《绿色旋转：利用旋转床反应器中可再生脂质原料，通过脂肪酶催化合成生物活性脂肪酸酰胺》

《ACS Sustainable Chemistry & Engineering》：Spinning Green: Lipase-Catalyzed Synthesis of Bioactive Fatty Acid Amides from Renewable Lipid Feedstocks in a Rotating Bed Reactor

高效生物催化合成脂肪酸乙醇酰胺及其过程强化研究。利用 Cutaneotrichosporon oleaginosus 微生物在乳清蛋白膜培养基中培养，结合废食用油补充，通过 Novozym 435 酶在 eucalyptol 等绿色溶剂中实现酯交换与氨基醇解两步串联反应，借助 SpinChem 旋转床反应器将总反应时间缩短至 10 小时，空间时间产率提升 5-7 倍，产物 PEA、OLA、SEA、LEA 可用于协同治疗药物开发。

　　在当前的研究中，科学家们提出了一种创新的生物催化策略，旨在从微生物脂质中高效合成一系列具有生物活性的脂肪酸乙醇胺（FAEAs），包括棕榈酸乙醇胺（PEA）、油酸乙醇胺（OLA）、硬脂酸乙醇胺（SEA）以及亚油酸乙醇胺（LEA）。这一过程利用了从乳酸菌酵母菌株 *Cutaneotrichosporon oleaginosus* 中提取的脂质，这些脂质来源于乳清渗透液（Whey Permeate, WP），这是一种主要的乳制品副产品，并与废弃食用油（Waste Cooking Oil, WCO）相结合，为微生物生长提供了丰富的营养来源。通过两步酶促级联反应，即三酰甘油（TAGs）的酯交换反应生成乙酯，随后通过乙醇胺的胺解反应合成脂肪酸乙醇胺，整个过程在绿色溶剂中进行，由 Novozym 435（一种固定化的 *Candida antarctica* 脂酶 B）催化完成。该策略不仅提升了合成效率，还显著降低了资源消耗，为可持续、可扩展的生物基生产提供了新思路。

脂肪酸乙醇胺是一类重要的内源性脂质介质，参与炎症调节、能量稳态、食欲控制以及疼痛感知等生理过程。这些化合物在制药、保健品和化妆品行业中展现出广阔的应用前景。传统上，合成脂肪酸乙醇胺的方法依赖于有毒的偶联剂，如 1-乙基-3-(3-(二甲氨基)丙基)碳二亚胺（EDC）或 *N,N’*-二环己基碳二亚胺（DCC），但这些方法通常伴随着大量废弃物的产生，增加了安全风险，并且需要复杂的保护/去保护步骤，从而降低了原子经济性。相比之下，生物催化提供了一种更加环保、高效的选择，其特点在于在温和的条件下表现出卓越的化学和区域选择性，同时减少了对环境的负担。通过利用酶促反应，可以实现更高的产物纯度和更少的副产物生成，从而提升整体合成过程的可持续性。

本研究中，科学家们特别关注了反应溶剂的选择，因为这在很大程度上影响了生物催化反应的效率和环境友好性。经过对多种绿色溶剂的评估，如苯乙醇（PHE）、茴香醚（ANI）、2-甲基四氢呋喃（2-MeTHF）、2,2,5,5-四甲基氧杂环己烷（TMO）以及桉树油（EUC），发现 EUC 在胺解反应中表现出最佳性能，实现了超过 99% 的转化率和完全的选择性。EUC 作为一种来源于天然资源的溶剂，具有低毒性和良好的生物降解性，这使其成为绿色生物催化过程的理想选择。此外，EUC 的低沸点特性也使得溶剂的去除更加简便，无需复杂的回收步骤，从而提升了整个过程的可持续性和经济性。

为了进一步提升反应效率，科学家们采用了 SpinChem 旋转床反应器（RBR）技术，这是一种先进的过程强化工具。通过 RBR 的使用，不仅解决了高粘度反应体系中传质效率低下的问题，还显著提高了催化剂的接触效率和使用寿命。与传统的批次反应相比，RBR 技术将反应时间从 48 小时缩短至 10 小时，同时提升了空间时间产率（STY）和产物收率，实现了 5 到 7 倍的提升。此外，该技术还允许催化剂在多个反应循环中重复使用，且其催化性能仅损失不到 10%，显示出良好的可重复性和稳定性。这一策略不仅提高了生产效率，还降低了能源消耗和溶剂使用量，从而推动了绿色化学的发展。

本研究还强调了生物经济循环模式的应用，即通过清洁和可扩展的技术将农业和食品工业的副产品转化为高附加值的化合物。在这一框架下，乳清渗透液作为一种丰富的资源，被用作微生物生长的培养基，并与废弃食用油结合，为脂肪酸乙醇胺的合成提供了可持续的原料来源。这种策略不仅减少了对环境的负担，还促进了循环经济的发展，使得废弃物资源得以高效利用，从而减少对传统化石资源的依赖。此外，通过这种方式，还能降低生产成本，提高工业生产的经济性和环境友好性。

科学家们在实验过程中采用了一系列精细的步骤来优化脂肪酸乙醇胺的合成。首先，通过酶促水解将三酰甘油转化为游离脂肪酸（FFAs），随后在乙醇中进行酯化反应，生成脂肪酸乙酯（FAEEs）。这些中间产物在随后的胺解反应中与乙醇胺反应，生成目标产物。整个反应体系在温和的条件下进行，不仅保证了产物的生物活性，还降低了对催化剂的损伤，从而提升了催化剂的重复使用性。通过 GC-MS 和 LC-MS 分析，科学家们确认了最终产物的组成，发现其主要包含 OLA 和 LEA（占 54%），其次是 PEA（32%）和 SEA（14%），这表明该策略能够有效合成多种脂肪酸乙醇胺，并保持产物分布的一致性。

此外，该研究还探讨了不同反应条件对脂肪酸乙醇胺合成的影响。通过调整反应环境（如使用无水乙醇或 EUC）、催化剂负载量以及反应温度，科学家们发现这些因素在一定程度上影响了最终产物的收率。然而，最终的优化方案表明，使用 EUC 作为胺解反应的溶剂能够显著提高反应效率和产物纯度，同时降低环境和健康风险。这不仅证明了 EUC 在生物催化过程中的优越性，还为未来大规模生产提供了可行的路径。

总体来看，这项研究为绿色化学和生物催化技术的结合提供了有力的证据，展示了如何通过创新的工艺设计和材料选择，将农业和食品工业的废弃物转化为具有高附加值的生物活性化合物。该方法不仅提高了生产效率，还降低了能源和溶剂的消耗，为可持续制造提供了新的方向。通过这种策略，脂肪酸乙醇胺的合成过程更加环保、高效，为制药、保健品和化妆品行业提供了新的原料来源。此外，该研究还强调了生物催化在减少对环境影响方面的潜力，以及在实现循环经济目标中的关键作用。通过将低价值的农业废弃物转化为高价值的生物活性分子，该平台不仅提高了生产效率和环境表现，还为未来绿色化学的发展奠定了基础。