免费文献传递   相关文献

提高有机催化脂肪酶活性和稳定性的途径研究



全 文 :2008年第2期
生物技术通报
BIOTECHNOLOGY BULLETIN·综述与专论·
收稿日期:2007-05-08
基金项目:国家高技术研究发展计划(863)项目(2006AA020203,2007AA05Z417)和武汉市攻关项目(200720422138)
作者简介:刘涛(1981-),男,硕士研究生,从事酶工程研究
通讯作者:闫云君,E-mail:yanyunjun@tom.com;Tel:(027)87792214
脂肪酶(EC3.1.1.3)是一类特殊的酰基水解酶,
能在油水界面上催化酯水解或醇解、酯合成、酯交
换、内酯合成、多肽合成、高聚物合成以及手性药物
等有机合成反应,在工业生产中有着广泛的应用。
随着研究的深入,上世纪 80年代,研究发现多种酶
不仅能够在有机溶剂中保持稳定,而且还显示出较
高的催化活力,从而打破了酶只有在水相中维持其
活性结构的传统观念,也为酶学研究和应用带来了
一次革命性飞跃,促进了非水酶学的兴起。而脂肪
酶因其特有的性能 (能在油水界面上催化反应)成
为研究非水相催化体系的热点。脂肪酶催化反应体
系也从水相逐步发展为水-水可溶有机溶剂单相体
系、水-有机溶剂两相反应体系、低水有机溶剂、反
向胶束体系等[1]。
但是由于游离脂肪酶在有机反应体系中容易
失活,并且难于从反应物体系中回收,不能循环使
用,导致生产成本较高。因此,为了使脂肪酶能够大
规模应用于工业生产,人们致力于提高催化有机反
应脂肪酶的活性和稳定性。
1 增加脂肪酶在有机溶剂中的分散度
有机催化反应中,由于脂肪酶的水溶性蛋白质
的本质,使其不能均匀分散于有机溶剂中,导致其
催化活性不能得到充分发挥。因而可以通过某种方
式增加脂肪酶在有机溶剂中的溶解度,以提高脂肪
酶的催化性能。
1.1 脂肪酶的化学修饰
将脂肪酶用双亲分子或烷基化试剂进行化学
修饰,使其由亲水性变成疏水性,从而溶于疏水的
提高有机催化脂肪酶活性和稳定性的途径研究
刘涛 闫云君
(华中科技大学生命科学与技术学院 分子生物物理教育部重点实验室,武汉 430074)
摘 要: 随着非水酶学的发展,脂肪酶在有机催化反应中得到广泛应用,探寻提高有机催化脂肪酶的催化活性和
操作稳定性的途径也随之成为研究热点。综述了近年来这一研究方向的成果及最新进展,着重阐述表面活性剂包衣、固
定化以及二者结合的手段对脂肪酶在有机介质中的催化活性及操作稳定性的影响。
关键词: 脂肪酶 有机催化 表面活性剂 固定化
TheWayofEnhancingtheActivityandStabilityofLipase
inOrganicSolvent
LiuTao YanYunjun
(ColegeofLifeScienceandTechnology,HuazhongUniversityofScienceandTechnology,KeyLaboratoryofMolecular
Biophysics,MinistryofEducation,Wuhan430074)
Abstract: Withthedevelopmentofthenon-aqueousenzymology,lipasehasbeenextensivelyappliedinorganic
catalyticreactions.Searchingforthewaytoenhancecatalyticactivityandstabilityoflipaseinorganicsolventhas
becomeahotspot.Thisarticlesummarizedthedevelopmentandthelatestprogres inthisfield,andemphaticaly
elaboratedtheinfluenceofsurfactantcoating,immobilizingonmatrix,aswelasacombinationofthetwotechnologies
onthecatalyticactivityandstabilityoflipaseinorganicsolvent.
