微生物脂肪酶的研究与应用

脂肪酶（Lipase,Ec3．1．1．3）是一类特殊的酯键水解酶,广泛地存在于动物组织、植物种子和微生物体中,它能催化天然底物油脂（甘油三脂）水解,产生脂肪酸和甘油。在水解过程中存在中间产物甘油单酯和甘油二酯。从催化特性来看,脂肪酶可以催化酯类化合物的分解、合成和酯交换,具有化学选择性和高度的立体异构专一性,且反应不需辅酶,反应条件温和,副产物少。脂肪酶的另一显著特点是：它只能在异相系统（即油-水界面）或有机相中作用,这不仅发展了“界面酶学”,也促进了“非水酶学”的研究和深入。脂肪酸是最早研究的酶类之一,已…     

有机相中超声辐照对脂肪酶活性的影响

酶在有机相中的催化作用是８０年代以来酶工程学研究的热点之一．虽然酶在有机相中的催化反应有许多优点［１］,但在工业生产上的应用却很有限,这主要是有机相中的酶促反应速度太慢,反应周期太长之故．１９９１年Ｖｕｌｆｓｏｎ等报道了超声辐照对有机相中枯草蛋白酶催...     

有机相中的酶催化

酶在有机相中仍具有催化活性这一发现为酶的开发应用开辟了二条新途径、酶在有机相中催化化学反应具有许多化学催化所没有的优点。如:高度选择性、高效性、条件温和等。酶的有机相催化已被应用于许多方面,如:酶法拆分消旋体、区域选择性转化、酶催化聚合、肽的合成、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。另外,关于酶在有机相中催化的影响因素也有了一些规律性的认识。     

交联酶晶体制备及其稳定性的研究*

酶制剂已经广泛应用在化学工艺、医学、农业、食品工业和化学分析等各个领域中,但酶的明显弱点是稳定性差,特别是应用于有机合成的酶还要耐受有机溶剂的变性作用等,所以酶的稳定化研究越来越引起重视。肪酶由于其在疏水环境的特殊催化作用,被广泛应用于有机合成中。本研究所采用Candida ru-gosa脂肪酶(CRL)是目前应用最为广泛的脂肪酶,它不仅能在水和有机介质催化酯、酸、醇的拆分,而且还能催化转酯、酰化、脱酰化等立体异构化反应和酯的水解。但是目前CRL的商业化产品是含有多种水解酶的混合物。其立体异构的专一性低,而纯化的CRL的立体异构的专一性提高,但是操作稳定性差。本文采用酶结晶技术与化学交联技术相结合的方法,制备出一种新型实用的交联酶晶体催化剂,并对它的温度、pH和在有机溶液中的稳定性进行了研究。     

化学修饰的和固定化的脂肪酶在有机溶剂中的催化作用研究

本文对聚乙二醇修饰脂肪酶、多孔玻璃载体吸附酶、多孔玻璃载体丙酮沉积酶、硅藻土吸附酶、氧化铝吸附酶和琼脂珠疏水载体吸附酶在有机相中酯合成和酯交换反应的催化作用进行了研究。实验表明,不同形式的酶需要不同的最适加水量。而且,在各自最适条件下,对各种形式酶进行了比较,得出硅藻土和琼脂珠疏水载体是很好的固定化载体,疏水性琼脂珠固定化酶在有机相中的活力比酶粉高46.5％。     

固定化脂肪酶催化制备L-薄荷醇

用大孔树脂NKA固定高选择性的脂肪酶,催化有机相中转酯化反应,从而拆分八异构体消旋薄荷醇来制备L-薄荷醇。研究pH、载体与酶比例对固定化酶制备的影响及固定化酶的反应稳定性;考察温度、转酯化过程醇酯比例、及底物醇异构组成变化对拆分效果的影响。结果表明:固定化酶的最适pH为8,载体与酶的比例为5∶1时,所得固定化酶的反应稳定性比游离酶的反应稳定性提高了约50%;转酯化反应的最优温度为40℃,醇酯比例为1.5∶1时最佳,改进八异构体消旋薄荷醇组分比例后,非对映体选择率dep达到了95.1%。     

