臺灣博碩士論文加值系統

柔膚劑( Emollient )在化妝品學上定義為：「當使用於毛髮與肌膚後，可使其表面感覺柔順，一般油酯蠟皆具有此功能」。柔膚劑常添加在護膚製品中，使其肌膚感覺柔順、舒適；而護膚製品在化妝品中扮演著舉足輕重的地位，使用相當普遍。目前市上化妝品所用的脂肪酸、醇及酯類，一般來自動植物之油脂蠟為原料水解後，保留高級脂肪酸及脂肪醇，而酯類可由高級脂肪酸與低分子量的醇類反應產生，例如：十四酸異丙酯、月桂酸己酯等，都具有柔膚劑的特性。根據現有的參考文獻，顯示目前所使脂解酵素來進行催化合成酯類，大都以短鏈脂肪酸酯化為主。而中長鏈脂肪酸酯化的相關文獻相當有限，產業界大都是以化學法來進行中長鏈脂肪酸的酯化。
本研究是利用固定化脂解酵Rhizomucor miehei(Lipozyme IM77)來催化月桂酸與己醇進行直接酯化反應，並且再進一步探討在無溶劑系統下進行反應。利用反應曲面法(Response surface methodology; RSM)及五階層四變數之中心混層實驗設計法(Central composite rotatable design；CCRD)，分別探討以Lipozyme IM77 合成月桂酸己酯的反應時間(10–50 min)、反應溫度(45–85 °C)、酵素用量(10–30 mg)、酵素pH記憶值(5–9)等反應參數對直接酯化合成月桂酸己酯的莫耳轉換率之影響。
研究結果發現反應時間和酵素用量對月桂酸己酯的莫耳轉化率影響很大。反應之最優化合成條件為: 反應時間 74.8分鐘、 47.8 °C、 45% 酵素用量與基質莫耳比1.5：1。可獲得最優化莫耳轉換率為 90.0%。而在無溶劑的系統下，發現反應溫度、反應時間和酵素用量對月桂酸己酯的莫耳轉化率影響很重要。利用脊形分析，可得到月桂酸己酯之最優化莫耳轉換率為 69.7%，而反應條件為：反應時間 40.6分鐘、反應溫度58.2 °C、酵素用量25.4 mg 和酵素pH值 5.8。

The definition of the emollient on the cosmetics is that “toiletry consisting of any of various substances resembling cream that have a soothing and moisturizing effect when applied to the skin”. The emollient is often added in the products for skin protection, which makes the skin feel gentle and comfortable. The skin protection are very important in the cosmetics, and it has wide applications. At present, the fatty acid, alcohol and ester used in the cosmetics were hydrolysed from the oil and wax of animals and plants origin. The ester can be produced by resting fatty acid and an alcohol of low molecular weight. For example, isopropyl myristate and hexyl laurate have the characteristic of emollient. According to currently available references, most of them used esterification of the short chain fatty acid with alcohol using lipase. The esterification of the long chain fatty acid with the lipase is quite limited in the literature. Currently, industries carried out esterification of the long chain fatty acid through chemical processes. The ability for immobilized lipase from Rhizomucor miehei (Lipozyme IM77) to catalyze the direct esterification of lauric acids and 1-hexanol in solvent-free environment was investigated in this study. Response surface methodology (RSM) and 5–level–4–factor central composite rotatable design (CCRD) were employed to evaluate the effects of synthesis parameters, such as reaction time (10–50 min), temperature (45–85 °C), enzyme amount (10–30 mg), pH memory(5–9) on percentage molar conversion of hexyl laurate by the direct esterification. The results showed that temperature and enzyme amount significantly affected the percent molar conversion of hexyl laurate in the solvent system. Based on ridge max analysis, the optimum synthesis conditions with 90.0% molar conversion were: reaction time 74.8 min、 47.8 °C、enzyme amount 45% and substrate molar ratio (1.5:1). In solvent-free system, results showed that percent molar conversion of hexyl laurate affected by temperature、time and enzyme amount. Based on ridge max analysis, the optimum synthesis conditions with 69.7% molar conversion in the solvent-free were: reaction time 40.6 min, temperature 58.2 °C, enzyme amount 25.4 mg, and pH memory 5.9.

