反胶束在酶催化的进展研究
反胶束中酶催化反应研究进展

JN Yu I
( i ni n stt f h mcl ni r g abn107 , hn ) Heo g agI tueo C e ia E g ei ,H ri 5 0 8 C ia l i ni e n
团体系 中 , 一 蛋 白酶 催 化 水 解 2一乙 酸萘 酯 。 糜 王元 鸿 等 报道 了在 C A / 己烷 和 A T 正 己烷 TB正 O/
肪酶等生物活性物质 。这样 , 包埋于反胶束 中的酶 不 仅避 免 了与 周 围有 机溶 剂 直 接 接 触 而可 能 导致
的失活 , 而且 高度 分散 的反 胶束 提 供 了 巨大 的相 界
金 宇
( 黑龙江省化工研究院。 黑龙江 哈尔滨 10 7 ) 5 的优 良性能 , 近年来越来越 多地受到关 注 , 具有 广阔 的应 用前景 。本文 介绍
了反胶束酶催化理论的最新研究进展 , 对存在 的问题进行 了评述 , 并对其应用前景作 了展望。
关键词 : 反胶 束 ; 酶催化反应 ; 研究进展 中图分类号 : Q 2 .7 T 46 9 文献标识码 : A
Ab ta t n q e p r r n e k e es c l ih h sa g o r s e to s r c :U iu e f ma c s ma e r v re miel wh c a o d p o p c f印 p iai n b o c r e o e l t e c n en d c o mo d mo e h e s su y d v l p n n y c c tlt o v re mi el e t d c d h e c r e n r a r .T e n we t td e e o me to e z mi aa yi frr e c l w r i r u e .T u - f c e s e e n o r n rb e e ic s e d t e p s c s ie o sa p l ain e t o lms w r d s u s d a h r p t p e n o e Wa gv n fr i p i c t . t i o
酶催化反应研究进展1

酶催化反应研究进展摘要:简述了酶催化优点和不足及近年来五种不同体系(有机溶剂体系、反胶束体系、低共熔体系、超临界流体体系、气相体系)中酶催化反应的概况并阐明了此反应体系的优势之处及还有那些不足。
且酶作为一种生物催化剂,已经广泛应用于各个领域中,酶工程是现代生物技术的重要组成部分,对各领域的技术性突破具有一定的影响。
随着酶工程不断地技术性突破,酶在医药工业方面、食品工业方面、轻工业、有机合成方面等都的应用越来越广泛。
作为一项新技术,它对各领域势必会有一定的推进作用。
关键词酶催化反应,反应体系,应用Title ×××××(4号Times New Roman,实词首字母大写)Abstract×××××××(小4号Times New Roman,1.5倍行距,第一个字应顶格写)Keywords1 酶催化的介绍酶是一种具有特殊三维空间构象的蛋白质,它能在生物体内催化完成许多广泛且具有特异性的反应。
随着生化技术的进展,酶催化反应越来越多地被有机化学家作为一种手段应用于有机合成。
酶有专一的、有催化活性的性质,它们在体内几乎参与了所有的转变过程,催化生物分子的转化;也催化许多体内存在的物质发生变化,使人体得以有正常的新陈代谢。
许洪高、高彦祥等人还发明了一种酶催化反应的装置。
1.1 酶催化的优点酶作为一种生物催化剂自然具备其特有的优点,如酶催化效率高, 专一性强, 可减少或避免副反应;可以利用酶通过有限的步骤实现许多化学方法难以完成的反应;反应条件温和, 可节省能源, 减少设备费用;而且酶来自生物体本身,故它是生物体可降解的无环境毒害性物质,符合将废弃物控制在最小限度, 实现原子经济的绿色化学要求。
1.2 酶催化的不足尽管酶催化反应有如此多的优点,以酶作为生物催化剂在工业生产中的应用到目前为止还不是很普遍主要有以下几个原因:在催化反应环境中存在的热、酸、碱、氧化剂、重金属离子,而酶本身是生物大分子,且许多酶是胞内酶,细胞内部环境通常比较稳定,故可能会因催化反应的环境中的因素导致酶分子失活破坏酶的稳定性;一些酶对价格通常较昂贵的辅酶有较强的依赖性;在化学反应体系中应用酶作催化剂,酶的催化活性和选择性往往并不十分理想;酶的来源及成本问题,许多工业用酶成本较高, 而且种类有限。
β—CD衍生物的反胶束微型反应器模拟酶催化氧化研究

CH OH
、
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EⅢ
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CO H
C D:苏 州味精厂工 业 品 ,经两 次 重结 晶 ;苯
甲醇 、马来酸 酐 、氯 乙酸 、过氧化 氢 、石油 醚 ( 沸程 6 ~ 9 、正 己烷 、氯仿 等 均 为分 析 纯 , 氯 化 O 0 C) 三 铁 为二级试 剂. 1 3模拟 酶的合 成 .