Keywords: Lipase OrganicsolventSurfactantImmobilization
2008年第2期
有机溶剂,使脂肪酶在有机溶剂中有更好的伸展
性,这不仅可以增加酶周围底物的浓度,而且大大
降低了底物进入酶活性中心的阻力。如 Basri等[2]
(1995)将 Candidarugosa脂肪酶用单甲氧基聚乙二
醇修饰后,其酯化活性比未修饰酶的提高了 3倍。
随后他们[3](1997)又研究了用不同碳链长度的醛类
物质对 Candidarugosa脂肪酶进行还原性烷基化修
饰。实验结果表明修饰酶在有机溶剂中活性比天然
酶要高,而修饰酶本身在非极性溶剂中的活性比在
极性溶剂中高,尤其是在非极性有机溶剂中的酶活
更高。然而,脂肪酶修饰前后的酶活提高程度取决
于醛类分子的种类和大小,用乙醛修饰的酶,其酶
活可达到天然酶的 10.5倍。修饰酶的活性不但得
到了大幅提高,其热稳定性也明显强于天然酶,并
且随着还原性修饰的醛类分子碳链的增长(疏水作
用力增加),酶分子会变得更加紧凑,使分子“刚性”
增加,表现出更强的热稳定性。脂肪酶经过烷基化
修饰后不仅使其能均匀分散于有机溶剂中,而且还
能使维持脂肪酶活性的必需水紧紧地限制在其周
围,这也是修饰酶不易在有机溶剂中失活的重要原
因。赵玮等[4](2005)用甲醛和戊二醛作偶联剂,共价
连接吐温 80和猪胰脂肪酶,结果表明修饰酶比天
然酶的活力要高出许多倍。
1.2 表面活性剂包衣脂肪酶
使用表面活性剂对脂肪酶分子进行包衣,使表
面活性剂的亲水部分与酶连在一起而亲油部分则
伸向有机溶剂,从而提高酶在有机溶剂中的溶解度
和分散度,使脂肪酶在有机溶剂中的催化活性、稳
定性及其对映体选择性都得到提高[5~7]。宋宝东等[8~10]
(2002,2004,2002)对谷氨酸十二烷基酯核糖醇包
衣 Candidarugosa脂肪酶进行了一系列研究,结果
表明天然酶在有机溶剂体系中几乎不表现活力,而
包衣酶却表现出相当高的催化活性和稳定性。
Kamiya等[11](1996)通过实验研究了阳离子表面活
性剂与非离子型表面活性剂包衣脂肪酶的性能,结
果表明非离子型表面活性剂包衣脂肪酶在异辛烷
中催化酯化反应表现出较高的活性,同时指出由于
阳离子表面活性剂头部的阳离子与脂肪酶带负电
荷的表面的相互作用,会破坏脂肪酶的三级结构,
因而降低了酶的催化活性。Thakar等[12](2005)的研
究得出非离子型表面活性剂与阳离子表面活性剂
均能使酶活得到提高,但非离子型表面活性剂比阳
离子表面活性剂效果更好,而阴离子表面活性剂则
对脂肪酶的活性起了抑制作用。此外,周晓云等[13]
(2000)对脂肪酶在表面活性剂介质中的催化反应
动力学进行了研究,结果表明,非离子表面活性剂
对碱性脂肪酶的活力有很强的促进作用,而阴离子
表面活性剂只有在浓度低于某一临界浓度时才对
酶有激活作用。
1.3 反胶束反应体系
反胶束是两亲分子溶解在有机溶剂中自发形
成的、热力学稳定、光学透明的球形聚集体,酶溶解
在反胶束中形成水合胶束。反胶束体系不仅能极大
地提高反应界面,而且表面活性剂层的刚性缓冲
了酶分子结构的波动对催化构象的扰动,反胶束
“水池”中的水与生物膜表面的水非常相似,能够
使酶在反胶束微水池中保持催化活性和稳定性,甚
至表现出超活性[14]。如王元鸿等[15](2004)在 CATB/
