第7章 酶的非水相催化

1、第七章第七章 酶的非水相催化酶的非水相催化1.1. 酶非水相催化的研究概況酶非水相催化的研究概況2. 2. 有機(jī)介質(zhì)中水和有機(jī)溶劑對(duì)酶有機(jī)介質(zhì)中水和有機(jī)溶劑對(duì)酶催化反應(yīng)的影響催化反應(yīng)的影響3. 3. 酶在有機(jī)介質(zhì)中的催化特性酶在有機(jī)介質(zhì)中的催化特性4. 4. 反膠束體系的酶學(xué)研究反膠束體系的酶學(xué)研究5. 5. 有機(jī)介質(zhì)中酶催化反應(yīng)及應(yīng)用有機(jī)介質(zhì)中酶催化反應(yīng)及應(yīng)用第一節(jié)第一節(jié) 酶非水相催化的研究概況酶非水相催化的研究概況 酶在非水相介質(zhì)中進(jìn)行的催化反應(yīng)稱為酶酶在非水相介質(zhì)中進(jìn)行的催化反應(yīng)稱為酶非水相催化。非水相催化。非水相介質(zhì)包括：非水相介質(zhì)包括： 有機(jī)相有機(jī)相 氣相氣相 超臨界流體介質(zhì)超臨界流

2、體介質(zhì) 離子液介質(zhì)離子液介質(zhì)非水相反應(yīng)的優(yōu)點(diǎn)非水相反應(yīng)的優(yōu)點(diǎn)可以進(jìn)行水不溶性化合物催化轉(zhuǎn)化可以進(jìn)行水不溶性化合物催化轉(zhuǎn)化改變反應(yīng)的平衡點(diǎn)，能催化在水中不能進(jìn)行的反應(yīng)。改變反應(yīng)的平衡點(diǎn)，能催化在水中不能進(jìn)行的反應(yīng)。由于酶在有機(jī)溶劑中結(jié)構(gòu)上由于酶在有機(jī)溶劑中結(jié)構(gòu)上“剛性剛性”增加，對(duì)酶催化選增加，對(duì)酶催化選擇有目的的調(diào)控成為可能。擇有目的的調(diào)控成為可能。酶的熱穩(wěn)定性大大提高酶的熱穩(wěn)定性大大提高反應(yīng)后易于回收和重復(fù)利用反應(yīng)后易于回收和重復(fù)利用可避免長(zhǎng)期反應(yīng)中微生物的污染可避免長(zhǎng)期反應(yīng)中微生物的污染減少或防止由水引起的副反應(yīng)減少或防止由水引起的副反應(yīng)可方便利用對(duì)水分敏感的底物進(jìn)行反應(yīng)可方便利用對(duì)水分敏

3、感的底物進(jìn)行反應(yīng)可擴(kuò)大反應(yīng)可擴(kuò)大反應(yīng)pHpH的適應(yīng)性的適應(yīng)性反應(yīng)后的分離過(guò)程能耗降低反應(yīng)后的分離過(guò)程能耗降低一、有機(jī)介質(zhì)中酶催化一、有機(jī)介質(zhì)中酶催化 有機(jī)介質(zhì)中的酶催化是指酶在含有一定有機(jī)介質(zhì)中的酶催化是指酶在含有一定量水的有機(jī)溶劑中進(jìn)行的催化反應(yīng)。量水的有機(jī)溶劑中進(jìn)行的催化反應(yīng)。特點(diǎn) 有機(jī)底物在有機(jī)溶劑中有較大的溶解度有機(jī)底物在有機(jī)溶劑中有較大的溶解度 酶的熱穩(wěn)定性和儲(chǔ)存穩(wěn)定性比在水中有明顯提高。酶的熱穩(wěn)定性和儲(chǔ)存穩(wěn)定性比在水中有明顯提高。 某些反應(yīng)過(guò)程的熱力學(xué)平衡可以向期望的方向移某些反應(yīng)過(guò)程的熱力學(xué)平衡可以向期望的方向移動(dòng)，可以發(fā)生水溶液中不可能進(jìn)行的反應(yīng)。動(dòng)，可以發(fā)生水溶液中不可能進(jìn)行

