脂肪酶

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脂肪酶作用机制

脂肪酶作用机制

脂肪酶是一种水解酶,主要作用于脂肪和甘油三酯,将其分解为甘油和脂肪酸。

其作用机制可以从以下几个方面进行阐述:
1.底物识别与结合:脂肪酶首先通过其活性位点与
底物——脂肪或甘油三酯结合。

由于脂肪和甘油三酯不溶于水,脂肪酶具有一个亲水-疏水双亲结构,活性位点位于疏水口袋内,有利于与脂肪分子的疏水尾部接触并结合。

2.催化水解过程:当脂肪酶与甘油三酯紧密结合后,酶的活性中心,通常包含一个或多个关键氨基酸残基(如丝氨酸、天冬氨酸等),会与底物分子发生作用。

在这个过程中,丝氨酸残基通过其羟基(-OH)作为亲核试剂攻击甘油三
酯的酯键,促使酯键断裂,释放出脂肪酸和甘油-酯中间体。

3.产物释放与再生:断裂后的脂肪酸由于其疏水性
较强,离开酶的活性中心并与水相混溶,从而被释放出去。

接着,酶的活性中心再次准备好进行下一个催化循环。

4.立体选择性与特异性:不同来源和类型的脂肪酶
具有不同的立体选择性和底物特异性,可以优先水解特定位置的酯键,或是对不同链长的脂肪酸表现出不同的水解速率。

简而言之,脂肪酶通过识别、结合并催化底物分子的酯键水解,实现了将脂肪和甘油三酯分解成水溶性成分的过程,这对生物体的脂肪消化、能量代谢、脂质信号传导以及工业应用中的油脂改性等方面都具有重要意义。