正己烷和 AOT/正己烷反胶束体系中,用柱状假丝
酵母脂肪酶催化合成异丁酸异戊酯,结果表明,脂
肪酶在 CTAB和 AOT反胶束中的活性分别是有机
溶剂中反应活性的 6倍和 4倍。
2 脂肪酶的固定化
固定化方法是生物催化剂实现其工业化应用
的重要手段。脂肪酶可以通过固定化获得很强的操
作稳定性好及可重复利用性,因而寻找适宜的固定
化载体及探索新的简单可行的固定化技术一直是
研究的热点。
2.1 固定化载体与方法
很多材料可以用作酶固定化的载体。由于载体
直接影响固定化酶的催化活性及操作稳定性,因此
国内外研究者在寻找合适的固定化载体与方法上
进行了很多探索与尝试。如 Carta[16](1991)用尼龙 6
共价结合脂肪酶,获得高稳定性的固定化酶;曹淑
桂等[17](1995)以合成的聚乙烯亚胺双亲分子作为
固定化载体,固定化 ExpansionPenicilium脂肪酶在
非水相中催化酯合成和酯交换的活力比其未固定
化酶粉分别提高了 20倍和 44倍;Sofina[18](1998)在
磁性载体上涂有聚酰胺,通过吸附或共价结合的方
法固定铜绿假单胞菌脂肪酶,获得很高的酶活;
刘涛等:提高有机催化脂肪酶活性和稳定性的途径研究 55
生物技术通报Biotechnology Buletin 2008年第2期
Wangchen[19](1998)等使用 SESA作为偶合剂,将脂
肪酶共价固定到烯丙基葡聚糖上;Soares等 [20]
(2003)以戊二醛作交联剂,将皱褶假丝酵母脂肪酶
共价结合到孔径可调的二氧化硅(CPS)上;Jose等[21]
(2007)将猪胰脂肪酶吸附在涂有琼脂糖凝胶的聚
乙烯亚胺载体上,再用戊二醛处理后,获得了较好
的催化性能。近年来,人们又成功的利用溶胶-凝胶
包埋法对不同脂肪酶进行了固定化[22~26]。
由于脂肪酶虽是水溶性蛋白质,但是其催化活
性中心附近存在一个大的疏水性很强的疏水区域,
因此脂肪酶不仅可以通过疏水作用力吸附于疏水
固体表面,而且由于疏水固体表面性质接近于脂肪
酶的天然底物,使脂肪酶在这一吸附过程中产生界
面活化,表现出比游离酶更高的活性[27]。因此疏水
性材料或具疏水表面的亲水材料被广泛地应用于
脂肪酶的固定化。
在固定化方法上,由于吸附法操作简单,条件
温和,对酶的活性与对映体选择性损伤最小,并且
在有机环境中不易解吸附等优点。因此,被认为是
用于有机催化的脂肪酶的最适固定化方法 [28~32]。
2.1.1 疏水性材料作为脂肪酶固定化载体的优
点 疏水载体或具疏水表面的载体比具亲水表面
的载体更适于用作脂肪酶固定化载体[33,34],不仅是
由于脂肪酶特有的疏水区域可通过疏水作用力吸
附在载体表面而表现出 “界面活化”[35],而且 Hai-
XiongWang等[33](2006)通过实验研究证实,亲脂性
载体不仅对脂肪酶的表面具有很强的亲和力,而且
对有机催化中的亲脂性底物也具有强的亲和力,由
此,固定化脂肪酶催化反应时其酶分子微环境的底
物浓度较高,利于脂肪酶发挥其催化能力。
徐岩和李建波[36](2001)在论述应用于非水相
酶催化反应的脂肪酶固定化载体对固定化脂肪酶
活力的影响时指出,酶发挥催化功能所需的结构和
构象必须是刚柔相济,而其刚性主要取决于蛋白质
分子内氢键以及蛋白质分子与水分子间形成的氢
键的比例,比例的不同使酶分子处于“紧密”和“开
放”两种状态。这两种状态在酶催化反应时处于一
