【摘要】：γ-癸內(nèi)酯是一種具有桃子和杏風(fēng)味的內(nèi)酯類化合物。其可通過(guò)酵母菌,以蓖麻油、蓖麻油酸或蓖麻油酸甲酯為底物來(lái)生物合成。蓖麻油酸在酵母菌胞內(nèi)通過(guò)β-氧化得到γ-癸內(nèi)酯的重要前體物4-羥基癸酸,4-羥基癸酸又在環(huán)化酶的作用下進(jìn)一步環(huán)化為γ-癸內(nèi)酯。本論文通過(guò)化學(xué)合成的方法制備出γ-癸內(nèi)酯的直接前體物4-羥基癸酸,并以合成的4-羥基癸酸作為酵母MF-Y11發(fā)酵的底物,通過(guò)研究在不同因素下發(fā)酵過(guò)程中產(chǎn)物γ-癸內(nèi)酯、底物4-羥基癸酸和發(fā)酵液pH的變化規(guī)律,初步闡明內(nèi)酯環(huán)化酶轉(zhuǎn)化4-羥基癸酸為γ-癸內(nèi)酯的環(huán)化機(jī)制。具體內(nèi)容有以下幾方面:第一,通過(guò)氫氧化鈉將γ-癸內(nèi)酯進(jìn)行皂化,再用D113弱酸陽(yáng)離子樹脂進(jìn)行離子交換進(jìn)行酸化,獲得了純度為98.7%,收率為32.0%的4-羥基癸酸。并對(duì)其進(jìn)行了衍生化質(zhì)譜、紅外光譜和核磁共振波譜的表征,確定了其化學(xué)結(jié)構(gòu),并對(duì)4-羥基癸酸的一些理化性質(zhì)進(jìn)行了補(bǔ)充完善。得出4-羥基癸酸在常溫下開始自發(fā)環(huán)化的上限pH值是5.03,下限pH值是1.93;4-羥基癸酸在加熱的條件下,開始自發(fā)環(huán)化的下限溫度值是42℃(熔點(diǎn)),上限溫度是150℃,并在此基礎(chǔ)上建立了該體系4-羥基癸酸的分析方法。第二,通過(guò)對(duì)發(fā)酵過(guò)程中酵母MF-Y11轉(zhuǎn)化4-羥基癸酸發(fā)酵過(guò)程參數(shù)的優(yōu)化,得出最適的轉(zhuǎn)化條件為培養(yǎng)基起始pH7.50、轉(zhuǎn)化溫度30℃,最適底物加入量為2.00g/L,在此條件γ-癸內(nèi)酯濃度達(dá)到最大值為0.50g/L,并得出酵母MF-Y11中環(huán)化酶不再有活性的pH值為4.82。得知4-羥基癸酸環(huán)化酶的最大熱半衰期為4.41h,最大熱失活速率常數(shù)為0.16h~(-1)。通過(guò)研究最適條件下酵母MF-Y11胞內(nèi)環(huán)化酶的反應(yīng)動(dòng)力學(xué)曲線,推測(cè)該酶可能是別構(gòu)酶,并計(jì)算出了發(fā)酵動(dòng)力學(xué)參數(shù)V_(max)=0.48mmoL·L~(-1)h~(-1)(0.060g·L~(-1)h~(-1)),K_m=5.05 mmoL·L~(-1)(0.91g L~(-1))。第三,通過(guò)對(duì)酵母在不同因素影響下4-羥基癸酸的發(fā)酵動(dòng)力學(xué)和代謝流進(jìn)行分析,得出低濃度的4-羥基癸酸具有向γ-癸內(nèi)酯更高的轉(zhuǎn)化效率。其中對(duì)4-羥基癸酸環(huán)化能力起到促進(jìn)作用的金屬離子,其能力由大到小排序?yàn)镸g~(2+)Ca~(2+)Zn~(2+)。并通過(guò)多個(gè)角度的驗(yàn)證,進(jìn)一步得出γ-癸內(nèi)酯對(duì)該酵母的抑制濃度在該體系最適條件下為0.50g/L左右。第四,通過(guò)研究發(fā)現(xiàn),在上述4-羥基癸酸環(huán)化酶的最適條件下,通過(guò)采用對(duì)酵母毒性小的非水溶性有機(jī)溶劑DC345進(jìn)行原位分離,使的酵母MF-Y11轉(zhuǎn)化15.00g/L的12-羥基硬脂酸在72hγ-癸內(nèi)酯的產(chǎn)量可達(dá)到2.25g/L,特別的該酵母轉(zhuǎn)化3.00g/L的12-羥基硬脂酸在24hγ-癸內(nèi)酯的摩爾轉(zhuǎn)化率可以達(dá)到81%,比不加入DC345提高了3.63倍。本論文通過(guò)對(duì)酵母MF-Y11轉(zhuǎn)化γ-癸內(nèi)酯的環(huán)化機(jī)制進(jìn)行初探,為γ-癸內(nèi)酯的產(chǎn)業(yè)化提供了理論基礎(chǔ),提供了一種新的制備γ-癸內(nèi)酯方法,使其工業(yè)化成為可能。
【圖文】：

流量的進(jìn)樣方式，，柱流速為 1mL/min,檢測(cè)器；其中進(jìn)樣口為 250℃，檢測(cè)器 120℃保持 2 min，然后 30 ℃/min 升溫2min。采用外標(biāo)法定量，保留時(shí)間為 5藝流程簡(jiǎn)圖士學(xué)位論文 1、甲醇和水2、90℃攪拌 16h4-羥基癸酸鈉/甲4-羥基癸酸鈉（s）、加水1、D113 樹脂2、冰水浴結(jié)晶癸酸（s）圖 2.2 4-羥基癸酸制備工藝流程簡(jiǎn)圖Process flow diagram for synthesis of 4- hydrox

點(diǎn) A10-羥基癸酸，Rf=0decanoic acid (spot A 10-hyroxy decanoic acid, Rf= 0.7氣相質(zhì)譜聯(lián)用（GC-M方法，樣品處理?xiàng)l件是，用基硅烷咪唑（TMSI）,在活潑氫進(jìn)行三甲基硅烷 有機(jī)濾膜過(guò)濾到氣相分GC-MS ）分析條件為柱載氣為 He。選擇恒1uL。檢測(cè)器為離子火焰溫程序?yàn)椋撼跏紲囟?1 250℃，繼續(xù)保持 10m80℃。））
【學(xué)位授予單位】：上海應(yīng)用技術(shù)大學(xué)
【學(xué)位級(jí)別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2019
【分類號(hào)】：TQ920.1

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本文編號(hào)：2673131