脂肪酶催化制备生物柴油的研究进展

生物柴油作为一种可再生的清洁能源,以其良好的环境效应受到越来越多的关注。酶法生产生物柴油具有化学催化法不可比拟的优越性,是工业化生产的发展方向。本文综述了利用固定化脂肪酶、游离酶、全细胞生物催化剂制备生物柴油的研究与应用进展,并探讨了我国生物柴油产业化发展的困境和对策。     

Bacillus megaterium WZ009催化合成(R)-4-氯-3-羟基丁酸乙酯和(S)-3-羟基-γ-丁内酯

以外消旋4-氯-3-羟基丁酸乙酯为唯一C源的富集培养筛选得到一株菌株WZ009,经16S rDNA测序鉴定为巨大芽胞杆菌(Bacillus megaterium)。B.megaterium WZ009静息细胞可以立体选择性催化(S)-4-氯-3-羟基丁酸乙酯水解和脱氯反应得到光学纯的(R)-4-氯-3-羟基丁酸乙酯(e.e.≥99%)和(S)-3-羟基-γ-丁内酯(e.e.≥95%)。笔者对B.megaterium WZ009不对称催化反应影响因素(温度、pH、中和剂、底物浓度、时间进程以及细胞重复利用)进行优化研究,确定了该反应体系最优条件:底物浓度200 mmol/L,中和剂氨水,pH 7.2,40℃反应12 h,转化率达到50.6%,底物对映体过量值为99.6%。该生物催化合成(R)-4-氯-3-羟基丁酸乙酯和(S)-3-羟基-γ-丁内酯过程具有良好的工业化应用前景。     

有机相脂肪酶催化合成乙酸肉桂酯

对有机相中酶法催化合成乙酸肉桂酯的转酯化反应进行研究。结果发现:Candida anatarctic脂肪酶(Novozyme435)、根霉脂肪酶(Rhizopus niveus lipase)和荧光假单胞菌脂肪酶(Pseudomonas fluore lipase)均有较好的催化活性。同时考察各反应参数(温度、反应溶剂、体系水活度、酰化剂类型、肉桂醇与酰化剂摩尔比、肉桂醇浓度等)对脂肪酶Novozyme435合成乙酸肉桂酯反应的影响,确定了反应体系最优工艺条件:在10 mL甲基叔丁基醚中,肉桂醇200 mmol/L,n(肉桂醇)∶n(乙酸乙烯酯)=1∶1.5,初始水活度αw=0.84,温度35℃,酶加量0.02 g,反应3 h后肉桂醇转化率可达到99%,产物经质谱(MS)鉴定。固定化酶经过10个批次反应,反应转化率都保持在90%以上。     

酶法拆分制备(R)-苯基缩水甘油醚及缓冲体系对产物光学纯度的影响

新筛选出一株能选择性水解外消旋苯基缩水甘油醚(GPE)的菌株Bacillus megateriumZJUZQ-001,研究了其动力学拆分苯基缩水甘油醚条件,包括时间、温度、缓冲液类型和离子强度的影响。相比其他体系,硼酸缓冲液(100 mmol/L,pH 8.2)e.e._s值可以从91.2%提高到99.5%,E值从25.0提高到46.8,底物浓度从60 mmol/L增加到90 mmol/L。