Оптимизация синтеза сложного эфира астаксантина методом математического планирования

Актуальность. В природе астаксантин встречается в свободном виде и в этерифицированном состоянии. Важным отличительным свойством эфиров астаксантина является их большая стабильность при хранении, нагревании и окислении. Получать вещество с оптимальным набором физических, химических и биологических характеристик возможно, совершенствуя методику синтеза активной молекулы, что рационально проводить математическими методами.

Цель исследования – оптимизация методики синтеза сложного эфира астаксантина и бензойной кислоты методом математического планирования эксперимента.

Материал и методы. Оценку влияния параметров синтеза на выход сложного эфира астаксантина и бензойной кислоты – β,β-каротин-4,4’-дион-3,3’-дибензоата проводили методом математического планирования эксперимента, используя построение математической модели на основе уравнения регрессии.

Результаты. Методом крутого восхождения определены оптимальные параметры синтеза β,β-каротин-4,4’-дион-3,3’-дибензоата. Максимальный выход целевого продукта β,β-каротин-4,4’-дион-3,3’-дибензоата достигнут при температуре синтеза 60 °С, времени реакции 4,5 ч, количестве биокатализатора 0,5 г и скорости перемешивания 55 об/мин. Максимальное влияние на выход продукта реакции оказывает температура и время синтеза.

Выводы. Построенная математическая модель и поиск оптимальных условий методом крутого восхождения позволили повысить выход целевого продукта до 65%, а также выявить количественное влияние всех рассматриваемых факторов на процесс синтеза. Дополнительным параметром оптимизации для введения в модель может стать количество циклов использования биокатализатора. Однако в настоящий момент данный параметр не может быть учтен в математической модели, так как это свойство энзима относится к неконтролируемым факторам оптимизации.