定性。控制反應溫度30℃，進料速度為0.5 mL/ML/min，脂肪酶固定床連續(xù)運行400 h，轉化率還可以達到92.3％。工藝放大10倍后，連續(xù)運行192h，轉化率仍可達到93.8％，并具有良好的穩(wěn)定性。
　　最后，對反應后維生素A棕櫚酸酯的分離純化也做了系統(tǒng)的研究，先采取兩步

6、冷凍結晶法除去反應體系殘留的過量棕櫚酸，再利用液-液萃取分離維生素A棕櫚酸酯和未反應的維生素A醋酸酯。研究表明，甲醇/水和石油醚的混合溶劑作為萃取溶劑，分離維生素A醋酸酯和維生素A棕櫚酸酯是最適宜的。確定了連續(xù)萃取分離純化維生素A棕櫚酸酯的工藝:甲醇/水溶液濃度為88％，甲醇/水和石油醚的進料比例為2∶1，石油醚進料流量為10 mL/min，萃取溫度為20℃，填料高度為100 cm，在此分離條件下，萃取相中維生素A棕櫚酸的純度達到99.