酶在催化乳酸銨制備乳酸乙酯中的應(yīng)用

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1、酶在催化乳酸鍍制備乳酸乙酯中的應(yīng)用乳酸乙酯具冇無毒、溶解性好、易揮發(fā)及可生物降解等優(yōu)點(diǎn)，町作為制藥工業(yè)中制壓片制潤滑劑和某些藥品的中間體，還是常用的食晶香料和生產(chǎn)酒類食晶的重要原料，被J泛用于醫(yī)藥、農(nóng)藥和其他精細(xì)化工品領(lǐng)域，是極具開發(fā)價(jià)值和應(yīng)用前景的“綠色溶劑”。FI前，以乳酸錢為原料合成乳酸乙酯的催化劑主要是酸催化劑.酸催化劑具有污染環(huán)境、腐蝕設(shè)備等缺點(diǎn).Walkup等采用CO；?促進(jìn)乳酸錢的分解，增加了乳酸乙酯的產(chǎn)率，但對反應(yīng)容器的耍求較高,需要較高的壓力（1-200大氣壓），而且COz與皿的分離

2、比較用難.生物酶具有低能耗，反應(yīng)條件溫和,專一性強(qiáng)等特點(diǎn).目前未見有關(guān)酚催化乳酸彼合成乳酸乙酯的報(bào)道.木文以脂肪酶為催化劑，以乳酸鞍及乙醇為原料合成乳酸乙酯，為乳酸乙酯的合成提供了新的途徑.1.1方法1.1.1乳酸乙酯的合成將乳酸錢和乙醇按照一定比例加入50iiiL的具塞錐形瓶中，再加入一定量的有機(jī)溶劑使反應(yīng)物總體積為10mL,充分混合后加入-定質(zhì)量的脂肪酶，在特定的溫度和搖床轉(zhuǎn)速下反應(yīng)一定時(shí)間.1.1.2水解酶活的測定參照趙天濤論文中水解酚活的測定方法，將毎克酶毎分鐘催化產(chǎn)生lumol脂肪酸定義為一

3、個(gè)活力單位（umol/（g?min））.1.1.3酶的穩(wěn)定性反應(yīng)結(jié)束后，過濾分離脂肪酶和反應(yīng)液，脂肪酶經(jīng)叔丁醇沖洗加入到新鮮反應(yīng)底物中進(jìn)行下一次的催化反應(yīng)，反應(yīng)條件不變.1.1.4乳酸乙酯的檢測采用SP-1000型氣相色譜儀（PEG-20M,填充柱為2mX3mm）測定乳酸乙酯,TCD檢測器,配浙江大學(xué)N2000雙通道色譜工作站，柱箱溫度為100°C、進(jìn)樣器170°C、檢測室160°C、熱絲180°C,環(huán)己刪為內(nèi)標(biāo)物.2.1酶和溶劑的選擇表1不同脂肪酶在不同溶劑中對乳酸乙酯產(chǎn)率的影響Tab.1Effec

4、tofdifferentlipasesontheyieldofethyllactateindifferentsolvents產(chǎn)率/%有機(jī)溶劑Novozym435CCLTLIMNone-enzyme叔丁醇6.85<1-<1<1氯仿5」0<1<1<1丙醐1」8<1<1<1乙睛2.35<1<1<1苯3」9<1<1V】環(huán)己烷<}<1<1<1無溶劑<1<1<1<1反應(yīng)條件：錢醇摩爾比1:8,底物總ft0.8g,酶50mg,有機(jī)溶劑5mL,轉(zhuǎn)速150r/min,時(shí)間24h.a：未檢測故選擇Novozym435作為

5、催化劑，以叔丁醇為反應(yīng)介質(zhì).1.2底物配比對催化反應(yīng)的影響9821152?O.宀仝?宀.￡.介■今、?、?、?、?、?、?、?、?択乳酸技）/〃（乙醇）圖I乳酸錢/乙醉摩爾比対乳酸乙酯產(chǎn)率的影響Fig.1Effectsofmolarratioofthesubstratesontheyieldofethy）lactate反應(yīng)條件：乳酸狡濃度0.3moVL,酶濃33g/mol,60C,150r/min,24h實(shí)驗(yàn)結(jié)果如圖1所示.由圖1可見，在反應(yīng)體系中，隨著乙醉添加量的增加，乳酸乙酯產(chǎn)率逐漸增大，錢醇物質(zhì)

6、的量之比達(dá)到1：24時(shí)，乳酸乙酯產(chǎn)率達(dá)到最大.山丁?酯化反應(yīng)為可逆反應(yīng)，隨著乙醇量的增加，平衡向正向移動(dòng)，產(chǎn)率逐漸增加.但乙醇量太大，產(chǎn)率反而F降，這是山于過量加入乙醇導(dǎo)致陋失活，造成乳酸乙酯產(chǎn)率降低.因此，選擇鍍醇物質(zhì)的最之比為1：24.2?3底物濃度對催化反應(yīng)的影響圖3乳酸彼濃度對乳酸乙酯產(chǎn)率的影響Fig.3Effectoftheammoniumlactateconcentrationonthtyieldofethyilactate反應(yīng)條件：錢醇摩爾比I:24,酶濃33g/mol,60°C,150

7、r/min?24h山圖3可以看出：隨著乳酸錢濃度的增加，乳酸乙酯產(chǎn)率逐漸增大，當(dāng)乳酸錢濃度為0.2mol/L時(shí)，乳酸乙酯產(chǎn)率率到28.58%,之后，隨著乳酸鍍濃度的增大，乳酸乙酯產(chǎn)率明顯降低.可能的原因是：1）隨著乳酸桜濃度的增大，利丁反應(yīng)正向進(jìn)行，乳酸乙酯產(chǎn)率升高；2）過量的乳酸鍍奪取了酶分了表面的必需水，加速了酶的失活；3）乳酸鏤濃度增人的同時(shí)，乙醇濃度也不斷增加，增人了乙醇對酶的失活作用，使乳酸乙酯產(chǎn)率下降.因此，選擇乳酸錢濃度為0?2mol/L.實(shí)驗(yàn)結(jié)果如圖3所示.1.4溫度對催化反應(yīng)的影響3

8、#/弄<246755055606570r/r圖4反應(yīng)溫度對乳酸乙酯產(chǎn)率的影響Fig.4Effectoftemperatureontheyieldofethyllactate反應(yīng)條件：錢聊摩爾比1：24,乳酸桜濃度0.2mol/L,的濃33g/mol,150r/min>24h溫度對反應(yīng)的影響如圖4所示.曲圖4叮見，隨著反應(yīng)溫度的增加，產(chǎn)率逐漸升高，當(dāng)溫度為60°C時(shí)，乳酸乙酯產(chǎn)率最大,為28.58%,原因可能是:隨溫度的提高,底物的粘度降低,擴(kuò)散阻力減小,