1 31模拟酶 I E ) .. ( 的合成
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#C { O - D —c —c —c 。 ∞ 。 H H 一 H一
CH: COOH
型 兰 p D O—c—cH—cH2 c ] F 。 — { c o0 2・ e
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1 33模 拟酶 ( E) .. E 和 :的催化 反应
反 应式 :
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第 l 6卷 第 2期
分
子
催
化
Vo . 6 No 2 11 , .
Ap . 2 0 r 02
2 0 年 4月 02
J OUR NA F MOL C LO E UL AR C TAL I ( H N A YS S C I A)
— —
胶 束 酶学 ( cl re z m lg ) mi l n y oo y 的兴 起.胶 束 ea
有 机 相 中的每个 细 小水珠 类 似一 个 “ 型反 应 器 ” 微 ,
可将 苯 甲醇有效地 氧化成 苯 甲醛 和苯 甲酸,
酶学 研 究 的 权 威 Mat e ri k曾预 言 ,反胶 束体 系的 n 研 究 成 功 ,有 可 能 使 其 成 为 生 物 转 化 的通 用 介
水溶液 为水 相 .以溶 有苯 甲醇 且与水 互不 相溶 的有 机 溶剂 的溶 液作为 有机 相 ,通 过搅 拌 ,使 少量水 溶
不同介质中酶催化活性及稳定性的研究

摘
要 : 不同的介 质 中酶的结构与功能有很 大的差另 , 过选择 合 适的介 质可 以提 高酶针对 目标反 应 的活性和 在 一通 J
。
稳定性。本文综述 了不 同体 系对酶催化 活性及 稳定性的影响 , 着重研 究了反胶束 体 系以及 离子液 体等新 型介 质 中
酶 的 催 化 活性 和 稳 定性 。
4O0 5 0 2.C ia hn )
Ab t a t:n di e e tme a, n y t tucu ea d f n to a e e o mo i e e c s W ec n i r v s r c I f r n di e z ma i sr t r n u ci n h v n r usdf r n e . a mp o e f c
极 性 时 , 活性 与 溶剂 极性 之 间具有更 好 的相关 性 。 酶 L ae等 研 究 了 17种 溶 剂 的 lgP值 与 酶催 化 an 0 o 活 性 间 的相 关 陛 , 现酶 催 化 活性 与 溶 剂 疏 水 常数 发 之 间 的关 系 是 一 条 S 曲 线 : l P <2 极 性 溶 形 在 o g 的
的研究 显得 尤为 重要 。
响都有报道 , 其中溶剂疏水常数对酶的影响最大 , 也 研究 最 多 。
一
般认为, 在有机溶剂反应体系中, 极性强的有
机 溶 剂对 酶 的催 化 活性 不 利 , 为 它们 会 夺 取 酶 表 因 面微 环境 中的必 需 水 而 使 酶 失 活 。研 究 表 明 , 非 在 水介 质 中加入 某些 添 加剂 如 乙二 醇 、 多元 醇 聚合 物 ,
只 促进 单一 的反 应 , 产 物 很 少 , 物 的纯 度 很 高 ; 副 产 另 外 , 的反 应条 件温 和 , 酶 大大 改善 了反 应条 件 。但 是, 酶易失 活 、 变 性 的 特 点 同样 也 带 来 了诸 多 难 易 题 。 因此 , 酶在 不 同 介 质 中 的催 化 活性 和 稳 定 性 对
反胶束体系中固定化胃蛋白酶的催化性质研究

体 构成 的非 均一 溶 液 , 可为 反 应 提 供 受 纳米 尺度 调 控
的介观 环 境 , 而被 视 为 纳 米 反 应 器 的 一 种 类 型¨ 。 因 1 ]
