非水相中的酶催化技术

非水相酶催化技术杨黎耀2011年10月25日酶作为一种高效生物催化剂,具有高度的特异立体选择性及区域选择性,并在常温、常压和值中性附近条件下具有十分高效的催化活力。利用酶的高效选择性催化作用可制造出种类繁多的目标产物,避免了化学合成中的许多不足。目前,酶催化技术在医药方面的应用是当前最为关注的领域之一,这主要是因为医药产品一般附加值高,且大多是光学活性物质,作为十分优良的手性催化剂—酶,用于多种高效手性药物的合成及制备将十分有效,潜力巨大。Enzyme酶催化技术研究进展酶和细胞固定化技术非水相酶催化技术低共熔酶催化反应技术酶催化反应与分离的祸合技术非水相酶催化技术近十年来,大量的研究发现,与过去认为酶只能在水溶液中进行反应的传统观点相反,酶在非水相（也称为非水介质）中也具有催化活性。通过非水相中的酶催化可以完成多种化学反应,如氧化、脱氢、还原、脱氨、羟基化、甲基化、环氧化、酯化、酞胺化、开环反应、聚合反应等等。非水相中的酶催化已被应用于许多方面,如内、外消旋体的拆分、区域选择性转化、酶催化聚合、肽合成、酶法分析等,尤其是在不对称合成方面显示了其独特的优势。利用酶在非水相中的催化活性目前已经成为一种重要的酶技术,它大大扩展了酶的工业应用领域。非水相酶催化技术体系水与有机溶剂的互溶均相体系水与有机溶剂形成的两相或多相体系单相有机溶剂体系反胶束体系超临界液体低温体系非水相酶催化的优越性1.增加了非极性底物的浓度,很多不溶于水或在水中不稳定的产品能用有机溶剂中的酶来催化生产。2.使水解反应平衡向合成的方向移动（酯合成、肽水解），减少依赖于水的副反应发生。3.在非水相中可以使用简单的吸附法固定化酶或直接使用不溶性酶粉,有利于酶的回收。4.非水相能保护酶免受有毒反应物和条件的伤害。5.在非水相中能够提高酶的稳定性,尤其是热稳定性。6.在某些情况下可以改变酶的底物专一性以用于特殊的用途。非水相酶催化的微环境水不溶有机溶剂,双液相反应,其中包括反相胶团和水—有机双相反应体系。水不溶有机相介质,单有机相反应,只含极少量水分。超临界流体或超临界气体。非水相酶催化过程中的影响因素1.水含量所谓非水相,并不是说反应体系中不含有任何水分,只不过体系中含水量较少而已。一般认为,水在酶的催化系统中起着正反两方面的作用。在正的方面,酶在绝对无水的条件下是不具有催化活性的,因为水分子直接或间接地通过氢键、疏水键、范德华力等维持着酶分子催化活性所必需的构象。在反的方面,水与大部分酶的失活作用有关,尤其是酶的“热失活”。从以上两方面可以看出,在非水相酶反应体系中存在一“最佳含水量”。非水相酶催化过程中的影响因素2.有机溶剂一般认为,在非水相反应体系中,添加亲水性或水互溶性的有机溶剂对酶的催化活性不利,因为它们会夺去酶表面微环境中的水从而使酶失活,所以所选择的有机溶剂的疏水性越强越好。一般选用的有机溶剂为饱和烷烃或芳香烃,如苯、甲苯、己烷、异辛烷等。·非水相酶催化过程中的影响因素3.pH酶在水溶液中催化某反应的最适pH就是它在非水相体系中催化该反应的pH。从分子水平来说,酶的可电离基团在给定的水溶液中获得某一电离状态,将它直接干燥或冷冻干燥后再加入到有机介质中,它还会保持这一电离状态,从而影响酶在有机相中的催化活性。由此也可以得到酶在非水相催化中的最适。非水相中的酶适于非水介质中催化的酶类有脂肪酶、酯酶、蛋白酶、过氧化物酶、过氧化氢酶、醛缩酶、多酚氧化酶、醇脱氢酶、ATP酶、细胞色素氧化酶、胆固醇氧化酶等。二辛酸丙二醇酯的非水相酶催化合成+脂肪酶非水相催化二辛酸丙二醇酯（FEMA4471）为GRAS24最新公布的香料化合物