脂肪分解 脂肪酶

脂肪分解 脂肪酶

脂肪分解脂肪酶脂肪分解:脂肪酶脂肪是我们身体中常见的一种能量储备物质,它主要存在于脂肪细胞中。

当我们需要能量时,脂肪就会被分解成脂肪酸和甘油,然后通过新陈代谢进入我们的血液,提供能量供给。

这个过程中,脂肪酶发挥着重要的作用。

脂肪酶是一种催化脂肪分解的酶类,也称为脂解酶。

它存在于我们的胰液和肠液中,主要由胰腺和肠道分泌。

脂肪酶通过催化脂肪分子的水解反应,将脂肪分解成脂肪酸和甘油。

这一反应的结果是,脂肪酸和甘油可以被吸收和利用,提供给身体所需的能量。

脂肪酶在脂肪分解过程中起到至关重要的作用。

首先,脂肪酶能够降低脂肪分子的活化能,使其更容易发生水解反应。

这意味着,脂肪酶可以加速脂肪分解的速度,提高能量供给的效率。

脂肪酶具有特异性,只能催化特定类型的脂肪分子。

不同类型的脂肪分子在结构上存在差异,因此需要特定的脂肪酶来催化其分解。

这种特异性保证了脂肪酶只会催化特定的脂肪分子,不会对其他分子产生影响,从而保证了分解过程的精确性和高效性。

脂肪酶还具有高度的稳定性。

它能够在不同的环境条件下维持其催化活性,如不同的温度、酸碱度等。

这使得脂肪酶能够在胰液和肠液等不同的消化液中正常发挥作用,确保脂肪的有效分解和吸收。

脂肪酶的催化作用是一个复杂的过程,涉及到多个步骤和多种分子间的相互作用。

首先,脂肪酶与脂肪分子结合,形成一个酶-底物复合物。

然后,酶通过催化作用降低脂肪分子的活化能,使其发生水解反应。

最后,脂肪分子被分解成脂肪酸和甘油,从而完成脂肪的分解过程。

脂肪酶的催化作用不仅发生在人体内,还广泛存在于其他生物中。

例如,某些微生物和真菌也能产生脂肪酶,用于分解环境中的脂肪物质。

这些脂肪酶在环境中的分解作用对于生态系统的平衡和物质循环具有重要意义。

脂肪酶是一种催化脂肪分解的酶类,它通过降低脂肪分子的活化能,加速脂肪分解的速度。

脂肪酶具有特异性和稳定性,能够精确催化特定类型的脂肪分子,确保分解过程的高效进行。

脂肪酶的催化作用在人体内起着重要作用,为我们提供能量供给。

脂肪酶的种类

脂肪酶的种类

脂肪酶的种类脂肪酶是一类催化水解脂肪酯的酶,广泛存在于动、植物和微生物中。

它们可以将脂肪酯分解成游离脂肪酸和甘油,从而参与到多种代谢过程中。

根据其作用位置、催化特性和分子结构,脂肪酶可以分为多种类型。

I. 胆固醇酯酶(cholesterol esterase)胆固醇酯酶是一种能够水解胆固醇脂质的脂肪酶,在人体内主要存在于胰液、小肠黏膜和血浆中。

它能够将食物中的胆固醇脂质分解成游离胆固醇和长链脂肪酸,从而促进其吸收。

II. 甘油三酯水解酶(triglyceride lipase)甘油三酯水解酶是一种能够催化甘油三脂水解的关键性脂肪消化酶,在人体内主要存在于胰液、小肠黏膜和乳汁中。

它能够将食物中的甘油三脂分解成游离脂肪酸和甘油,从而促进其吸收。

III. 磷脂酶A2(phospholipase A2)磷脂酶A2是一种能够水解磷脂质中的酯键的酶,在人体内主要存在于胰液、小肠黏膜和血浆中。