科科 学仪 器有 限公 司 ; S - Z D 2型卡 尔 费休水 分 测定 仪 , 上海 易友 仪器 有 限公 司 ;Y 8I 型 超声 波细 胞粉 碎 J 8-N I
摘 要 : 胃蛋 白酶 加 至 CTAB( 六 烷 基 三 甲基 溴 化铵 ) 环 己烷 / 辛 醇反 胶 束体 系中得 到 固定 化 胃蛋 白酶 , 究 将 十 / 正 研
了反 胶 束 含 水 率 、 乙醇 体 积 分 数 对 固定 化 胃蛋 白酶 活 力 的 影 响 , 对 固 定化 胃蛋 白酶 和 游 离 胃蛋 白酶 的 催 化 性 质 进 行 了 并 比较 研 究 。结 果 表 明 , 反胶 束 含 水 率 为 1 、 2 乙醇 体 积 分 数 为 3 时 , O 固定 化 胃蛋 白酶 的 活 力 达 到 最 佳 ; 定 化 胃蛋 白 固
反胶 束酶反 应 系统是 胶 体界 面化 学与 生物 技术 交 叉领 域 的研究 内容口 。在 非 水 有 机 介 质 中 , 反 胶束 ] 对
体 系酶催 化性 能 的研究 已受 到 广泛 关 注[ ] 反 胶束 2 。 体 系 包 括 3个 组 成 部 分 : 面 活 性 剂 、 和 非 极 性 有 机 表 水
其 它试 剂均 为分 析纯 。 W F 8 0D B 型 紫 外 可 见 分 光 光 度 计 , 京 瑞 利 Z 0一 3 北
反 胶束 介质 在宏 观上 为均 一透 明 的热力 学稳 定体
反胶束体系中纤维素酶降解纤维素的研究

度 法 ¨。J对微 量量 热仪 得 到 纤 维 素酶 降 解纤 维 。 ,
素反 应 的热 功率一 时 间 曲线 进行 处 理 , 可得 到 不 同 条 件下各 个反 应 体 系 中反 应 的表 观米 氏常 数 ( ) 和表观最 大反应 速率 ( m . V ) 然后 , 得 到 的数 据处 将
收 稿 日期 :001 .9 2 1 —01 基 金项 目: 山东 省 自然 科学 基 金 ( 20 B 3 . Y06 I )
较 高 的热 导式量 热 仪 , 输 出 1 w 的功 率 ,4h 可 0 2
基 线漂移 不 超 过 2×1 0~W. 度 变 化在 5 5 温 40℃之
间, 可连续 监测 所研究 体 系的热效 应 , 到热 功率一 得
随着人 口增 长而 日益 凸显 的粮食 短 缺 , 源 危 能
了非离 子 表 面 活性 剂 . 本 实 验 在 A T 异 辛 烷 而 O/ 体 系 中加入 长链 醇— —正 辛醇来 降低 静 电和疏水作
机等 问题使 寻找 开发 新 能 源 的任 务越 来 越 紧 迫 , 而 纤 维素 每年产 量 约 1 5×1 t J 可 以说 是 取 之不 . 0 ¨, 尽 , 之不竭 的可再 生资 源 , 用 并且 纤维素 在一 定条件
法和微 生物水 解法 , 中酶水 解法 因高效 、 其 专一 、 条件温 和等优 点备 受关 注. 纤 维 素 高结 晶状 和水 但
不溶性 的 的刚性结 构 使得 它 的酶 降解 效 率很 低 , 若 在有机 溶剂 中进行 又会使 酶失活 . 为解决 这 种矛盾 , 可 以使用 反胶 束体 系 . 反胶 束是 表面 活性剂在 非水 溶液 中形成 的纳米 级 聚集体 . 在反 胶束 体系 中 , 水不 溶性物 质可 以溶 于 反胶束外 的有 机溶 剂 中, 酶等 物 质 可 以溶 解 在反 而
酶催化反应研究进展

1 绪论酶作为生物催化剂,具有专一性、高效性、反应条件温和等优点,是一种具有特殊三维空间构象的蛋白质,它们在体内几乎参与了所有的转变过程, 催化生物分子的转化。
同时, 它们也催化许多体内存在的物质发生变化, 使人体正常的新陈代谢得以运行。
因此受到人们的普遍关注。
近年来, 特别是随着生化技术的进展, 酶催化反应越来越多地被有机化学家作为一种手段应用于有机合成, 特别是催化不对称合成反应。