种动态平衡。亲水性强的载体,与水形成氢键的能
力强,导致酶分子内氢键形成过多而使酶的构象过
于“紧密”,从而掩盖了脂肪的活性中心,酶活下降
甚至失活。而疏水性载体可以很好地保持这种平
衡,使酶在非水相中表现出更高的活性。但 Blanco
等[35](2007)指出疏水性太强的载体并不一定是最
好的,疏水性太强的表面在与水分子接触时,其接
触角往往大于 90°,导致水相不能进入到内部,因
而载体只能在其外部吸附一些酶蛋白,减少了载体
的载酶量。
2.1.2 维持脂肪酶不致解吸附的作用力 一般认为
脂肪酶吸附于疏水载体表面是通过范德华力、静电
力、疏水作用力等弱作用力,而相邻被吸附的酶蛋白
间的相互作用力则没有予以考虑,但Panzavolta等[37]
(2005)指出酶-酶间的作用力相对于酶-载体作用
力也相当重要。当酶分子周围存在酶分子时,其洗
脱所需的能量会明显提高,也就是发生了“协同吸
附”。因此这种作用不能被忽视,它的存在更有利于
脂肪酶的固定化。甚至有研究者[38,39]得出了酶蛋白
分子间的相互作用是阻止表面吸附蛋白不至脱落
的主要作用力(比蛋白质-载体间作用力更重要)的
结论。
2.1.3 多孔载体固定化脂肪酶 多孔物质由于其
多孔性与大的比表面,使其具有很强的吸附能力与
很大的吸附量,因而常被用作酶固定化的载体。由
于酶分子属于大分子物质,其相对分子量为 2kDa,
分子直径大概为 4nm,因此,为了避免酶进入载体
受到限制,载体孔径应为蛋白分子直径的 4~5倍[35]。
酶固定在多孔结构载体上可以使其均匀分布于载
体表面,从而避免酶聚合、自降解、蛋白酶水解等导
致酶活降低的因素,因此即使多孔载体固定化酶对
酶蛋白本身结构稳定性不产生影响,但却都能提高
酶的操作稳定性[40]。
大孔树脂、硅藻土、陶瓷、孔径可调的二氧化硅
等多孔性材料都可用来固定脂肪酶。如Talukder等[41]
(2007)用商品化的大孔树脂 CRB02(功能基团为聚
苯乙烯交联的 N-甲基葡糖胺)吸附固定化脂肪酶,
获得了催化性能较好的固定化脂肪酶。Hai-Xiong
Wang等[32](2006)将猪胰脂肪酶固定化于大孔树脂,
所得固定化脂肪酶催化转酯反应的速率是游离酶
的 6.9倍,循环 5次,残留酶活仍为 83.5%。Hongwei
Yu等[29](2004)用 CRB02型大孔树脂固定化 Candida
rugosa脂肪酶,所得固定化酶在异辛烷中催化月桂
56
2008年第2期
酸与丙醇的酯化反应活性比游离酶提高了 50%,对
映体选择性是游离酶的 2.2倍。Petkar等[34](2006)
将亲水性大孔树脂聚甲基丙烯酸酯用不同碳链加
以修饰以获得具疏水表面的固定化载体,其中十八
烷基修饰的聚甲基丙烯酸酯对不同来源的 3种脂
肪酶(HumicolalanuginosaLipase,Candidaantarctica
LipaseB,RhizomucormieheiLipase)进行吸附固定
化,结果显示 3种固定化脂肪酶均具有很高的转酯
化活性。
2.2 固定化介质的影响
脂肪酶固定化可在缓冲溶液及非极性有机溶
剂中进行,并且很多研究均表明,在有机溶剂中固
定化不仅固定化效率高(几乎可达 100%),所得的
固定化脂肪酶的催化活性及稳定性都比在缓冲液
中固定化所得固定化酶要高。
高阳等[42](2006)以不同大孔树脂吸附固定化
假丝酵母 99~125脂肪酶,分别以正庚烷及磷酸盐