4、的反應(yīng)。 酶分子構(gòu)象表現(xiàn)出比在水溶液中更有剛性的特點(diǎn)，酶分子構(gòu)象表現(xiàn)出比在水溶液中更有剛性的特點(diǎn)，因而可以通過(guò)選擇不同性質(zhì)的溶劑來(lái)調(diào)控酶的某因而可以通過(guò)選擇不同性質(zhì)的溶劑來(lái)調(diào)控酶的某些選擇性。些選擇性。 產(chǎn)物的分離與純化比在水中容易產(chǎn)物的分離與純化比在水中容易, ,另外酶不溶于有另外酶不溶于有機(jī)溶劑因此有利于酶的回收與再利用等。機(jī)溶劑因此有利于酶的回收與再利用等。二、氣體介質(zhì)中酶催化二、氣體介質(zhì)中酶催化 氣相介質(zhì)中的酶催化氣相介質(zhì)中的酶催化是指酶在氣相介質(zhì)中是指酶在氣相介質(zhì)中進(jìn)行的催化反應(yīng)。進(jìn)行的催化反應(yīng)。 克服酶促反應(yīng)底物在水相中溶解度較小的缺克服酶促反應(yīng)底物在水相中溶解度較小的缺點(diǎn)。點(diǎn)。特

5、點(diǎn)特點(diǎn) 某些酶在液相中使用受到一定的限制如酶和輔酶某些酶在液相中使用受到一定的限制如酶和輔酶的操作。的操作。 不穩(wěn)定性底物及產(chǎn)物的不溶性和酶的活性被產(chǎn)物不穩(wěn)定性底物及產(chǎn)物的不溶性和酶的活性被產(chǎn)物抑制等抑制等, ,氣相中的反應(yīng)就可以克服這些缺點(diǎn)。氣相中的反應(yīng)就可以克服這些缺點(diǎn)。 氣相中的酶促反應(yīng)更利于易揮發(fā)性產(chǎn)品的生產(chǎn)。氣相中的酶促反應(yīng)更利于易揮發(fā)性產(chǎn)品的生產(chǎn)。三、超臨界流體介質(zhì)中的酶催化 超臨界流體介質(zhì)中的酶催化超臨界流體介質(zhì)中的酶催化是指酶在超臨是指酶在超臨界流體中進(jìn)行的催化反應(yīng)。界流體中進(jìn)行的催化反應(yīng)。v傳統(tǒng)有機(jī)溶劑中酶促反應(yīng)的產(chǎn)物中不可避傳統(tǒng)有機(jī)溶劑中酶促反應(yīng)的產(chǎn)物中不可避免地會(huì)殘留或多

6、或少的有機(jī)溶劑易對(duì)食品免地會(huì)殘留或多或少的有機(jī)溶劑易對(duì)食品和醫(yī)藥造成污染。和醫(yī)藥造成污染。v 利用超臨界流體作為介質(zhì)建立酶催化體系。利用超臨界流體作為介質(zhì)建立酶催化體系。 特點(diǎn)特點(diǎn)提高反應(yīng)速度提高反應(yīng)速度: : 具有液體的具有液體的高密度性高密度性還還具有氣體的具有氣體的高擴(kuò)散系數(shù)低粘度高擴(kuò)散系數(shù)低粘度和和低表面低表面張力張力使底物向酶的傳質(zhì)速度加快使底物向酶的傳質(zhì)速度加快. .方便產(chǎn)物分離：通過(guò)方便產(chǎn)物分離：通過(guò)溫度溫度或或壓力壓力的微小的微小變化來(lái)改變?nèi)軇┑男再|(zhì)如超臨界流體的變化來(lái)改變?nèi)軇┑男再|(zhì)如超臨界流體的密度粘度和溶解能力等。密度粘度和溶解能力等。四、離子液介質(zhì)中的酶催化四、離子液介質(zhì)

