在非水介质中进行酶促反应的几个重要问题

介绍了在非水介质中酶促反应的最新进展。较深入地讨论了介质性质对酶的催化活性及立体选择性的影响，有机溶剂中必需水含量对酶催化反应的重要性，描述了非缓冲体系中的盐及其它极性添加剂对酶活性的影响，介绍了在非均相的低共熔体系中进行酶促合成肽的研究。     

非水介质中酶催化的反应研究新进展

介绍了非水介质中酶催化反应有机合成中的应用及手性化合物的酶促拆分与合 成反应，分析了冷冻干燥保护剂和修饰剂对酶性质的影响，论述了固定化酶在有机 溶剂中的应用，并讨论了影响固定化酶性质的因素。     

离子液体的制备及其在酶催化反应中的应用

离子液体,尤其是非水溶性离子液体可以作为一种溶剂或酶的载体用于非水相酶促反应中,也可以用于双相体系中的酶促反应。本文概括性介绍了常见离子液体的制备,总结和讨论了离子液体中酶的活性、稳定性、反应选择性以及各类酶在离子液体中的催化反应行为。离子液体的物性及其与酶的相容性对酶本身及酶促反应都有很大的影响。在非水相酶促反应中,离子液体的极性作用不遵从通常用来判别大多数有机物溶剂行为的规则,比如lgP规则。     

溶剂量子化学特性对鱼油多不饱和脂酰甘油酯非水相酶促合成作用的影响

鱼油多不饱和脂酰甘油酯非水相酶促合成率与底物摩尔比例、反应温度、溶剂分子性质及溶剂系统中的最初水分含量有密切关系。溶剂分子的量子化学特性对非水相酶促酯化反应具有极为重要的影响。酯化率依溶剂分子最高占有轨道能量的增高及前沿轨道能差的减少而增加。溶剂分子电荷密度、静电势及前沿轨道系数对酯化率无显著影响。说明溶剂分子内不存在作用中心，溶剂分子主要是为非水相酶促酯化反应提供易于形成酶一底物电荷转移复合物的诱导场环境。     

非水介质中曲克芦丁乙烯酯的酶促合成

在非水介质中,选择性催化曲克芦丁羟乙基上的伯羟基发生酯交换反应,合成一系列曲克芦丁乙烯酯.同时考察了酶源、酶量、反应介质、酰化试剂链长、溶剂含水量、反应时间等因素对曲克芦丁酶促酯交换反应区域选择性的影响.结果表明:以吡啶为溶剂,其含水量1%时,枯草杆菌碱性蛋白酶催化活性最高,随着酰基供体碳链的减少,产率增大,且反应达平衡的时间缩短.     

无溶剂体系中的脂肪酶催化反应研究进展

酶作为一种生物催化剂，具有专一性强、催化效率高、在常温常压等温和条件下能进行操作等优点，从而引起众多学者的兴趣．传统酶学研究的是酶在水溶液中的催化行为，这使得人们产生了误解，认为只有在水溶液中酶才能保持活性，有机溶剂会使酶变性失活．1984年，美国麻省理工工学院的科学家Klibanov首次发现有许多酶可用于有机溶剂，从而解决了有机化合物在水介质中的低溶解性限制酶催化剂应用的问题，酶不仅能够在有机溶剂中保持稳定，而且还显示出很高的催化转酯活力．这一发现为酶学研究和应用带来了又一次革命性飞跃，从而促进了非水酶学的兴起，使之成为目前重要的酶技术之一．其中研究较多的是脂肪酶，脂肪酶不仅能催化油脂水解，而且在非水介质中也能催化油脂的酯交换反应，用来提高油脂的品位．随着研究的深入和学科的交叉，各种新的酶促反应体系也相继被发现，大大拓宽了酶催化反应的应用范围，使酶法合成逐步发展成为与化学法合成相互补充的合成方法．近年来非水介质中的不同反应体系的酶催化反应，主要有：有机溶剂体系、反相胶束体系、超临界体系、气相体系等，其中无溶剂体系中的酶促反应是非水体系中酶促反应的特例．     

水-乙醇混合溶剂中过氧化氢酶活性与构象的研究

用微量热法和荧光法分别测定了水-乙醇混合溶剂中过氧化氢酶活性与构象的变化。结果表明,随着乙醇浓度的增大,过氧化氢酶酶促反应的米氏常数K~m有所增大,而反应速率常数k~2及酶的催化活性则明显降低;336nm处的相对荧光强度不断增强,酶分子的构象发生了变化,其结构渐趋松散。乙醇对过氧化氢酶活性的影响乃是乙醇的竞争性抑制和溶剂效应引起的酶构象变化共同作用的结果。     

有机介质中脂肪酶催化N-丙基曲克芦丁酰胺类似物的合成研究

在非水介质中,脂肪酶选择性催化曲克芦乙烯酯与脂肪胺进行酰胺化反应,合成系列N-丙基曲克芦丁酰胺类似物.考察了酶源、酶量、反应介质、溶剂含水量、反应时间等因素对曲克芦丁乙烯酯的酰胺化区域选择性的影响.结果表明:反应温度50℃,以吡啶为溶剂、且其含水量小于1%时,lipase LS-10催化活性最高;当酶用量20 mg/mL,反应时间21 h后,反应基本达到平衡.     