缓冲液作为固定化介质,发现在正庚烷介质中树脂
NKA的固定化效率能够达到 98.98%,与采用磷酸
盐缓冲液作为介质相比,固定化酶的水解活力和表
观酶活回收率分别提高了 4.07和 3.43倍。以正庚
烷为介质固定化脂肪酶催化合成生物柴油,采用 3
次流加甲醇的方式,单批转化率最高达到 97.3%,
连续反应 19个批次后转化率仍保持为 70.2%。
Pedro等[43](2000)用苯乙烯-二乙烯基苯交联聚
合物分别在缓冲液和庚烷两种固定化介质中通过
物理吸附固定化 Candidarugosa脂肪酶。固定化介
质的不同对其水解和合成活力有很大影响,结果显
示在庚烷中固定化效果更好。这一结果被解释为酶
分子的构象可随着介质的极性改变而发生改变,在
缓冲液中,酶分子的亲水性氨基酸残基暴露在水相
中,而在低极性的介质中,酶分子的疏水性氨基酸
残基则会在其表面。在由水相转变为庚烷时,暴露
在酶外表面的氨基酸残基种类及数量会发生变化,
而这将直接影响到载体作用的残基种类及反应速
率,从而使载体通过更多的酪氨酸、半胱氨酸残基
等极性侧链氨基酸残基实现固定化,而更少依赖赖
氨酸等非极性侧链氨基酸残基实现固定化。这种固
定化方式的改变导致固定化酶活性的改变,所涉及
到的任何氨基酸残基都应该是处于活性位点的。因
此,在这种特殊条件下,除了疏水性载体的疏水性
外,低极性的溶剂也能在酶周围创造一个特殊的微
环境,使酶活得到提高。
而辛嘉英等[44](1999)用具有一定亲水性的载
体在有机溶剂中吸附固定化圆柱状假丝酵母脂肪
酶,获得了高达 100%的固定化效率。魏纪平等[45]
(2003)用极性树脂(NKA-2、NKA-9、S-8)、硅藻土
在有机溶剂中固定化脂肪酶,硅藻土的酶活回收率
最低,NKA-2的酶活回收率最高,后者几乎为前者
的 4倍。他们解释为载体具有一定的亲水性,可在
其表面形成一层水膜,酶分子不溶于有机溶剂,只
能存在于这层水膜中,因而可以完全地被固定化,
它不需要任何键合手段就可以将酶固定在载体上,
是一种在微水环境中有效的固定化方法,并且由于
固定化酶不需经过冷冻干燥等引起酶失活的除水
步骤,因此具有较高的酶活力。
对于有机介质中固定化脂肪酶,其活性相较于
缓冲液中固定化酶活性的提高取决于脂肪酶的种
类。Mustranta等[46](1993)用阴离子交换树脂吸附固
定化,固定化介质为缓冲液和正己烷。柱状假丝酵
母脂肪酶在正己烷中固定化比在缓冲液中固定化
具有更高的活性,但是对于荧光假单孢菌脂肪酶而
言,不同固定化介质对其活性影响则不大。
2.3 有机溶剂在脂肪酶固定化中的应用
有机溶剂不但可以作为脂肪酶固定化介质,而
且在用其它固定化方法固定化脂肪酶的过程中可
以起到多辅助作用,对于提高固定化效率及固定化
酶的性能有很大帮助。
2.3.1 用有机溶剂对脂肪酶作固定化前处理可提
高固定化酶活性 Panzavolta等[37](2005)将脂肪酶
在 40℃的有机溶剂(庚烷、甲苯、氯仿)中处理一段
时间,然后用不同的载体固定化,真空干燥后所得
固定化酶比直接固定化酶在有机溶剂介质中反应
酶活都高。Talukder等[41](2007)用 CRBO2型大孔树
脂固定化脂肪酶,在固定化前,先用异丙醇处理脂
肪酶,然后立即进行吸附固定化。异丙醇与固定化
的双重处理使脂肪酶的活性与稳定性比单一处理
大大提高。其活性提高幅度取决于异丙醇与缓冲液
