專利名稱：：二次通用旋轉回歸及響應面法聯用酶促合成阿魏酸單甘酯的制作方法
技術領域：
：本發明屬酶促合成阿魏酸單甘酯領域，特別是涉及二次通用旋轉回歸及響應面法聯用酶促合成阿魏酸單甘酯。
背景技術：
：單甘酯作為多元醇型非離子表面活性劑的重要品種，具有乳化、抗靜電、潤滑等特性,還有安全、營養、加工適應性好的優勢，因而廣泛的應用于食品、藥品及化妝品的領域。近幾年，隨著人們對功能性物質要求的增加，賦予單甘酯更多的生理活性的研究引起了人們的廣泛關注。阿魏酸是一類存在于植物中的具有多種生理活性的酚酸類衍生物。然而其碳鏈較短限制了其在其它領域的應用。將阿魏酸與單甘酯相結合，生成一種即克服阿魏酸缺點同時賦予單甘酯更多生理活性的阿魏酸單甘酯成為很多研究學者的重視。目前的制備方法中主要以阿魏酸酯與三酰基甘油酯的轉酯反應為主，然而在制備的過程中除了阿魏酸單甘酯外，還有大量的阿魏酸雙甘酯的存在，降低了阿魏酸單甘酯的的產量，降低了反應的選擇性。響應面法(ResponseSurfaceMethodology,RSM)有效地結合數學方法和統計分析，通過對幾個響應過程變量進行數學建模和分析，能夠定向地優化響應因子。與正交實驗法相比，因其采用更為合理的實驗設計，能以較少的實驗數量和時間對實驗進行全面研究，科學地提供局部與整體之間的關系，從而能取得更為明確有效的結論。
發明內容本發明的目的是提供一種二次通用旋轉回歸及響應面法聯用酶促合成阿魏酸單甘酯，通過二次通用旋轉回歸設計反應介質，并且運用響應面法對反應進行分析，能夠系統的、快速的、高效的制備阿魏酸單甘酯，在提高產率的同時，大大提高反應的選擇性。本發明的二次通用旋轉回歸及響應面法聯用酶促合成阿魏酸單甘酯，包括下列步驟(1)根據溶劑極性選擇三種反應介質溶劑；(2)根據二次通用旋轉回歸，設計三溶劑反應介質的不同比例，建立目標函數為Y-P!X！+(32X2+(53X3+^132XtX2+13^XX3+p2(33X2X3;(3)通過響應面法分析目標函數，得14種反應介質不同比例的組合；(4)在不同的介質組合中進行酶促反應；(5)通過二次通用旋轉組合設計的方差分析比較轉酯反應的轉化率和選擇性的預測值與實際測量值，檢驗分析結果。所述的根據溶劑極性選擇三種反應介質，其主要根據其LgP值，(P值為溶劑在正辛醇和水中的分配系數比，LgP越大，溶劑的疏水性越強)，從高中低區分別選擇三種溶劑，選擇甲苯(LgP=1.5)、叔丁醇(LgP=2)、環己烷(LgP=3.5)構成反應介質的三元體系；所述目標函數中，Y是響應值，即變量(區域選擇性)，P!、|32、|33、陸、P!p3、卩2卩3分別是各個自變量的交互系數，X,、X2、X3分別代表叔丁醇、甲苯及環己烷；所述的在14種不同比例的組合介質種進行酶促反應是50°C，210rpm轉速下，0.25mmol阿魏酸乙酯，0.75mmol三丁酸甘油酯，120mg固定化脂肪酶Novozym435置于25ml具塞三角瓶中，空氣浴反應144h。應用二次通用旋轉回歸方法在實驗因素較多的情況下，具有實驗次數少，安排水平數多，實驗點在實驗范圍內均勻散布等優點。可以用較少的實驗次數得到比較理想的實驗條件。在實驗當中，應用響應面法尋找反應介質的最佳組分，并通過二次通用旋轉回歸方差分析方法對實驗結果進行驗證，同時擬合出能表達目標函數隨各個變量變化規律的預測方程，從而得出理論上最佳的反應介質的配比。本發明的有益效果本發明中二次旋轉回歸指導對酶促合成阿魏酸單甘酯反應介質的篩選，避免了對反應介質選擇的盲目性，實驗次數多等技術的不足，更加適合大規模生產過程中的分析，可以在較短的時間內，通過少次的實驗、系統的分析、找到對于目標產物合成產率和選擇性的最佳反應介質。利用本方法可快速制備產物專一的阿魏酸單甘酯的方法，該方法同時可以應用于酚酸類藥物衍生物的合成。圖1是酶促合成阿魏酸單甘酯的線路圖；圖2是實驗數值與預測數值的相關曲線圖3是二次通用旋轉回歸設計實驗所產生的等高線和響應曲線圖，(a)是二次通用旋轉回歸設計實驗所產生的等高線，(b)是響應曲線圖。具體實施例方式下面結合具體實施例，進一步闡述本發明。應理解，這些實施例僅用于說明本發明而不用于限制本發明的范圍。此外應理解，在閱讀了本發明講授的內容之后，本領域技術人員可以對本發明作各種改動或修改，這些等價形式同樣落于本申請所附權利要求書所限定的范圍。實施例11.反應體系三元介質的選擇根據其LgP值，(P值為溶劑在正辛醇和水中的分配系數比，LgP越大，溶劑的疏水性越強)，從高中低區分別選擇三種溶劑。甲苯(LgP=1.5)，叔丁醇(LgP=2)，環己垸(LgP=3.5)構成反應介質的三元體系。2.建立目標函數Y=(3iXi+p2X2+|33X3十p必X!X2+0,133X,X3+卩2卩3X2X3其中，Y是響應值，即變量(區域選擇性)，p!