光学活性化合物或天然产物的合成, 已应用于医药、农药、食品添加剂、香料、日用化学品等精细有机合成领域。
酶催化不会污染环境, 经济可行, 符合绿色化学的方向, 具有广阔的前景。
2 酶催化与有机合成反应对于酶催化反应在有机合成中的应用, 有机合成工作者做了大量工作。
随着科技进步的日新月异, 酶催化反应越来越多地被有机化学家作为一种手段用于有机合成特别是不对称合成反应, 进行光学活性化合物或天然产物的合成时, 能为天然或非天然产物的合成提供丰富的手性源, 其应用前景将是难以估量的。
2.1 不同反应体系中的酶促反应2.1.1 有机介质中的酶促反应酶在有机介质中不但能保持其活性,还表现出一些特殊性质,并具有如下优越性:有利于疏水性底物的反应;产物和酶易于回收;可改变反应平衡移动的方向;可控制底物专一性;可防止由水引起的副反应;可扩大反应pH值的适应性;可提高酶稳定性;可避免微生物污染等。
在保证必需含水量;选择合适的酶及酶形式;选择合适的溶剂;选择最佳pH值;选择合适的反应体系的条件下,则在有机介质中酶可显示很高的催化活性。
目前在有机介质中已成功用酶进行了氧化、、脱氢、脱氨、还原、羟基化、甲基化、环氧化、酯化、酰胺化、磷酸化、开环反应、异构化、侧链切除、缩合及卤化等反应。
过去人们认为酶在有机介质不稳定,但研究发现大多数酶在低水有机介质中比在水介质中更稳定。
一是表现在热稳定性提高。
在有机介质中,在不同温度下保温脉酶,发现热处理导致酶活性增加,而且酶在温度远超过其在水溶液中最适温度的情况下也不失活。
反胶束发酵技术

反胶束发酵技术随着生物科技的快速发展,发酵技术在生物医药、农业以及食品工业中得到了广泛的应用。
然而,传统的发酵技术在某些情况下存在一些限制,例如催化剂的选择、底物的浓度以及产物的纯度等问题。
为了克服这些限制,科学家们提出了一种新的发酵技术——反胶束发酵技术。
反胶束发酵技术是一种利用特殊的胶束体系进行发酵反应的方法。
胶束是由表面活性剂分子聚集形成的微小颗粒,其具有一定的稳定性和生物相容性。
在传统的发酵过程中,底物和催化剂之间的接触受到限制,导致反应效率低下。
而在反胶束发酵技术中,胶束可以提供一个良好的反应环境,增加底物和催化剂之间的接触面积,从而提高反应效率。
反胶束发酵技术的关键是选择合适的表面活性剂和胶束体系。
表面活性剂的选择应考虑其生物相容性、稳定性和胶束形成能力。
同时,胶束体系的稳定性和胶束大小也对反应结果产生重要影响。
科学家们通过调节表面活性剂的类型和浓度,以及pH值和温度等条件,可以控制胶束的形成和稳定性。
反胶束发酵技术在生物医药领域有着广泛的应用。
例如,利用反胶束发酵技术可以提高酶催化反应的效率和产物纯度,从而降低制药过程中的成本和污染物产生。
此外,反胶束发酵技术还可用于生产生物燃料、农药和食品添加剂等。
通过优化反胶束发酵技术,可以实现底物的高效转化和产物的高纯度,从而提高生产效率和降低生产成本。
除了在生物医药领域,反胶束发酵技术在农业和食品工业中也有着潜在的应用前景。
例如,反胶束发酵技术可以用于提高农作物的抗病能力和产量,从而增加农业生产的可持续性。
在食品工业中,反胶束发酵技术可以用于生产功能性食品和保健品,满足人们对健康和营养的需求。
反胶束发酵技术是一种创新的发酵方法,通过利用胶束体系提高底物和催化剂之间的接触面积,从而提高反应效率和产物纯度。
该技术在生物医药、农业和食品工业中具有广泛的应用前景。
随着对反胶束发酵技术的深入研究,相信它将为各个领域的发酵工艺带来更多的创新和突破。
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而当表面活性剂浓度过大时, 则可能 因表面活性剂聚合而引起酶失活现象.
因此, 控制表面活性剂的浓度, 使逆胶 束微聚体浓度处于适量的范围, 是优化 逆胶束微属性的重要因素之一.