它能够将细胞膜上的磷脂质分解成游离的长链不饱和脂肪酸和磷酸二酯,从而参与到多种生理过程中。

IV. 长链碳水化合物水解酶(long-chain carbohydrate hydrolase)长链碳水化合物水解酶是一种能够催化淀粉、糖原等多糖分子水解的关键性消化酶,在人体内主要存在于唾液、胰液和小肠黏膜上皮细胞中。

它能够将多糖分子分解成单糖,从而促进其吸收。

V. 聚乙二醇-脂肪酶(polyethylene glycol-lipase)聚乙二醇-脂肪酶是一种能够水解脂质的酶,具有良好的生物相容性和高活性,因此被广泛应用于医药、食品等领域。

它能够将脂质分解成游离脂肪酸和甘油,从而参与到多种代谢过程中。

VI. 微生物脂肪酶(microbial lipase)微生物脂肪酶是一类广泛存在于微生物中的脂肪酶,具有多样化的催化特性和分子结构。

它们能够参与到多种代谢过程中,如食品加工、制药等领域。

总之,不同类型的脂肪酶在人体内发挥着不同的生理作用,对于维持人体健康至关重要。

脂肪酶综述

脂肪酶综述
中实现表达。
五、脂肪酶的发酵生产及分离纯化
产脂肪酶发酵分两类: 固体发酵和液体发酵法。相对液体发酵法,固体发酵
生产脂肪酶具有简洁,经济的优点 。
影响菌株发酵产脂肪酶的因素有: 氮源、碳源、底物诱导剂、表面活性剂、矿物质、pH,
培养温度、摇床转速、培养时间、接种量等。
(1)发酵培养基
有机氮源:
大豆粉、大豆饼粉、大豆蛋白、业麻饼粉、奶粉、酪蛋白、蛋白陈、酵母膏、 牛肉膏、玉米浸汁和无机氮硫酸钱、硫代硫酸钱、氯化氨、磷酸氢氨、磷酸二 氢氨等
碳源
包括13种碳水化合物如葡萄糖、淀粉、麦芽糖、乳糖、甘露糖等和15种油 脂如荷荷芭油、玉米油、豆油、棕搁油、橄榄油、业麻油等
表面活性剂
包括吐温系列、Span系列、Triton x-405等
发酵培养基优化
由碳源、氮源诱导物及常见的无机盐等组成 。
速效碳源
如葡萄糖、蔗糖、麦芽糖等有利于细菌脂肪酶的形成,而缓效碳源如 玉米粉和小麦粉等则有利于真菌脂肪酶的形成。
(2)最适pH及pH稳定性
脂肪酶最适pH受多种因素影响,如来源、底物 种类和浓度、缓冲液种类和浓度等。来源不同脂肪 酶,在一定条件下都有其特定最适pH和pH稳定范 围。大多数细菌脂肪酶的最适pH值在中性或碱性 范围内,稳定范围一般在pH值为4.0-11.0。真菌脂 肪酶pH值稳定范围较宽,如红曲酶保持基本活力 的pH值范围在pH4.0-6.0,少根根霉脂肪酶的酶活 在pH值为6.0-8.0的范围内都较稳定毛根霉脂肪酶 的pH值稳定范围为7.0-10.0。
大豆粉大豆饼粉大豆蛋白业麻饼粉奶粉酪蛋白蛋白陈酵母膏牛肉膏玉米浸汁和无机氮硫酸钱硫代硫酸钱氯化氨磷酸氢氨磷酸二碳源包括13种碳水化合物如葡萄糖淀粉麦芽糖乳糖甘露糖等和15种油脂如荷荷芭油玉米油豆油棕搁油橄榄油业麻油等表面活性剂包括吐温系列span系列tritonx405等发酵培养基优化由碳源氮源诱导物及常见的无机盐等组成速效碳源如葡萄糖蔗糖麦芽糖等有利于细菌脂肪酶的形成而缓效碳源如玉米粉和小麦粉等则有利于真菌脂肪酶的形成

