固定化脂肪酶促成的有机溶剂中酯交换反应地研究.pdfVIP

固定化脂肪酶促成的有机溶剂中酯交换反应的研究 江波梁子才刘建永 四川大学西区高分子研究所成都610065 长期以来，人们认为没有水就没有酶催化。1984年，Kliballov(1)发现脂肪酶在 含水量仅为O．02％的低极性有机溶剂中仍具有催化活性，人们开始认识到酶在有机溶剂中 催化化学反应的重要性。实际上，与酶发生作用的仅仅是围绕在酶分子周围的少量的水分 子(主要水分之层)，这层水分子对保持酶的催化活性起着主要作用．可以认为，酶只需要 少量水分子就可以在非水介质中的保持活性(2)。 实验部分 将聚苯乙烯多孔树脂(颗粒度：40’60目)氯甲基化后与聚乙二醇(姗400)钠反应 引入一些亲水链段。然后，用对甲苯磺酰氯对所得树脂进行活化，紫外光谱测定，树脂上 活化基团含量为15．53u皿0l／g。 fr∞candida cylin血acea) 在pH=7．5的缓冲溶液中，将脂肪酶(si鲫a：Lipase h，得固定化酶。 和活化树脂(重量比100mg／19)于室温下磁力搅拌反应15 水相中，以橄榄油为底物，用滴定法测定固定化酶的催化活性(3)。有机相中，按当量 比配制反应液，以环己烷为溶剂，室温下反应，用气相色谱跟踪反应进程，以此表征酶催 化酯交换反应的活性。 l 结果与讨论 实验中分别测定了自由酶、固定化酶和滤洗液消耗氢氧化钠标准溶液的体积。单位u 定义为每分钟消耗1ml0．1M的氢氧化钠溶液，结果见表l。 表l水相中脂肪酶固定化前后活性对比(pH=7．O，T=37℃) 水相中，固定化酶的活性为自由酶活性的16％，其原因是酶分子被固定后，分子链 结构、分子构象都会受到影响，所处的微环境也发生了很大变化，导致活性降低。 分别用自由酶和固定化酶催化丙烯酸丁酯与辛醇的酯交换反应，测得反应曲线如图1， 分别用自由酶和固定化酶催化乙酸乙烯酯与异戊醇的酯交换反应，测得反应曲线如图2。 为便于比较，自由酶以10IlIg计，固定化酶以lg树脂计(19树脂中酶含量为11．9mg)。图 中纵柱为产物的气相色谱相对峰面积(产物与内标物面积之比)。 从图l、图2中可以看出，用乙酸乙烯酯为反应底物时，反应效率更高，主要是因为 乙酸乙烯酯反应后，其产物乙烯醇发生重排，使平衡向有利于产物的方向移动。 国家科学技术部资助项目 d-270 在有机相中，固定化酶的活性高于自由酶，其原因可能是：一方面，自由酶在有机 相中形成了难以分散的聚集体，无法表现出应有的活性， 另一方面，酶固定在PS多孔树 脂载体上后，能更有效地分散于有机溶剂之中，而且在PS多孔树脂载体上引入聚乙二醇改 善了多孔树脂载体的亲水性，可能更有利保持酶的主要水分之层在有机溶剂中的稳定。 +自由酶—●广_固定化酶 030 —-}一自由酶—●广-固定化酶 0020一 02s 0016 020 u 崩0012 ％015 1 ∽ ∞0008 n10 n晒 0004 n∞ 0000 o 20 舯 1∞ 0 8 16 24 32 柏 48