7、中的酶催化 離子液離子液是由有機(jī)陽(yáng)離子和有機(jī)（無(wú)機(jī)）陰離是由有機(jī)陽(yáng)離子和有機(jī)（無(wú)機(jī)）陰離子構(gòu)成的室溫條件下呈液態(tài)的低熔點(diǎn)鹽類。子構(gòu)成的室溫條件下呈液態(tài)的低熔點(diǎn)鹽類。離子液的性質(zhì)主要依賴于它所包含的陰陽(yáng)離子離子液的性質(zhì)主要依賴于它所包含的陰陽(yáng)離子 離子液介質(zhì)中的酶催化離子液介質(zhì)中的酶催化是指酶在離子液中進(jìn)行是指酶在離子液中進(jìn)行的催化作用。的催化作用。第二節(jié)第二節(jié) 有機(jī)介質(zhì)中水合有機(jī)溶劑對(duì)酶有機(jī)介質(zhì)中水合有機(jī)溶劑對(duì)酶催化反應(yīng)的影響催化反應(yīng)的影響一、有機(jī)介質(zhì)反應(yīng)體系一、有機(jī)介質(zhì)反應(yīng)體系1 1、微水介質(zhì)體系、微水介質(zhì)體系 由有機(jī)溶劑和微量的水組成的反應(yīng)體系。由有機(jī)溶劑和微量的水組成的反應(yīng)體系。（1 1

8、）研究最廣泛的反應(yīng)體系。）研究最廣泛的反應(yīng)體系。（2 2）酶通常以凍干粉或固定化酶形式懸浮于）酶通常以凍干粉或固定化酶形式懸浮于有機(jī)溶劑中。有機(jī)溶劑中。2 2、與水溶性有機(jī)溶劑組成的均一體系、與水溶性有機(jī)溶劑組成的均一體系 均一體系均一體系由水和極性較大的有機(jī)溶劑互相由水和極性較大的有機(jī)溶劑互相混溶組成的反應(yīng)體系?；烊芙M成的反應(yīng)體系。 （1 1）介質(zhì)是均一體系）介質(zhì)是均一體系 （2 2）很多酶會(huì)失活，但個(gè)別反而由高活性）很多酶會(huì)失活，但個(gè)別反而由高活性 3 3、水和水不溶性有機(jī)溶劑組成的兩相或多、水和水不溶性有機(jī)溶劑組成的兩相或多相體系相體系 是由水和疏水性較強(qiáng)的有機(jī)溶劑組成的兩是由水和疏水性

9、較強(qiáng)的有機(jī)溶劑組成的兩相或多相反應(yīng)體系。相或多相反應(yīng)體系。v游離酶、親水性底物或產(chǎn)物溶解于水相，游離酶、親水性底物或產(chǎn)物溶解于水相，疏水性底物或產(chǎn)物溶解于有機(jī)相。而固定疏水性底物或產(chǎn)物溶解于有機(jī)相。而固定化酶則以懸浮形式存在于兩相的界面?；竸t以懸浮形式存在于兩相的界面。v催化反應(yīng)通常在兩相的界面進(jìn)行。一般適催化反應(yīng)通常在兩相的界面進(jìn)行。一般適用于底物和產(chǎn)物兩者或者其中之一是屬于用于底物和產(chǎn)物兩者或者其中之一是屬于疏水性化合物的催化反應(yīng)。疏水性化合物的催化反應(yīng)。4 4、（正）膠束體系、（正）膠束體系v膠束也稱為膠束也稱為正膠束或正膠團(tuán)正膠束或正膠團(tuán)，是在大量水，是在大量水溶液中含有少量與水不相