脂肪酶结构式

脂肪酶结构式

脂肪酶结构式一、脂肪酶的定义与功能脂肪酶是一类催化脂肪水解的酶,主要作用是将脂肪分子水解为甘油和脂肪酸。

脂肪酶在消化系统中起着重要的作用,帮助人体吸收脂肪。

此外,脂肪酶也在一些工业和生物技术领域发挥着重要的作用。

二、脂肪酶的结构脂肪酶通常是由多个亚基组成的复合酶,每个亚基都具有脂肪酶活性。

脂肪酶的结构可以大致分为两部分:活性中心和辅助结构。

2.1 活性中心脂肪酶的活性中心是催化反应的关键部位,通常由氨基酸残基组成。

该活性中心含有一种称为特异性催化残基(Ser,His和Asp)的氨基酸,它们协同作用以实现催化作用。

例如,在胰脂肪酶中,酶的活性中心包含一个丝氨酸残基和一个组氨酸残基。

2.2 辅助结构辅助结构是指与活性中心相邻并对酶的活性和稳定性起支持作用的部分。

包括连接活性中心的肽链、保持酶活性所需的金属离子和辅助蛋白。

三、脂肪酶的工作原理脂肪酶的工作原理可以概括为以下几个步骤:3.1 底物结合脂肪酶通常通过底物结合来启动反应。

底物(脂肪分子)与酶的活性中心相互作用,形成酶底物复合物。

3.2 底物水解在酶底物复合物形成后,脂肪酶的活性中心催化底物的水解反应。

具体来说,活性中心中的特异性催化残基协同作用,将脂肪分子水解为甘油和脂肪酸。

3.3 产物释放水解反应完成后,产生的甘油和脂肪酸会从酶的活性中心释放出来。

这使得酶可以再次结合新的底物并进行下一轮的水解反应。

四、脂肪酶的应用领域由于脂肪酶对脂肪分子的选择性水解能力,脂肪酶在许多领域都有广泛的应用。

4.1 食品工业脂肪酶在食品工业中用于改善食品的质地和口感。

例如,使用脂肪酶可以使牛奶中的脂肪颗粒更好地分散,从而提高乳品的质量。

4.2 生物柴油生产脂肪酶被广泛应用于生物柴油的生产过程中。

生物柴油是从植物油脂或动物油脂中提取的一种可再生燃料。

脂肪酶可以将油脂转化为甘油和脂肪酸,然后进一步转化为生物柴油。

4.3 医药领域脂肪酶在医药领域中也有应用,特别是在药物合成中的转酯化反应中。

脂肪酶脂肪氧化

脂肪酶脂肪氧化

脂肪酶脂肪氧化
脂肪酶是一种酶类蛋白质,能够催化脂肪分子的水解,将其转化成短链脂肪酸。

这些短链脂肪酸可以被身体利用,作为能量来源。

因此,脂肪酶在体内扮演着关键的角色,参与脂肪代谢和能量产生。

与此同时,脂肪氧化是指将脂肪分子转化成能量的过程。

当脂肪酶催化脂肪分子分解后,产生的短链脂肪酸进入线粒体,参与脂肪氧化过程。

通过氧化反应,短链脂肪酸被分解成二氧化碳和水,同时释放出大量的能量。

这些能量可以被身体利用,维持生命活动。

总的来说,脂肪酶和脂肪氧化是体内脂肪代谢和能量产生的重要环节。

保持身体健康,需要维持良好的脂肪代谢和能量平衡。

- 1 -。

【生物课件】脂肪酶


(2)直接酸碱滴定法:
• ②乳化液底物配制:
• 取4%PVA溶液100ml,加入底物50ml, 在5~10℃冰箱放置1~2h,然后放到组织 捣碎机中10000r/min处理3次,每次3min 共处理9min,乳化液在冰箱中保存,使 用时再进行一次乳化。
(2)直接酸碱滴定法:
• ③操作流程
• 取4%PVA溶液100ml,50ml三角瓶中加 入适量(4ml)甘氨酸-NaOH pH9.4的缓 冲液+适量底物乳化液(5ml)→37℃预 热5 min→加入适量酶液→37℃保温 10min→用15ml乙醇-丙酮终止反应→加 15ml水稀释→用适量浓度的KOH滴定到 终点(以pH计为指示终点),将每分钟 产生1µmol脂肪酸所需的酶量定义为一个 酶活单位。
国内外研究情况
在应用的研究则主要包括洗涤剂、油脂化工、 生物化工、造纸、水产、制革、环保和科研 等方面进行研究。
参考文献
1. 金文飚. 脂肪酶在油脂工业中的应用. 粮油加工 [J]. 2005, 7:13-15 2. 徐学兵, 郭良玉, 杨天奎等. 油脂化学[M]. 北京,中国商 业出版社. 1993:78 3. 吴苏喜. 脂肪酶在食用油脂工业上的应用[J]. 中国油 脂. 1999, 24(3): 34-36. 4. 刘雄, 阚健全, 陈宗道. 油脂酶法改性研究进展. 粮食与 油脂[J]. 2002,1:30-32 5. 王小花,洪枫,陆大年等. 脂肪酶在纺织工业中的应用. 毛纺科技[J]. 2005, 6: 22-24 6. 李香春. 脂肪酶的研究进展. 肉类工业[J]. 2003, 246(4): 45-48
培养基(配方一[9])
(2)固体分离培养基:蛋白胨0. 1 %,酵母
膏0. 02 %,葡萄糖0. 05 %,Na2HPO4 0. 3 %, MgSO4·7H2O 0. 1 %,矿物油0. 5 %,琼脂1. 5 %。调pH 7. 5 ,灭菌倒平板。

脂肪酶

4Hou C T, Johson T. Screening of Lipase Activities with Cultures from ARS Culture Collection [J]. Am. Oil Chem. Soc., 1992,69: 1088-1097.
5Pooja Rathi, Saxena R K, Rani Gupta. A Novel Alkaline Lipase from Burkholdderia Cepacia for Detergent Formulation [J].Process Biochem., 2001, 37: 187-192.
3.2氮源对脂肪酶产生的影响
以1%的植物油为碳源,分别选用玉米浆、豆饼粉、蛋白胨、酵母汁等单一或复合氮源进行产酶实验,实验结果如表5所示。可以看出,3%的玉米浆或3%蛋白胨加1%酵母汁的复合氮源产酶效果相当,酶活力高达55 IU/ml。利用廉价的玉米浆作为氮源,在大规模工业生产中具有重要意义。
3.3培养温度对产酶的影响
4.3酶的pH稳定性
将酶溶液分别置于不同的pH环境中,40℃保温60 min,然后按常规测定剩余酶活力.以pH9.5及40℃条件下的酶活力为100,图6的结果表明,在pH 7.0~10.5范围内,酶活力可保持在起始值的70以上。可见,该酶在加酶洗衣粉及洗涤剂工业中有良好的应用价值。
4.3酶的热稳定性
由表4,可以明显看到不同的培养基对杆菌产脂肪酶有较大的影响。可以看出,组合培养基是最适合于杆菌生长并产脂肪酶的一种培养基,因此,将组合培养基作为条件优化的研究培养基。
3.产酶条件的优化
3.1碳源对脂肪酶产生的影响
选用葡萄糖、植物油、动物油、淀粉、蔗糖等单一或复合碳源进行产酶实验.从表5可以看出,油脂作为碳源有利于产酶,酶活力高达54 IU/ml。油脂除作为碳源外,显然还对脂肪酶的形成具有诱导作用,但油的种类对产酶影响不大。

