离子液体中酶催化选择性合成阿魏酰基脂肪酰基结构脂及酰基转移规律研究

研究和开发新的绿色环保的结构脂生物合成反应体系具有重要的科学意义和实用价值。阿魏酰基脂肪酰基结构脂作为新型紫外吸收剂和抗氧化剂正备受亲睐。离子液体作为生物催化反应的绿色溶剂，对酶催化反应有促进作用。本项目在前期研究的基础上，分别以亲水性离子液体（[Bmim]BF4）和疏水性离子液体（[Bmim]PF6）为溶剂，采用固定化脂肪酶作为生物催化剂，以不同酰基供体（脂肪酸和阿魏酸或阿魏酸乙酯）和不同酰基受体（甘三酯、甘二酯、甘一酯或甘油）为原料合成阿魏酰基脂肪酰基结构脂，研究离子液体对反应（反应动力学及热力学性质、反应体系传质及流变学特性）、酶活性、反应选择性及酰基转移规律的影响，探讨酰基供体、受体及其立体结构（空间位阻效应）与酶催化反应的关系，揭示离子液体中酶催化阿魏酰基脂肪酰基结构脂选择性合成及酰基转移规律，为离子液体在酶催化脂质改性领域中的应用提供理论指导，同时为结构脂的应用奠定基础。

项目通过比较离子液体体系中不同酰基供体（阿魏酸或阿魏酸乙酯（EF））和不同酰基受体（甘三酯、甘二酯、甘一酯或甘油）对酯交换合成阿魏酰基脂肪酰基结构脂及酰基转移规律等，发现酰基供体和酰基受体的空间位阻对酯交换反应选择性合成及酰基转移规律影响较大，如空间位阻较大的甘三酯作为酰基受体时，酯交换反应速率和酰基转移速率较慢，但其有益于亲脂性产物(阿魏酰基单脂肪酰基结构脂FMAG和阿魏酰基二脂肪酰基结构脂FDAG）的选择性合成；空间位阻较小的甘二酯和甘一酯作为酰基受体时，反应速率和酰基转移速率均较快，并且随着酰基受体的比例的增加，越有益于亲脂性FMAG和FDAG的选择性合成。在甘二酯、甘一酯等作为酰基受体时，我们发现存在两个竞争性反应机制，即（1）甘二酯（或甘一酯）先水解再与EF进行酯交换反应形成亲水性产物（单阿魏酰基甘油（FG）和二阿魏酰基甘油（DFG））；（2）甘二酯（或甘一酯）直接与EF进行酯交换反应形成亲脂性产物（FMAG和FDAG）。不同类型离子液体对竞争性反应机制的影响不同，即极性离子液体有益于第一个竞争性反应的进行（亲水性FG和DFG的选择性合成），非极性离子液体则有益于第二个竞争性反应的进行（亲脂性FMAG和FDAG的选择性合成）。通过不同反应体系比较发现离子液体体系对酶具有高温保护作用。同时还提出离子液体体系中酶催化的反应机制，并得出其反应热力学和动力学参数。