、|32、|33、piP2、|3^3、|32|33分別是各個自變量的交互系數，X!、X2、X3分別代表叔丁醇、甲苯及環己垸，反應介質共3ml。3.根據二次旋轉回歸、響應面法分析目標函數根據二次旋轉回歸、響應面法分析目標函數，各組分添加量及在此條件下的實驗數據如表1所示。表1二次旋轉回歸法設計對反應介質設計及在此條件下的實驗結果實驗變量轉化率(％)選擇性環己垸甲苯叔丁醇實驗數值預測數值13.000.000.0052.8%0.130.2021.501.500.0076.9%1.021.0131.500.001.5074.5%0.960.9840.003.000.0075.6%2.972.870.001.501.5078.4%7.567.3460.000.003.0067.4%3.343.5272.000.500.5075.3%1.231.0380.502.000.5073.7%3.544.0590.500.502.0076.5%3,984.25101.001.001.0074.8%3.663.42113.000.000.0056.5%0.160.20120.000.003.0068.3%3.753.52130.003.000.0072.4%2.912.87141.501.500.0078.7%1.071.014.比較轉酯反應的轉化率和選擇性的預測值與實際測量值通過二次通用旋轉組合設計的方差分析比較轉酯反應的轉化率和選擇性的預測值與實際測量值，結果見表2。表2二次通用旋轉組合設計的方差分析表<table>tableseeoriginaldocumentpage6</column></row><table>從表2可以看出，回歸方程是高度顯著的；失擬是高度不顯著的，因此由此分析表得到回歸方程為Y=0.35Xj+2.93X2+3.54X3-2.34X！X2-3.34X!X3+16,22X2X35.比較實驗數值與預測數值的關系由圖2可以看出實驗數值與預測數值的相關系數為0.9887，證明通過二次通用旋轉回歸設計的模型是高度顯著相關的，證明此設計合理。6.分析驗證實驗結果通過二次通用旋轉回歸設計實驗所產生的等高線和響應曲線圖分析驗證實驗結果，結果見圖3。由圖3可以看出當甲苯與叔丁醇的體積比為1:l時，反應的轉化率達到78.4，且選擇性達到7.34，達到目前生產阿魏酸單甘酯的所有制備方法中最高的產率及純度。權利要求1.二次通用旋轉回歸及響應面法聯用酶促合成阿魏酸單甘酯，包括下列步驟(1)根據溶劑極性選擇三種反應介質溶劑；(2)根據二次通用旋轉回歸，設計三溶劑反應介質的不同比例，建立目標函數Y＝β1X1+β2X2+β3X3+β1β2X1X2+β1β3X1X3+β2β3X2X3；(3)通過響應面法分析目標函數，得14種反應介質不同比例的組合；(4)在不同的介質組合中進行酶促反應；(5)比較轉酯反應的轉化率和選擇性的預測值與實際測量值，檢驗分析結果。2.根據權利要求1所述的二次通用旋轉回歸及響應面法聯用酶促合成阿魏酸單甘酯，其特征在于所述反應介質是甲苯、叔丁醇、環己垸構成反應介質的三元體系。3.根據權利要求1所述的二次通用旋轉回歸及響應面法聯用酶促合成阿魏酸單甘酯，其特征在于所述目標函數中Y是響應值，即區域選擇性變量，pi、|32、p3、(3^2、(3^3、卩2|33分別是各個自變量的交互系數，Xi、X2、X3分別代表叔丁醇、甲苯及環己烷。4.根據權利要求1所述的二次通用旋轉回歸及響應面法聯用酶促合成阿魏酸單甘酯，其特征在于所述的在14種不同比例的組合介質種進行酶促反應是50°C，210rpm轉速下，0.25mmol阿魏酸乙酯，0.75mmol三丁酸甘油酯，120mg固定化脂肪酶Novozym435置于反應器中，空氣浴反應144h。5.根據權利要求1所述的二次通用旋轉回歸及響應面法聯用酶促合成阿魏酸單甘酯，其特征在于通過二次通用旋轉組合設計的方差分析進行檢驗分析結果。全文摘要本發明涉及一種二次通用旋轉回歸及響應面法聯用酶促合成阿魏酸單甘酯，步驟(1)根據溶劑極性選擇三種反應介質溶劑；(2)根據二次通用旋轉回歸，設計三溶劑反應介質的不同比例，建立目標函數；(3)通過響應面法分析目標函數，得14種反應介質不同比例的組合；(4)在不同的介質組合中進行酶促反應；(5)比較轉酯反應的轉化率和選擇性的預測值與實際測量值，檢驗分析結果。本方法能夠系統的、快速的、高效的制備阿魏酸單甘酯，在提高產率的同時，大大提高反應的選擇性。文檔編號C12P7/62GK101200739SQ200710171628公開日2008年6月18日申請日期2007年11月30日優先權日2007年11月30日發明者朱利民,靜權,波蔣,妍鄭申請人:東華大學