离子液体中酶促区域选择性合成CFAE

碳水化合物脂肪酸酯(CFAE)作为一类非离子型生物表面活性剂,被广泛用于食品、医药及化妆品工业,一些CFAE还具有抗菌、抗肿瘤等特殊生物活性。非水介质中酶促区域选择性合成CFAE反应的瓶颈在于高极性碳水化合物与酰基供体不易相溶,并具有多个可酰化羟基。传统有机溶剂虽能提高极性底物在体系中溶解度,但常使酶活下降。新型绿色介质离子液体用于CFAE的酶法合成过程具有诸多优点,不仅生物催化剂能维持较好的活性与稳定性,且良好的底物溶解性可改善反应区域选择性及转化速率,反应体系还可重复利用。本文介绍了离子液体中影响酶促区域选择性合成CFAE反应的主要因素,包括酶、底物在离子液体中的溶解性能及底物自身性质等,详述了离子液体中酶促制备CFAE的研究进展,也指出了酶促合成CFAE存在的问题与发展前景。     

马铃薯酪氨酸酶在不同介质中的催化反应行为研究

酪氨酸酶在不同介质中的催化反应行为有显著差异。在由非质子性溶剂氯仿和质子性溶剂甲醇组成的混合溶剂中,酶的稳定性和酶促反应速度随着甲醇浓度增加而有所减少。混合溶剂中氯仿和甲醇组成比例对酶引发的酚类化合物的氧化-迈克尔加成反应的产物也具有重要影响。在氯仿中,反应产物为二取代和三取代邻醌的混合物;提高甲醇的比例有利于单纯二取代产物的生成。     

超临界二氧化碳中脂肪酶催化酯交换反应的研究

酶催化生物合成由水基介质发展为非水有机溶剂介质是酶催化的一种飞跃性进步，然而有机溶剂作为反应介质仍有许多缺点，如：价格不低，有毒性及易燃性，且其溶剂残留及废弃物的处理在环保意识日益受到重视的今天亦是必须考虑的因素。超临界二氧化碳无毒无污染、价廉、化学...     

反相微乳液中辣根过氧化物酶催化反应的研究

研究了辣根过氧化物酶（ＨｏｒｓｅｒａｄｉｓｈＰｅｒｏｘｉｄａｓｅ，ＨＲＰ）在ＡＯＴ／水／异辛烷微乳液中的多底物酶促反应行为．实验结果表明，反相胶束中动力学反应机制与纯水中不同，并且利用紫外可见光度法研究了中间化合物Ⅲ在２种不同介质中的稳定性．     

混合溶剂系统中固定化脂肪酶对酮基布洛芬的催化酯化反应

以硅藻土吸附的脂肪酶为催化剂,对外消旋酮基布洛芬[2-(3-苯甲酰苯基)丙酸]进行对映选择性酯化反应;考察了不同的脂肪酶制剂,固定化时所加缓冲液的体积与pH值,酰基受体(醇)的种类以及混合溶剂系统的组成等因素对酶活性的影响.结果表明,在所考察的7种脂肪酶中,以LipaseOF的酪化活性最高;用硅藻土吸附固定化酶时,缓冲溶液的最适pH为7.0左右,每克酶粉加1.0mL缓冲溶液为最佳;固定化酶催化酯化的活性比游离的脂肪酶高.在酮基布洛芬与不同酰基受体(醇)的酶促酯化反应中,以丙醇的反应速度为最快.在由一种主溶剂与一种助溶剂组成的混合溶剂系统中,酶促酯化的速度要比在单一的主溶剂或助溶剂系统中快.当以1gP值较大的环己烷或异辛烷等为主溶剂,甲苯为助溶剂时,脂肪酶催化酮基布洛芬酯化反应的活性最高.     

固定化嗜热酯酶催化拆分(R,S)-2-甲基-1-丁醇

利用帆布固定化嗜热酯酶APE1547(3)在非水介质中催化转酯化反应进行酶促拆分(R,S)-2-甲基-1-丁醇制备(S)-2-甲基-1-丁醇(4).初步探讨了溶剂、酰基供体、温度及底物配比对3的催化活力(EA3)′与4对映选择性比率(E4)的影响.在最佳拆分条件下,EA3 =0.53 μmol·min-1·mg-1,E4=15.4.3套用8次后仍然保持较高的催化活性.     