脂肪酶活力测定方法及其比较

脂肪酶活力测定方法及其比较一、本文概述脂肪酶是一类能够催化脂肪酸酯水解的酶类,广泛存在于动物、植物和微生物中,其在生物体内起着重要的代谢作用。

脂肪酶活力测定方法的研究对于了解脂肪酶的催化性质、生物合成、调控机制以及在工业、医药和农业等领域的应用具有重要意义。

本文旨在介绍常见的脂肪酶活力测定方法,包括滴定法、比色法、荧光法、高效液相色谱法等,并比较它们的优缺点,以期为读者提供一个全面、系统的脂肪酶活力测定方法参考。

通过本文的阐述,读者可以了解各种测定方法的基本原理、操作步骤、适用范围以及注意事项,从而根据自身研究需求选择最合适的测定方法。

本文还将探讨脂肪酶活力测定方法的未来发展趋势,以期为相关领域的研究提供有益的参考和启示。

二、脂肪酶活力测定的基本原理脂肪酶活力测定主要基于脂肪酶水解脂肪酸的特性,通过测量水解产物的生成速率来评估酶的活性。

脂肪酶是一种能够催化脂肪酸酯水解的酶,其催化反应可以表述为:脂肪酶 + 脂肪酸酯→脂肪酸 + 醇。

在测定脂肪酶活力时,通常使用特定的底物,如三乙酸甘油酯(p-nitrophenyl butyrate)或橄榄油等,这些底物在脂肪酶的作用下会水解生成相应的脂肪酸和醇。

在测定过程中,通常使用比色法、滴定法或高效液相色谱法等方法来检测水解产物的生成量。

例如,当使用p-nitrophenyl butyrate 作为底物时,水解产生的p-nitrophenol在碱性条件下会呈现黄色,其颜色深浅与浓度成正比,因此可以通过比色法来测定其浓度,从而推算出脂肪酶的活力。

不同的测定方法具有各自的优缺点,比如比色法操作简便,但可能受到颜色干扰和pH值变化的影响;滴定法则需要精确的化学计量和反应条件控制;高效液相色谱法则具有更高的灵敏度和准确性,但设备成本较高,操作相对复杂。

因此,在选择脂肪酶活力测定方法时,需要根据实验条件和目的来综合考虑各种因素。

脂肪酶活力测定的结果还受到多种因素的影响,如酶浓度、底物浓度、反应温度、pH值等。

脂肪酶参考值范围

一种消化酶,主要在胰腺中产生,并参与脂肪的消化和吸收。脂肪酶的参考值范 围可以根据不同的实验室和检测方法而有所差异。一般来说,正常人的脂肪酶水平在以下范 围内:
1. 对于血清脂肪酶(Serum lipase)的参考范围通常为:10-140单位/升(U/L)。
2. 对于胰脂肪酶(Pancreatic lipase)的参考范围通常为:0-160单位/升(U/L)。 请注意,不同实验室可能会有不同的参考范围,因此具体的参考值范围应以实验室报告为 准。此外,参考范围可能会因年龄、性别、健康状况等因素而有所变化,所以如果您有任何 疑问或需要具体的解释,请咨询医生或专业医疗人员。
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脂肪酶催化药物合成院系:化工学院班级: 2009级制药工程2班学号: 20009650818姓名:李红霞脂肪酶催化药物合成摘要:将脂肪酶固定化可提高酶的选择性、稳定性等,已广泛应用于手性拆分等研究。