10、混溶的有機(jī)溶劑，溶液中含有少量與水不相混溶的有機(jī)溶劑，加入表面活性劑后形成的水包油（加入表面活性劑后形成的水包油（O/WO/W）的）的微小液滴。微小液滴。v表面活性劑是由親水憎油的極性基團(tuán)和親表面活性劑是由親水憎油的極性基團(tuán)和親油憎水的非極性基團(tuán)兩部分組成的兩性分油憎水的非極性基團(tuán)兩部分組成的兩性分子，既能溶解水溶性物質(zhì)又能增溶疏水性子，既能溶解水溶性物質(zhì)又能增溶疏水性物質(zhì)。物質(zhì)。v正膠束是通過(guò)表面活性劑的極性端朝外，正膠束是通過(guò)表面活性劑的極性端朝外，與水結(jié)合，非極性端朝內(nèi)，有機(jī)溶劑包在與水結(jié)合，非極性端朝內(nèi)，有機(jī)溶劑包在液滴內(nèi)部，形成一個(gè)非極性的核心形成。液滴內(nèi)部，形成一個(gè)非極性的核心形成

11、。v正膠束水相是正膠束水相是連續(xù)相連續(xù)相，有機(jī)相是，有機(jī)相是分散相分散相。v酶催化反應(yīng)時(shí)，酶在膠束外面的水溶液中，酶催化反應(yīng)時(shí)，酶在膠束外面的水溶液中，疏水性的底物或產(chǎn)物在膠束內(nèi)部，反應(yīng)在疏水性的底物或產(chǎn)物在膠束內(nèi)部，反應(yīng)在膠束的兩相界面中進(jìn)行。膠束的兩相界面中進(jìn)行。5、反膠束體系、反膠束體系反膠束是由水反膠束是由水/ /表面活性劑表面活性劑/ /有機(jī)溶劑所組成有機(jī)溶劑所組成的低水含量的油包水（的低水含量的油包水（W/OW/O）微乳液。）微乳液。v反向微團(tuán)（反膠團(tuán)）：疏水尾部向外，與非極反向微團(tuán)（反膠團(tuán)）：疏水尾部向外，與非極性的有機(jī)溶劑接觸；極性頭部向內(nèi)，形成一個(gè)性的有機(jī)溶劑接觸；極性頭部向

12、內(nèi)，形成一個(gè)極性核。極性核。v反膠團(tuán)內(nèi)核可增溶水分子，形成水核，顆粒直反膠團(tuán)內(nèi)核可增溶水分子，形成水核，顆粒直徑小于徑小于 100 nm100 nm時(shí)，稱為反膠團(tuán)。時(shí)，稱為反膠團(tuán)。v反膠束微粒的大小取決于反膠束的含水量反膠束微粒的大小取決于反膠束的含水量（W W0 0），），W W0 0的定義為反膠束中水分子數(shù)與表的定義為反膠束中水分子數(shù)與表面活性劑分子數(shù)之比，也即有機(jī)溶劑中水面活性劑分子數(shù)之比，也即有機(jī)溶劑中水的摩爾濃度與表面活性劑的摩爾濃度之比。的摩爾濃度與表面活性劑的摩爾濃度之比。v反膠束體系中的水通常分為反膠束體系中的水通常分為結(jié)合水結(jié)合水和和自由自由水水，結(jié)合水是指位于反膠束內(nèi)部形成

13、水池，結(jié)合水是指位于反膠束內(nèi)部形成水池的那部分水；自由水即為存在于水相中的的那部分水；自由水即為存在于水相中的那部分水。那部分水。二、水對(duì)微水介質(zhì)中酶催化的影響二、水對(duì)微水介質(zhì)中酶催化的影響1 1、水的作用、水的作用 水分子直接或間接地通過(guò)氫鍵、疏水鍵及水分子直接或間接地通過(guò)氫鍵、疏水鍵及范德華力維持酶催化活性所必需的構(gòu)象。范德華力維持酶催化活性所必需的構(gòu)象。必需水：必需水：緊緊吸附在酶分子表面，維持酶催緊緊吸附在酶分子表面，維持酶催化活性所必需的最少量水?；钚运匦璧淖钌倭克?。 水是導(dǎo)致酶的熱失活的重要因素，有水存水是導(dǎo)致酶的熱失活的重要因素，有水存在時(shí)，隨著溫度的升高，酶分子會(huì)發(fā)生以在時(shí)