的体积比及酶的种类。实验结果显示,Rhizopus
oryzae脂肪酶(ROL)被活化最为显著。ROL经双重
刘涛等:提高有机催化脂肪酶活性和稳定性的途径研究 57
生物技术通报Biotechnology Buletin 2008年第2期
处理后在异辛烷中催化月桂酸与月桂醇酯化的比
活力分别是未经处理的游离酶、单独固定化酶、异
丙醇处理的游离酶活性的 3.3倍、2.5倍、1.5倍。通
过检测,得知脂肪酶经异丙醇处理后酶构象中的
α-螺旋含量增加,从而增加了脂肪酶的稳定性;并
且脂肪酶经过极性有机溶剂处理后,酶的构象即从
非疏水性的“关闭”状态(活性位点被“帽子”覆盖)
变为更加疏水的“开放”状态(活性位点暴露),因此
增加了疏水底物结合的能力这一动力学限制步骤,
从而增加了脂肪酶的酯化活性。
2.3.2 用极性有机溶剂沉淀酶蛋白提高固定化效
率 在缓冲液中固定化脂肪酶的过程中,可以添加
一些与水混溶的极性有机溶剂,从而降低酶的溶解
度,不仅能使酶蛋白沉淀于载体上,使其被强制性
地吸附,而且这种吸附使酶蛋白与载体间的相互作
用力比简单的物理吸附更为牢固,因此也可以提高
其稳定性[37]。如 Minovska等[47](2005)利用 16种不同
的载体以及通过不同的固定化方法(简单吸附、离子
交换吸附、吸附交联、吸附沉淀)固定 Candidarugosa
脂肪酶,实验结果表明,在固定化过程中,先吸附一
段时间,然后向固定化体系中加入一定量的冷丙酮,
可获得高达 98%的固定化效率,且得到的固定化酶
的催化活性是所有方法中最高的。
2.3.3 用极性有机溶剂作冻干保护剂 酶的冷冻
干燥过程包括 3个步骤:冷冻、初干燥(升华)、二次
干燥(结合水等)。其中,冷冻和二次干燥都会使酶变
性失活[39]。因此,可添加适当有机溶剂作为保护剂,防
止或减少酶在冻干过程中受到的伤害。JinChuanWu
等[30](2007)将3种脂肪酶(CandidarugosaLipase,Mucor
javanicusLipase,RhizopusoryzaeLipase)经安珀莱特
XAD-7离子交换树脂吸附后,放在 2-丙醇中保温一
段时间,再冻干,其活力比没有经有机溶剂处理的高
1.6~3.4倍,甚至固定化的Candidarugosa脂肪酶如在
冻干前不经有机溶剂处理则不显示活性,而处理后则
表现出相当高的活性。
2.3.4 用极性有机溶剂处理固定化脂肪酶提高固
定化酶在有机介质中的转酯活性及重生回收固定
化酶 在用多孔性载体固定化脂肪酶催化甲醇与
三酰甘油酯的转酯化反应中,固定化脂肪酶容易受
到短链醇的毒害而损失活性。而 WuWen-Teng等[48]
(2002)认为这种转酯反应活性的降低主要是由于
物理因素,比如甲醇或乙醇与甘油三酯互不相溶,
导致当醇被吸附在固定化酶的空隙时,脂肪酸甘油
酯进入固定化酶的通道就会被封锁,因而转酯反应
就会停止,而甲醇比油酯更容易吸附于固定化酶。
基于上述认识,他们首先提出用一种理想的溶剂清
洗回收的固定化酶以使其重生,而该溶剂不仅对脂
肪酶无害,而且对动植物油及甲醇或乙醇都有很好
的溶解性。实验中他们将固定化酶(新固定的及回
收的)先用 3-8碳醇(1-丙醇,异丙醇,1-丁醇,异丁
醇)浸泡 0.5~1.5h,除去醇后,再用植物油深度浸泡
0.5~48h,发现酶活得到了显著提高或重生。以商品