常用的高分子固定化载体有聚丙烯酸多孔树脂及带功能基团的共聚物等。

从脂肪酶结构的角度介绍其手性拆分机理,并具体讨论了一些商品化固定化脂肪酶在手性拆分中的应用及固定化载体材料对手性拆分的影响。

关键词:脂肪酶;酶催化;手性拆分;药物合成;应用一、综述脂肪酶(Triacylglycerol lipase E C3.1.1.3)是广泛存在的一种酶,在脂质代谢中发挥重要的作用。

在油水界面上,脂肪酶催化三酰甘油的酯键水解,释放更少酯键的甘油酯或甘油及脂肪酸。

脂肪酶结构有2个特点:(1) 脂肪酶都包括同源区段:His-X-Y-Gly-Z-Ser- W-Gly或Y-Gly-His-Ser-W-Gly (X、Y、W、Z是可变的氨基酸残基);(2) 活性中心是丝氨酸残基,正常情况下受1个α-螺旋盖保护。

脂肪酶的特性脂肪酶底物专一性酶的底物专一性取决于酶分子结构,脂肪酶分子由亲水、疏水两部分组成。

活性中心靠近分子疏水端。

不同来源的脂肪酶存在着结构上的差异,使得不同的来源的脂肪酶有不同的底物专一性。

1.1来源脂肪酶广泛的存在于动植物和微生物中。

植物中含脂肪酶较多的是油料作物的种子,如蓖麻籽、油菜籽,当油料种子发芽时,脂肪酶能与其他的酶协同发挥作用催化分解油脂类物质生成糖类,提供种子生根发芽所必需的养料和能量;动物体内含脂肪酶较多的是高等动物的胰脏和脂肪组织,在肠液中含有少量的脂肪酶,用于补充胰脂肪酶对脂肪消化的不足,在肉食动物的胃液中含有少量的丁酸甘油酯酶。

在动物体内,各类脂肪酶控制着消化、吸收、脂肪重建和脂蛋白代谢等过程;细菌、真菌和酵母中的脂肪酶含量更为丰富(Pandey等)。

由于微生物种类多、繁殖快、易发生遗传变异,具有比动植物更广的作用p H、作用温度范围以及底物专一性,且微生物来源的脂肪酶一般都是分泌性的胞外酶,适合于工业化大生产和获得高纯度样品,因此微生物脂肪酶是工业用脂肪酶的重要来源,并且在理论研究方面也具有重要的意义。

1.2性质脂肪酶是一类具有多种催化能力的酶,可以催化三酰甘油酯及其他一些水不溶性酯类的水解、醇解、酯化、转酯化及酯类的逆向合成反应,除此之外还表现出其他一些酶的活性,如磷脂酶、溶血磷脂酶、胆固醇酯酶、酰肽水解酶活性等(Hara;Schmid)。

脂肪酶不同活性的发挥依赖于反应体系的特点,如在油水界面促进酯水解,而在有机相中可以酶促合成和酯交换。

脂肪酶的催化特性在于:在油水界面上其催化活力最大,早在1958年Sarda 和Desnnelv 就发现了这一现象。

溶于水的酶作用于不溶于水的底物,反应是在2个彼此分离的完全不同的相的界面上进行。

这是脂肪酶区别于酯酶的一个特征。

酯酶(E C3.1.1.1)作用的底物是水溶性的,并且其最适底物是由短链脂肪酸(≤C8)形成的酯。

1.3生产脂肪酶的制备方法有提取法、化学合成法和微生物发酵法。

提取法资源有限、工艺复杂、产量低;化学合成法成本太高;微生物发酵法的应用前景要远远大于提取法和化学合成法,它不受环境影响,资源丰富,产酶周期短,产物较单纯且成本低,生产上易于管理。

商品化脂肪酶主要来源于各种细菌、酵母和真菌等微生物的发酵,有些霉菌可通过固态发酵及液体深层发酵两种方法进行发酵。

通过传统诱变育种以及优化发酵条件提高了脂肪酶的产量,使得许多脂肪酶实现了产业化生产,尤其是基因工程的引入,大大提高了脂肪酶的产量。

由于提取材料来源和酶含量的因素,动植物脂肪酶主要应用于科学研究。

二、脂肪酶催化药物合成目前,临床上超过60%的常用药物为手性药物。

通常的化学工艺对手性分子的合成并不理想,存在反应路径长、重金属催化剂残留和收率低等缺点;而脂肪酶对底物具有高度的立体选择性,只需单步反应就可以高效率地制备出手性产物,这使得其在光学纯化物制备和药物手性转换中具有独特的优势。

