含温敏离子液介质中酶促选择性制备CFAE及其抑菌性能研究

碳水化合物脂肪酸酯（CFAE）是一类应用广泛的非离子型生物表面活性剂，一些CFAE还具有抗菌等生物活性，可被开发制成多功能食品添加剂。本项目利用聚氧乙烯非离子表面活性剂的浊点性质，拟以接枝乙氧基醚链的不同阳离子骨架作为正离子部分，设计、合成一类新型温敏离子液体，进一步构建出对环境更友好且兼具"低温混溶、高温分相"特性的离子液体-溶剂体系，深入研究在此新型体系中酶促选择性酯化合成CFAE的反应机制。对所获得的不同结构的CFAE在抑菌方面的应用性能进行探索性研究。此温敏离子液体的应用实现了酶促CFAE的选择性合成的目的，简化了反应结束后催化剂与产物的分离，提供了一类更绿色、节能、高效的"生物反应-分离"耦合催化新体系。本项目的研究将不仅有助于非水相酶促合成研究的深入，也为生物法制备食品添加剂的基础与创新性研究方面提供新思路，还有助于进一步促进绿色化学和生物化学研究的发展。

碳水化合物脂肪酸酯是一类具有无毒、可生物降解的非离子型表面活性剂，可作为食品乳化剂，同时还具有良好的抑菌效果。我们利用非水介质中（特别是功能型绿色离子液体中）的酶催化反应制备碳水化合物脂肪酸酯，以克服化学法制备过程中存在的缺点。首先，基于不同的骨架结构（季铵盐，单及双咪唑环），设计、合成了一系列新型功能离子液体，纯化后，选择“聚合酶链式反应”对离子液体的生物相容性进行筛选，结果表明双咪唑环骨架结构的离子液体，尤其是5, 6双咪唑环离子液体不仅具有较好的物化稳定性，同时兼具良好的生物相容性。进而研究了非水介质中脂肪酶催化合成蔗糖月桂酸酯，分别考察了在有机溶剂异戊醇、丙酮等介质中的生物反应情况，异戊醇中产物主要为单酯产物，丙酮中产物是单酯与二酯的混合产物。对比了含聚氧乙烯醚链的咪唑型离子液体与季铵盐型离子液体中该生物转化过程的情况，主产物均为单酯；蔗糖在离子液体[Me(OEt)3-Et-Im][OAc]中的溶解度高达35%，但脂肪酶Novo 435在[Me(OEt)3-Et-Im][OAc]中的生物转化活性明显较[Me(OEt)3-Et3N][OAc]低。这是因为季铵盐骨架结构的离子液体的生物相容性较好，且由于底物与含聚氧乙烯醚链间的氢键作用，底物能较好的溶解在[Me(OEt)3-Et-Im][OAc]中，使得蔗糖底物在离子液体中处于基态稳定，反应平衡向反应物方向移动，表现出较低的酶促转化活性。又设计合成了另一新型功能化离子液体，并用其化学修饰脂肪酶TL 100L，经离子液体化学修饰后的脂肪酶TL 100L-IL在催化酯交换制备蔗糖乙酯的反应中表现出更高的热稳定性和催化活性。对比与原酶的最适反应为30 oC，化学修饰酶的最适反应温度为50 oC，最佳化学修饰条件为：修饰剂用量与酶比例为100，修饰时间为8 h。化学修饰酶催化制备蔗糖酯反应的最适条件为：化学修饰酶用量40 mg/mL，醋酸乙烯酯与蔗糖比率为8:1，催化反应温度为50 oC。