关于静电作用对酶活性部位残基pKa影响的定量计算

随着基因技术的发展,人们几乎已经可以任意替换蛋白质序列中的特定残基。由于理论上对蛋白质性能的预测工作还远远跟不上实验的发展,只能花费大量的人力、物力利用实验方法筛选突变体。这就迫切需要建立一套能够正确预测蛋白质性质的方法。静电作用在酶促反应中起到了重要作用。基于表面带电残基对酶活性部位残基pK_α的影响,可利用替换表面残基的方法改变酶促反应随pH的变化趋势,是蛋白质工程研究中的一种有效方法。由于表面极性残基处于高介电常数的溶剂(水)与低介电常数的蛋白质的界面上,对此问题尚未有圆满的理论方法进行解决。我们利用Kirkwood理论定量地表述了表面荷电残基的替换对酶活性部位残基pK_α的影响,为研究酶突变体的性质,如突变体的电化学性质、酶催化反应随pH变化趋势的改变,酶专一性的改变等提供了一种简便的方法。     

醇水介质中漆酶催化氧化漆酚及其类似物

本文作者在醇水介质中对漆酚及其类似物的酶催化氧化反应进行了研究。探讨了混合溶剂中漆酶的行为。结果发现邻苯二酚被烷基取代后更有利于漆酶的催化氧化。反应可能经过两个步骤,先是底物氧化生成黄色苯醌类物质,然后醌类中间物偶联形成多聚酚。     

醇腈酶促不对称合成手性氰醇反应条件的研究

利用气相色谱手性分析,对醇腈酶促不对称合成手性氰醇中的pH值、温度、底物浓度和水含量对酶反应速度和非酶反应速度的影响作了研究。结果表明,上述因素对酶反应和非酶反应速度均有显著影响。在水含量较低的非水相酶反应体系中,pH值在4．0以下或反应温度为0－5℃时,非酶反应受到较大程度的抑制,而酶反应仍具有相对较快的反应速度,故可获得高光学纯度的产物。     

脂肪酶催化外消旋对羟基苯甘氨酸甲酯水解制备对映体纯D-对羟基苯甘氨酸的新方法

 基于在反应体系中添加碳酸氢铵可有效地促进酶促外消旋对羟基苯甘氨酸甲酯不对称水解这一有趣现象的发现,探讨了利用有机介质中酶促外消旋对羟基苯甘氨酸甲酯不对称水解制备对映体纯D-对羟基苯甘氨酸及其衍生物的可能性,研究了不同来源的酶、摇床转速、水含量、对羟基苯甘氨酸甲酯浓度、反应介质及温度等因素对该反应的影响. 结果表明,在所研究的11种酶中脂肪酶Novozym 435对该反应的催化活性和对映体选择性较高,叔丁醇为最合适的反应介质,最适水含量为0.4%(V/V),对羟基苯甘氨酸甲酯的适宜浓度为20 mmol/L,最适摇床转速和反应温度分别为130 r/min和30 ℃. 在此优化条件下反应26 h后,底物转化率和产物ee分别为39.8%和95.2%.     

溶剂和酰基受体对α-氰基-3-苯氧基苄醇乙醇的酶促对映体选择性转酯化反应的影响

研究了在有机溶剂中固定化Alcaligenes sp.脂肪酶催化α-氰基-3-苯氧基苄醇乙酯的对映体选择性转酯化反应，考察了不同性质的溶剂和酰基受体对酶的催化活性和选择性以及对产物稳定性的影响．结果发现在弱极性溶剂如正己烷中酶具有较高的催化活性但产物e．e．％值低，而且容易分解；在四氢呋喃等溶剂中酶催化活性相对低，但产物e．e．％值高，也较为稳定；但反应时间太长，会导致产物分解及纯度下降；不同酰基受体对酶反应无显著影响，甲醇为最佳酰基受体，太多醇会导致反应速率下降；溶剂水含量大于2．0％时对酶活性和产物稳定性产生明显不利影响．在优化条件下，酶反应可得到（S）-α-氰基-3-苯氧基苄醇产率＞48％，纯度＞99％e．e．     

鹰嘴豆β—半乳糖苷酶的研究：催化水解ONPG酶促反应动…

研究了鹰嘴豆发芽种子的β－半乳糖苷酶Ｉ和β－半乳糖苷酶Ⅱ在催化水解邻硝基苯酚－β－Ｄ半乳糖苷酶促反应中的催化性质和反应动力学，求得不同反应温度的米氏常数ＫＭ、最大反应速率ｒｍ和反应活化能Ｅａ等动力学参数，并以各种特征化学修饰剂对β－半乳糖苷酶Ｉ中的活性基团进行了化学修饰。关联修饰情况与酶活性的关系，推知β－半乳糖苷酶Ｉ中有色氨酸和巯基存在。它们是酶活性中心的组成基团，而该活性中心至少含有１个色氨酸