同时,脂肪酶作为生物催化剂具有高度的区域选择性,特别适合于一般化学方法难以实现的多功能化合物的合成,能很好的避免多取代产物等副作用的产生。

脂肪酶催化反应除具有高度的立体选择性和区域选择性、副反应少等特点外,还具有催化反应条件温和、无环境污染等优越性,可以保证产物的光学纯度和收率。

脂肪酶作为生物催化剂,为化学过程提供了更为清洁和高效的途径。

2.1脂肪酶催化合成抗炎镇痛药物非甾体类抗炎镇痛药物(Nonsteroidal antiinflam- matory drugs,NSAIDs)是一类具有解热、镇痛、抗炎、抗风湿和血小板聚集作用的药物,主要用于治疗多种疾病引起的持续性发炎、疼痛和发烧。

此类药物大多因手性中心的存在而具有对映体,比如萘普生、酮洛芬、布洛芬和氟比洛芬等。

通过利用脂肪酶在手性药物拆分中具有的优势,对合成这四种药物的工艺进行了优化,获得了较好的结果。

2.1.1脂肪酶催化合成(s)-萘普生萘普生[(+)口一甲基一6一甲氧基一2一萘乙酸]是世界上应用最多的非甾体类抗炎镇痛药物。

临床研究表明,(s)一萘普生的生理活性是其对映体的28倍,并作为单一对映体药物用于人体。

在有机溶剂中水解(R,S)一萘普生甲酯是合成(S)一萘普生的理想途径(图1)。

用皱褶假丝酵母脂肪酶(CRL)在超临界二氧化碳存在下的含水缓冲溶液/异辛烷反应体系中立体选择性水解消旋萘普生甲酯。

结果发现,对映体比率随着反应时间的延长而升高,对映体选择率(E)为236,转化率(z)为41.6%,产物对映体过剩值(ee。

)为98.2%,底物对映体过剩值(ee。

)为70.0%。

在超临界二氧化碳中选择合适的反应体系和实验条件,产物对映体过剩值、对映体比率、转化率、酶活性和稳定性均能达到较好的水平。

加入氨基杯[4,6]芳烃和羧基杯[6]芳烃添加剂的包裹脂肪酶与不加添加剂的包裹脂肪酶相比具有更高的转化率和立体选择性。

因此,选择适宜的添加剂对脂肪酶的立体选择性具有重要的影响。

CALB-(S)一萘普生复合物的氢键比CALB- (R)一萘普生复合物的氢键更加稳定,此外,与普通条件下相比,在超临界条件下可在更短的反应时间里具有最小能量值,得到更高的产率。

2.1.2肪酶催化合成(s)-酮洛芬酮洛芬(口一甲基-3-苯甲酰基一苯乙酸)的羧基口一碳是手性中心,存在(R)一和(S)一对映体。

然而,(S)一酮洛芬和(R)一酮洛芬却显示了不同的药理活性。

(S)一对映体可用于减缓炎症和减轻疼痛,而(R)一对映体活性很低,甚至在有些情况下,还有不必要的生理副作用和毒性。

最近,研究人员克隆了粘质沙雷菌ECUl010的一种脂肪酶,并在大肠杆菌中表达,这种重组脂肪酶能立体选择性水解(R,S)一酮洛芬酯合成(S)一酮洛芬(图2),ee。