化的 Novozyme435为研究对象,结果表明,预处理
的比不作预处理的固定化酶活力增加了 8~10倍,
并且回收固定化酶再生后可恢复到未受毒害前的
水平。
3 脂肪酶的包衣与固定化相结合
由于脂肪酶用表面活性剂包衣或用脂质包被
的脂肪酶及固定化在固体基质上的脂肪酶,在有机
催化中都能表现出较高的活性和稳定性,但前者虽
然能够增加脂肪酶在有机介质中的分散度,从而提
高酶的反应活性,并且因为避免了酶直接与有机溶
剂的接触,因而也使酶在有机溶剂中的稳定性得到
了一定程度的提高。但是由于酶在诸如转酯化等反
应后难于与反应体系分离,使得后续的分离操作变
得相当困难,无法做到酶的重复利用;而后者用于
催化有机溶剂中的反应时,仍存在与有机溶剂直
接接触而可能导致蛋白质的变性和失活。若将包衣
与固定化手段结合起来,则所得到的脂肪酶一方面
由于受到表面活性剂分子的保护变得更耐有机溶
剂,从而提高酶的活性,另一方面也提高了操作稳
定性与可重复利用性。
3.1 先包衣然后固定化
Fukunaga等[49](1996)将脂质包衣的假单孢菌
脂肪酶在无水条件下以疏水的交联树脂预聚物进
行固定化,并研究这种可溶于有机溶剂的包衣酶固
定化后在有机溶剂中催化酯化反应的性能。结果表
明制备的固定脂肪酶在苯中催化酯合成反应以及
在不同有机溶剂中催化转酯化反应均表现出很高
的活性和稳定性。Thakar等[50](2005)先用表面活性
58
2008年第2期
剂包衣 Candidarugosa脂肪酶,再将包衣酶固定化
于硅胶上,然后用所得脂肪酶在正己烷中催化丁酸
与乙醇反应合成丁酸乙酯,同时以固定化的游离酶
作为对照酶,结果显示,非离子型表面活性剂 CTAB
和 TritonX-100包衣的脂肪酶固定化后,其酯化活
性分别为对照酶活性的 2.5倍和 7倍。
3.2 先固定化然后包衣
宋宝东、邢爱华等[9](2004)探索了用表面活性剂
包衣固定化脂肪酶。他们先以AB-8型大孔树脂固定
化 Candidarugosa脂肪酶,然后用谷氨酸双十二烷基
酯核糖醇进行包衣,并用所得的包衣固定化脂肪酶
在有机溶剂中催化酯合成反应。结果表明包衣固定
化酶较未包衣的固定化酶比活提高了60%~90%。
4 结语
近年来随着非水酶学的兴起,人们纷纷提出了
许多提高有机催化脂肪酶活性和稳定性的简便而
行之有效的方法,这些方法涵盖了酶的改造、反应
介质的优化、反应体系的优化 3个方面,极大地促
进了脂肪酶在有机催化反应中的应用,同时脂肪酶
的工业化应用也展现出更为广阔的前景。
参考 文献
1 曹淑桂.化学通报,1995,5:5~13.
2 BasriM,etal.JAOCS,1995,72(4):407~411.
3 BasriM,etal.JMolCatalBEnzym,1997,3:171~176.
4 赵玮,袁均林,杨旭,等.化学与生物工程,2005,10:14~16.
5 GotoM,etal.BiotechnolProg,1994,10:263~268.
6 OkazakiSY,etal.BiotechnolBioeng,1997,55:455~460.
7 OkazakiS,etal.BiotechnolProg,1997,13:551~556.
8 宋宝东,吴金川,邢爱华,等.化学工程,2002,30(2):45~49.
9 宋宝东,邢爱华,吴金川,等.化学工程,2004,32(5):50~52.