固定化脂肪酶有机相中催化己酸乙酯反应动力学研究

有机相中脂肪酶催化反应动力学研究是酶工程领域中一个引起广泛兴趣的研究课题［１］。目前的研究较多地集中于水解反应和转酯反应［２～４］。对于酯化反应的动力学报道不多。酶反应动力学研究对于研究反应机理、确定有效的酶促反应环境、选择合适的酶反应器有着十分重要的作用。因此,对非水相中脂肪酶催化反应动力学的研究无论在理论上还是在实际应用中都有着重要的意义。与自由酶相比,使用固定化酶可提高酶在有机相中的扩散效果和热力学稳定性,是调节控制酶活性常用的手段。但酶固定化以后,影响其动力学的因素增多,反应机制变得更加…     

应用生物法合成内酯化合物

内酯是广泛存在于自然界中具有生物活性的一类化合物。由于大多数内酯化合物具有手性,用化学方法合成不仅过程复杂,而且产率也不高。利用酶反应的特异性,应用生物法合成内酯化合物具有很好的应用前景,其中包括微生物次生代谢合成内酯,脂肪酸生物转化合成内酯和脂肪酶在有机相中催化羟基脂肪酸形成内酯。本文报道这些领域的进展。     

脱脂棉固定化脂肪酶的非水活性与稳定性

脂肪酶具有非水催化作用,但其非水催化活性和稳定性需进一步提高,这是非水酶学的瓶颈问题之一。理想的策略是模拟脂肪酶的界面活化机制,以大分子代替水,优化、稳定化和有效分散酶蛋白,阻止其在有机相中变性。因此,选用多羟基、比表面积大、惰性、且与酶蛋白能兼容的大分子--脱脂棉纤维,作为固定化载体,以1∶0.9的质量比,通过物理吸附,将假单胞菌脂肪酶(Pseudomonas cepacia lipase)固定在脱脂棉纤维上。在催化己醇与乙酸乙烯酯的转酯反应中,反应1 h,脱脂棉固定化脂肪酶转化底物的能力是酶粉的3.7倍。在每次6 h共6次的循环催化中,固定化酶和酶粉转化底物的能力分别平均每次降低约0.3%和2.4%。表明脱脂棉固定化脂肪酶的非水活性,尤其是稳定性明显提高。这为通过固定化有效提高脂肪酶的非水催化作用,以满足工业应用的需要,提供了一种有效的途径和重要参考。     

脂肪酶活性部位上的盖与界面活性

脂肪酶是一种非常重要的水解酶,在工业催化、医药和科学研究等领域中有广泛应用. 大部分脂肪酶的活性部位上方有一段被称为“盖”的α-螺旋,这种盖赋予脂肪酶在水/油界面上有特殊的催化活性,界面活性.而在单一水相或油相中却表现出低活性或无活性.界面活性与盖的组成、大小、构象及其存在环境等密切相关,探明盖与脂肪酶界面活性的关系对于脂肪酶的开发和利用是非常关键的.因此,长期以来人们对盖在脂肪酶催化作用中所扮演的角色进行了孜孜不倦的探索.本文从盖的构象、移动、组成和删除等方面综述了其对脂肪酶催化作用的影响,期望对人们认识脂肪酶盖与其催化作用之间的关系有一定的帮助.     

华根霉脂肪酶有机相合成酶活的研究

通过比较7种微生物脂肪酶的有机相合成酶活、水相水解酶活及在正庚烷中催化己酸乙酯合成的能力,证明了合成酶活与水解酶活相关性不高,合成酶活比水解酶活更能反映脂肪酶的合成能力。通过比较两株华根霉(Rhizopus chinensis)脂肪酶酶活,发现合成酶活相差较大,表明相同种属微生物的脂肪酶合成酶活存在不同。对．Rhizopus chinensis-2液态发酵产脂肪酶进程研究发现,水解酶活高峰先于合成酶活高峰大约12h。将不同培养时间的Rhizopus chinensis-2全细胞脂肪酶用于催化己酸乙酯合成,具有高合成酶活的全细胞脂肪酶催化己酸乙酯合成反应较快。因此,全细胞脂肪酶用于催化有机相酯合成反应时,具有高脂肪酶合成酶活的菌体具有较好的催化酯合成能力。     