达到91.6%,E达到63,z高达48.2%。

重组脂肪酶也表现了很高的立体选择性,这为得到具有更高活性的脂肪酶提供了另外一条途径。

将CALB于酶膜反应器中固定,与游离CALB相比,固定化CALB降低了对映分离(R,S)一酮洛芬的酶量,ee。

和E分别提高到87.8%和27。

2.1.3脂肪酶催化合成(s)-布洛芬布洛芬[2一(4一异丁基苯基)丙酸]是常用的非甾体类抗炎镇痛药物,广泛用于治疗头痛和轻微的疼痛。

消旋布洛芬的两个对映体只有(S)一对映体具有抗炎的特性[1 0|。

有报道称(S)-布洛芬酸的镇痛作用是(R)一对映体的160多倍,(R)一布洛芬不仅没有活性并且还可能引起副作用。

为了合成光学纯的(S)一布洛芬,很多研究者对脂肪酶催化消旋布洛芬的酯交换反应进行了研究。

Wang等‘123在亲水醋酸纤维素/疏水聚四氟乙烯薄膜复合材料中设计了一种特殊的微结构作为脂肪酶的载体,手性拆分消旋布洛芬,产物对映体过剩值和对映体选择率均比自由脂肪酶催化体系显著提高,这种固定化载体改善了脂肪酶的立体选择性和稳定性。

Gotte—mukkala等[13]研究了溶剂十八烷烃的侧链甲基位置和水活度对CRL催化布洛芬酯交换的对映选择性的影响(图3)。

结果显示,CRL在40。

C下水活度为0.73的异辛烷中,催化反应达到最好的效果,起始反应速率和对映选择性均较好。

Foresti等[14]利用商业脂肪酶Novozym 435,在无其它溶剂存在条件下催化(R,S)一布洛芬和乙醇的酯交换反应,并将实验数据作为分子模型进行深入的计算分析。

在最佳反应条件下,产物对映体过剩值达到54%,布洛芬转化率达到63%。

Liu等[153在0.1 mol·L-1磷酸缓冲溶液(pH值8)中,用来自子囊菌酵母的胞外脂肪酶LIP催化水解(S)-布洛芬酯,得到了高纯度的(s)一布洛芬,ee达到98%。

2.2脂肪酶合成抗抑郁药物及其中间体达泊西汀、氟西汀、度洛西汀和西酚普兰是治疗抑郁症的临床常用药,它们均因具有手性中心而存在(S)-对映体和(R)-对映体,进而具有不同药理和生理学活性,其结构式见图5.用南极假丝酵母脂肪酶A(CALA)拆分3一氨基一3一苯基-1-丙醇(化合物I),得到了合成(S)一达泊西汀的重要中间体N-(0-3一丁基二甲硅烷基一3一羟基一1一苯丙基)甲氧基乙酰胺(图6),合成的(S)一达泊西汀有较高的产率(72%)和ee(93%)。

Chaubey等‘201研究证实固定化的节杆菌属螺菌脂肪酶(ABL)在动力学拆分氟西汀中间体时具有极好的特性。

在固定化酶催化反应中,转化率、对映体过剩值和对映选择性等均显著提高。

Kamal等[213研究了固定化洋葱假单胞杆菌脂肪酶催化r叠氮醇类乙酸盐的水解和醇解反应,动力学拆分得到的对映纯y-叠氮醇类,可以用于抗抑郁药(S)一氟西汀和(S)一度洛西汀的合成。

Wang等[22’2朝在以乙酰乙烯酯为酰基供体的无溶剂体系中,研究了固定化南极假丝酵母脂肪酶B催化拆分S-4-[(4一二甲氨基)一1一(4一氟苯)一1一羟基一卜丁基]-3一羟甲基一苯基腈(西酞普兰中间体)的动力学模型,(S)一二醇的纯度达到99.5%,产率达到86.2%(图7)。

2.3脂肪酶催化合成抗菌药物及其中间体甲霜林IN-(2,6一二甲苯基)一N一2一(甲氧乙酰基)丙氨酸甲酯]是丙氨酰胺的一种,体内实验表明其具有很好的杀菌活性,并且没有毒副作用[2引。

然而只有(R)一甲霜林具有杀菌活性[2引。

Park等[z61用固定在丁基纤维素上的洋葱假单胞杆菌脂肪酶高效合成了杀菌剂(R)一甲霜林的重要中间体2一甲氧乙基一(R)一N一(2,6-一--甲苯基)丙氨酸[(R)一2],获得了较高的产率(34%)和ee(96%)(图8)。

穿心莲内酯是草药穿心莲的主要活性成分,具有抗菌活性[30|,多年来被广泛用于治疗多种疾病,比如细菌和病毒感染。

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