反胶束酶催化的应用
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脂肪酶催化合成生物柴油
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纤维素酶催化的反应
•
天然抗氧Байду номын сангаас剂水解
脂肪酶合成生物柴油
脂肪酶是一种作用于油水界面上的水解酶,其底物油脂在水中不易分散,需借助于 有机溶剂才能溶解,而酶直接暴露于有机溶剂中容易实活,反胶束介质提高了脂肪 酶的催化活性。 刘伟东等采用丁二酸二酯磺酸钠(AOT)反胶束作为酶的催化介质,催化大豆色 拉油合成生物柴油,并考察了各种因素对酯转化率的影响。
展望
酶催化是本世界最具吸引力的课题之一,因为酶具有高效,快速,用量少等 特点。但是,由于酶分子本身对于有机溶剂的敏感性,往往制约了酶促反应的进 一步发展。反胶束体系的出现恰好解决了这个问题,可以让酶分子在类似于生物 体内的微水有机体系中更加好的发挥其生物活性。 但是,反胶束催化理论的研究毕竟时间较短,技术尚未十分成熟,且由于其 体系中非均相,多要素的因素,深入研究其作用机制比较困难。另外,目前,应 用于反胶束酶反应系统的表面活性剂种类较为有限,且其在反胶束催化中的机制 依然缺乏深入的探究,这也直接导致反胶束技术在工业上的应用。不过,随着未 来研究领域的深入,新理论的建立与完善,新研究仪器的开发,新型表面活性剂 的面世,这些问题都可以得到解决。
温度、pH值对反胶束酶系统的影响
在较低的温度范围内,随温度升高酯转化率 升高;温度超过40℃后,转化率随温度上 升而降低。一方面可能是反胶束结构不稳 定;另一方面是温度升高改变了酶的活性 构象,酶活降低。 pH值不仅决定酶的催化构象和其在 反胶束体系中的溶解能力等,而且 其变化也可能引起酶分子与反胶束 膜之间相互作用的改变。与大部分 酶相似,脂肪酶最佳发挥功效的pH 约为7.
生物柴油:常见的类型为 脂肪酸甲酯
纤维素酶催化的反应
王伟伟等采用生物表面活性剂鼠李糖脂制备反胶束体系,与CTAB,SDS,Tween-80 作对比,考察其在该体系中羧甲基纤维素酶对CMC解过程特征。 结果表明,无论是最大增溶水量、还是单位纤维素酶用量下浓度均为1cmc下的产 量都表明,生物表面活性剂在构建逆胶束体系及增强逆胶束稳定性能上具有特殊 的潜力。 CMC 鼠李糖脂
表活浓度对逆胶束酶反应系统的影响
在逆胶束酶反应系统中, 通过改变表面活性剂的浓度, 可实现对逆胶束微聚体 物理化学性质的调控, 改变逆胶束体系中酶的溶入量及其活性. 逆胶束微聚体的大小取决于增溶水量的多少和表面活性剂的浓度.如下图. 当表面活性剂浓度很小时, 逆胶束聚集 体数量较少, 系统中的水趋向于普通水 性质, 溶入其中的酶活性相对较低;
胆甾醇酯酶对维生素E醋酸酯的水解
袁悦等以卵磷脂、聚乙二醇对辛基苯基醚为表面活性剂 , 以溶有维生E醋酸酯(VEA) 的不同有机溶剂为油相制备不同反胶束溶液 , 将胆甾醇酯酶溶入制得的反胶束体系使 维生素E醋酸酯水解 , 采用HPLC法测定水解产物VE的生成量 。
实验证明,卵磷脂 / 胆固醇 / 环已烷反胶束体系是胆甾醇酯酶催化水解维生素 E 醋酸 酯的最佳反应介质。
• 3、 反胶束酶系统催化的应用例子
• 4、
展望
反胶束的形成
反胶束(又称“逆胶束”), 是表面活性剂两性分子在非 极性有机溶剂中超过CMC时 自发形成的聚集体.表面活性 剂分子在界面上定向排列 , 碳氢链伸向有机相 ,极性头 或荷电头部及抗衡离子则向 内排列 , 形成极性核 。
反胶束酶系统的形成
亲水酶会溶入逆胶束的核心水团中, 不与有机溶剂直接接触; 表面活性酶会紧附 于逆胶束的内表层; 而疏水酶则位于表面活性剂的疏水尾基区域.
酶分子的溶入过程是自发进行的.由于表面活性剂胶团的屏蔽作用, 溶于逆胶束 中的酶不与有机溶剂直接接触, 因而可以有效保持酶的活性;与水相介质中的 酶催化反应相比, 许多水不溶性底物由于在逆胶束聚集体附近和酶分子附近浓 度的增加, 从而促使酶催化反应速度加快。
反胶束在酶催化反应中的研究进展
麦卓贤 Mai Zhuoxian Department of Applied Chemistry, College of Science, SCAU
反胶束的形成
• 1、 反胶束酶系统的概述
• 2、
反胶束酶系统 pH 影响反胶束酶系统催化的因素 温度 溶剂 表活含量 脂肪酶 纤维素酶 水解酶