10 JinchuanWu,etal.ProcessBiochem,2002,37:1229~1233.
11 KamiyaN,etal.JFermentBioeng,1996,82(1):37~41.
12 ThakarA,MadamwarD.ProcessBiochem,2005,40:3263~3266.
13 周晓云,等.浙江工业大学学报,2000,28(1):18~23.
14 夏仕文,俞耀庭,童明容.化学通报,1998,2:8~13.
15 王元鸿,等.高等学校化学学报,2004,25(9):1684~1688.
16 CartaG.BiotechnolBioeng,1991,37:1004~1009.
17 曹淑桂.化学通报,1995,5:5~12.
18 Sofina.ChemNatCompd,1998,34(6):724~728.
19 WangChen.ChineseJournalofPolymerReaction,1998,7(1):10~15
20 SoaresCM,SantanaMH,ZaninG,etal.BiotechnolProgr,2003,
19:803~807.
21 JoseMP,RosaLS,GloriaFL,etal.EnzymeMicrobTechnol,2007,
40:704~707.
22 KawakamiK,YoshidaS.BiotechnolTech,1994,8:441~446.
23 ReetzMT,ZontaA,SimpelkampJ.AngewandteChemieIntern-
ationalEditioninEnglish,1995,34:301~303.
24 ReetzMT,etal.BiotechnolBioeng,1996,49:527~534.
25 HsuAF,FogliaTA,ShenS.BiotechnolApplBiochem,2000,
31:179~183.
26 BadjicJ,KadnikovaE,KosticN.OrgLet,2001,3:2025~2028.
27 Fernandez-LafuenteR,ArmisenP,SabuquiloP,etal.ChemPhys
Lipids,1998,93:185~197.
28 SubramanianA,KennelSJ,OdenPI,etal.EnzymeMicrobTechnol,
1999,24:26~34.
29 HongweiYu,etal.BiotechnolLet,2004,26:629~633.
30 WuJC,etal.JMolCatalBEnzym,2007,45:108~112.
31 Fernandez-LafuenteR,etal.ChemPhysLipids,1998,93:185~197.
32 PaivaAL,etal.EnzymeMicrobTechnol,2000,27:187~204.
33 WangHX,WuH,HoCT,etal.FoodChem,2006,97:661~665.
34 PetkarM,etal.JMolCatalBEnzym,2006,39:83~90.
35 BlancoRM,etal.JMolCatalBEnzym,2007,47:13~20.
36 徐岩,李建波.工业微生物,2001,31(1):46~48.
37 PanzavoltaF,etal.JMolCatalBEnzym,2005,32:67~76.
38 LitjensMJJ,etal.BiocatalBiotransform,2001,19:1~19.
39 GuptaMN,RoyI.EurJBiochem,2004,271:2575~2583.
40 MateoC,etal.EnzymeMicrobTechnol,2007,40:1451~1463.
41 TalukderMMR,etal.BiochemEngJ,2007,33:60~65.
42 高阳,等.生物工程学报,2006,22(1):114~118.
43 PCdeOliveira,etal.BiochemEngJ,2000,5:63~71.
44 辛嘉英,李树本,徐毅,等.分子催化,1999,13(2):103~108.
45 魏纪平,等.天津轻工业学院学报,2003,18(1):21~23.
46 MustrantaA,ForsselP,PoutanenK.EnzymeMicrobTechnol,
1993,15(2):133~139.
47 MinovskaV,WinkelhausenE,KuzmanovaS.JSerbChemSoc,
2005,70(4):609~624.
48 Methodofpreparingloweralkylfatyacidsestersandinparticular
biodiesel[P].UnitedStates.6398707,2002.
49 FukunagaK,etal.JBiotechnol,1996,52:81~88.
50 ThakarA,MadamwarD.ProcessBiochem,2005,40:3263~3266.
刘涛等:提高有机催化脂肪酶活性和稳定性的途径研究 59