目錄

封面內頁
簽名頁
授權書.. iii
中文摘要 iv
英文摘要 vi
誌謝 viii
目錄 ix
圖目錄 xii
表目錄 xiii

第一章 緒言 1
第二章 文獻回顧 4
2.1 化妝品之簡介 4
2.1.1 護膚製品的發展現況 4
2.1.2 柔膚劑在護膚製品上的應用 5
2.2 酵素催化之重要性 6
2.2.1 酵素催化反應之優點 6
2.2.2 Lipozyme® IM77 之簡介 8
2.3酯纇合成國內外之相關研究 8
2.3.1 國外相關研究 9
2.3.2 國內相關研究. 12
2.4 反應曲面法之應用 15
2.4.1 中心混層設計 17
2.4.2 反應曲面模式適切性之統計檢驗 18
第三章 材料與方法 24
Ⅰ. 以反應曲面法探討己醇酯類之最優化酵素合成 24
3.1 實驗材料 24
3.1.1 儀器設備 24
3.1.2 藥品 24
3.2 實驗設計與方法 25
3.2.1 實驗設計 25
3.2.2 月桂酸己酯之合成方法 26
3.2.3 萃取與分析 26
3.2.4 統計分析 27
Ⅱ. 在無溶劑系統中，以反應曲面法探討己醇酯類之最優
化酵素合成 28
3.3 實驗材料 28
3.3.1 儀器設備 28
3.3.2 藥品 28
3.4 實驗設計與方法 28
3.4.1 實驗設計 28
3.4.2 月桂酸己酯之合成方法 29
3.4.3 萃取與分析 29
3.4.4 統計分析 29
第四章 結果與討論 36
4.1 最優化合成之研究 36
4.1.1 有機溶劑下月桂酸己酯合成 36
4.1.2 在無溶劑下月桂酸己酯合成 38
4.2 時間對莫耳轉換率之影響 40
4.3 溫度對莫耳轉換率之影響 41
4.4 酵素用量對莫耳轉換率之影響 41
4.5 酵素pH記憶值對莫耳轉換率之影響 42
4.6 基質比對莫耳轉換率之影響 43
4.7 水分對莫耳轉換率之影響 43
4.8 綜合討論 44
4.8.1 時間對反應之影響 45
4.8.2 溫度對反應之影響 45
4.8.3 有機溶劑之選擇 46
第五章 結論 64
參考文獻 66
附錄 一 71
附錄 二 73








圖目錄

圖 1-1以脂解酵素催化月桂酸與1-己醇之直接酯化反應 3
圖 2-1 反應曲面圖 20
圖 2-2 反應曲面進行步驟流程圖 21
圖 2-3 中心混層設計法之星點及中心點補充實驗圖 22
圖 3-1 氣相層析儀分析月桂酸己酯(直接酯化)標準圖譜 30
圖 3-2 在無溶劑下，氣相層析儀分析月桂酸己酯(直接酯化)標準
圖譜 31
圖 4-1 月桂酸己酯百分比莫耳轉換率之等高線圖 47
圖 4-2 時間對月桂酸己酯合成產率之影響 48
圖 4-3 反應時間對月桂酸己酯莫耳轉換率影響之反應曲面圖 49
圖 4-4 反應溫度對月桂酸己酯合成產率之影響 50
圖 4-5 酵素用量對月桂酸己酯莫耳轉換率影響之反應曲面圖 51
圖 4-6 酵素用量對TON值影響 52
圖 4-7 酵素pH記憶對月桂酸己酯合成產率之影響 53
圖 4-8 在無溶劑下， pH 記憶值與酵素用量對月桂酸己酯莫耳
轉換率影響之反應曲面圖 54
圖 4-9 基質比與酵素用量對月桂酸己酯莫耳轉換率影響之反
應曲面圖 55
圖 4-10 反應過程加入分子篩，探討時間對月桂酸己酯合成產率
之影響 56
圖 4-11 在無溶劑的條件下，月桂酸己酯百分比重量轉換率之等
高線圖 57
表目錄

表 2-1 中心混層設計之補充實驗 23
表 3-1 五階層四變數中心混層實驗設計反應參數實驗值之範
圍 32
表 3-2 五階層四變數中心混層實驗設計與實驗數據 33
表 3-3 在無溶劑條件下，五階層四變數中心混層實驗設計反應
參數實驗值之範圍 34
表 3-4 在無溶劑條件下，五階層四變數中心混層實驗設計與實
驗數據 35
表 4-1 月桂酸己酯百分比莫耳轉換率對合成變數之變異數分
析 58
表 4-2 月桂酸己酯合成變數之聯合檢測分析 59
表 4-3 利用脊形分析評估合成月桂酸己酯莫耳轉換率之最大
值 60
表 4-4 在無溶劑條件下，月桂酸己酯百分比莫耳轉換率對合成
變數之變異數分析 61
表 4-5 在無溶劑條件下，月桂酸己酯合成變數之聯合檢測分
析 62
表 4-6 在無溶劑的條件下，利用脊形分析評估合成月桂酸己酯
莫耳轉換率之最大值 63

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