酶促拆分丁酸环氧丙酯反应体系的筛选

利用脂肪酶对外消旋丁酸环氧丙酯进行了立体选择性的酯水解反应,考察了水解反应体系对拆分反应的影响。实验结果表明：在该水解反应中添加适量正己烷有利于拆分反应的进行;反应体系中正己烷与缓冲液的最适体积比为1：1;磷酸盐缓冲液(pH7．6)的最适离子强度为0.03mmol／L。在最适反应条件下,当该酶促拆分反应的转化率为60.6％,(R)-丁酸环氧丙酯的光学纯度可以达到93．3％。     

抑制剂对有机相酶促己酸乙酯合成中固定化脂肪酶影响

稳定的催化活性和选择性的调节与控制已成为研究有机相酶促反应机制和应用的重要内容。由于选择和优化反应条件的方法具有较大局限性．目前有机介质中酶催化选择性和稳定性的调节与控制的研究除了常用的固定化手段外,更关注通过改变酶分子自身的一些方法上。如蛋白质工程、酶的化学修饰和非共价修饰〔1.2〕。相比之下,其中非共价修饰具有方便、实用的特点。酶的修饰剂大多也是酶的抑制剂。抑制剂已用来研究脂肪酶的结构与代谢特征〔3〕。Russel,Guo等通过其改变酶的构象和界面特征来调节和控制酶稳定的特异性〔4.5〕。我们在对微生物脂肪酶正庚烷中合成短链芳香酯研究基础上〔6.7〕。本文报道用具有两亲特性的表面活性剂、胆汁盐和金属离子这些脂肪酶的抑制剂对庚烷中脂肪酶酶促己酸乙酯酯化反应的影响,以促进酶活性的调节和控制的研究和应用。     

固定化细胞在有机相中的催化反应

１引言近年来固定化细胞（主要是微生物细胞）在有机相中的催化反应已有不少报导,与固定化酶在有机介质催化反应相比,具有一定的优点［１,２］：（１）减少了酶的分离、纯化过程。（２）微生物细胞含有一系列量少且在纯或半纯状态下不稳定的酶,许多生物转化过程可在酶...     

有机介质中脂肪酶催化转酯化反应拆分苯乙氰醇的研究

研究了有机相中脂肪酶催化苯乙氰醇的转酯化反应,拆分苯乙氰醇。考察了酶、溶剂、溶剂水含量、外加苯甲醛和苯甲酸以及底物浓度等因素对反应的影响,结果表明ZJU008号脂肪酶催化活性最高,经实验确定的最佳反应条件为：乙酸乙烯酯为反应物兼溶剂,利用分子筛去除溶剂中微量水分,40 ℃,200 r/min,酶量为10 mg/mL时的最佳底物浓度为200 mmol/L,在上述条件下反应20 h底物转化率为50%,e.e.值大于99%,能将苯乙氰醇有效拆分。外加苯甲醛和苯甲酸不利于反应的进行。     

器壁固定化脂肪酶Pseudomonas cepacia lipase的非水活性与稳定性

许多脂肪酶在有机体系中表现出催化作用,可用于绿色有机合成. 但其催化活性和稳定性明显低于水/油（有机相）界面上的表现. 为了提高脂肪酶在有机反应体系中的活性和稳定性,依据脂肪酶的界面活化机制,以水为酶蛋白构象优化剂、羧甲基纤维素为赋形剂,通过物理吸附的方式,将典型的假单胞菌脂肪酶（Pseudomonas cepacia lipase）固定在锥形瓶的内壁上,形成简易的生物反应器. 为方便检测器壁固定化酶促反应动力学,选择特征吸收为640 nm的生化指示剂2,6-二氯靛酚为反应底物,乙酸乙烯酯为酰化试剂,丙酮为溶剂. 光谱检测表明,催化反应0.5 h后,器壁固定化脂肪酶转化底物的能力是脂肪酶粉的6倍. 在每次催化5 h共10次的循环催化中,器壁固定化脂肪酶的催化活性平均每次仅降低3.2%,而酶粉降低11.8%. 结果表明,该器壁固定化脂肪酶的活性和稳定性相对于酶粉明显提高,这将为通过固定化有效提高脂肪酶的非水催化作用提供重要的参考.     

酰基供体结构对褶皱念珠茵脂肪酶（CRL）催化芳香仲醇动力学拆分立体选择性的影响

研究仲醇的酶催化动力学拆分机制,发现酰基供体的结构是影响酶催化动力学拆分选择性的一个重要因素。通过实验发现了一类用于仲醇动力学拆分（KR）的优秀酰基供体——长链有机酸的对氯苯酚酯,并将这种酰基供体成功用于褶皱念珠菌脂肪酶（CRL）催化的仲醇动力学拆分过程。在1-苯乙醇的动力学拆分（KR）过程中,随着对氯苯酚有机酸酯供体中酰基部分碳原子数的增加,产物的对映体过量值（e．e.p值）也在不断地提高。当碳原子数≥5,转化率达到50％时,产物的叫．。值仍能保持大于99％。这样的规律也适用于其他的仲醇拆分过程,当选择对氯苯酚戊酸酯作为酰基供体用于其他仲醇的动力学拆分过程时,可以实现仲醇的高效拆分,反应6h转化率达到50％,产物的对映体过量值e．e．p为100％。     

利用麻风树油驯化筛选高活性脂肪酶产生菌及其催化酯化反应

以1株分解麻风树油的脂肪酶产生菌Pseudomonas sp. LP-1为出发菌株, 通过麻疯树油定向驯化筛选获得1株酶活较高且产酶稳定的菌株P. sp. X-2-45, 其水解酶活为29.79 U/mL, 比原始菌株提高了288%。对P. sp. X-2-45生长与产酶特征、对植物油脂水解能力及在有机相中催化脂肪酸和有机醇间的酯化反应研究发现, 该菌株生长速率和产酶速率明显加快, 培养30 h时生物量和酶活达到最大, 稳定期延长, 培养过程中脂肪酶在培养基中的稳定性提高。以麻疯树油诱导合成的P. sp. X-2-45脂肪酶对麻疯树油的水解能力比原始菌株提高了378%, 说明采用麻风树油定向驯化可提高脂肪酶对相应底物的水解能力。X-2-45脂肪酶可以催化月桂酸与正丁醇、正辛醇、月桂醇和丙三醇之间, 棕榈酸、硬脂酸与甲醇、正辛醇、月桂醇和丙三醇之间, 油酸与甲醇、正丁醇、正辛醇、月桂醇和丙三醇之间发生酯化反应。     

微环境对脂肪酶催化酮基布洛芬立体选择性酯化的影响*

系统研究了反应介质、助溶剂、水活度、温度、ｐＨ等因素对脂肪酶Ｎｏｖｏｚｙｍ ４３５催化酮基布洛芬动力学拆分的影响。以环己烷为反应介质,酶表现出较高的催化活性和对映体选择性;在环己烷中添加苯,可大幅度提高Ｅ值;适宜的反应温度为３０℃;最适反应初始水活度为０．０９;在所研究的ｐＨ６～８范围内,ｐＨ对酶活及酶的体选择性影响不大。     

有机介质中酶促合成壬酸香草醇酯的研究

壬酸香草醇酯是与天然辣椒素酯结构最接近的一个化合物,本文研究了有机相中脂肪酶催化合成这个化合物的方法,为天然辣椒素酯的酶促合成探索方法。考察了酶、溶剂、酶的用量、底物浓度、溶剂水含量以及温度等因素对反应的影响,结果表明脂肪酶Novozym e 435的活性最好,最适条件为:在1 mL脱水丙酮中,香草醇与壬酸甲酯的浓度分别为50、75 mmol/L,酶量为20 mg,30℃下反应24 h,产率可达到60%以上,产物经硅胶柱层析纯化,并以1H NMR及MS进行了表征。