14、，隨著溫度的升高，酶分子會(huì)發(fā)生以下變化而失活：下變化而失活： 形成不規(guī)則結(jié)構(gòu)形成不規(guī)則結(jié)構(gòu) 二硫鍵受到破壞二硫鍵受到破壞 天冬酰胺和谷氨酰胺水解轉(zhuǎn)化成相應(yīng)的天天冬酰胺和谷氨酰胺水解轉(zhuǎn)化成相應(yīng)的天冬氨酸和谷氨酸冬氨酸和谷氨酸 天冬氨酸肽鍵發(fā)生水解天冬氨酸肽鍵發(fā)生水解2、水活度、水活度 有機(jī)介質(zhì)體系中，酶的催化活性隨著結(jié)合水量的有機(jī)介質(zhì)體系中，酶的催化活性隨著結(jié)合水量的增加而提高。在結(jié)合水量不變的條件下，體系中增加而提高。在結(jié)合水量不變的條件下，體系中水含量的變化對(duì)酶的催化活性影響不大。因此，水含量的變化對(duì)酶的催化活性影響不大。因此，認(rèn)為在有機(jī)介質(zhì)體系中，結(jié)合水是影響酶催化活認(rèn)為在有機(jī)介質(zhì)體系中，

15、結(jié)合水是影響酶催化活性的關(guān)鍵因素。性的關(guān)鍵因素。 Aw Aw：在一定的溫度和壓力下，反應(yīng)體系的水蒸氣：在一定的溫度和壓力下，反應(yīng)體系的水蒸氣壓和純水的蒸汽壓之比，直接反應(yīng)了酶分子上水壓和純水的蒸汽壓之比，直接反應(yīng)了酶分子上水的多少。的多少。PoPAw 采用采用Aw作為研究參數(shù)有幾個(gè)要點(diǎn)作為研究參數(shù)有幾個(gè)要點(diǎn) AwAw的大小直接反映出酶分子結(jié)合水分的多的大小直接反映出酶分子結(jié)合水分的多少，與體系水含量及所用溶劑無(wú)關(guān)少，與體系水含量及所用溶劑無(wú)關(guān) 低水溶劑體系是一個(gè)涉及固相（酶和載低水溶劑體系是一個(gè)涉及固相（酶和載體）、液相（含底物的溶劑）和氣相（液體）、液相（含底物的溶劑）和氣相（液面上部的空間

16、）的多相體系，當(dāng)體系處于面上部的空間）的多相體系，當(dāng)體系處于平衡狀態(tài)時(shí)，各相的平衡狀態(tài)時(shí)，各相的AwAw也相等。也相等。體系中水含量的有效控制方法體系中水含量的有效控制方法 在反應(yīng)的初期向反應(yīng)體系添加適量的水在反應(yīng)的初期向反應(yīng)體系添加適量的水 將酶、底物和溶劑分別在飽和鹽溶液形成將酶、底物和溶劑分別在飽和鹽溶液形成的氣相環(huán)境中進(jìn)行預(yù)平衡。的氣相環(huán)境中進(jìn)行預(yù)平衡。 敞口自由揮發(fā)法敞口自由揮發(fā)法 向反應(yīng)體系中通惰性氣體或干燥空氣帶走向反應(yīng)體系中通惰性氣體或干燥空氣帶走反應(yīng)過(guò)程中產(chǎn)生的多余的水反應(yīng)過(guò)程中產(chǎn)生的多余的水 滲透蒸發(fā)法滲透蒸發(fā)法 水合鹽對(duì)法水合鹽對(duì)法3、影響反應(yīng)體系需水量的因素、影響反應(yīng)體

17、系需水量的因素a a不同酶需水量不同不同酶需水量不同b. b. 同一種酶在不同有機(jī)溶劑中需水量不同同一種酶在不同有機(jī)溶劑中需水量不同溶劑疏水性越強(qiáng)，需水量越少溶劑疏水性越強(qiáng)，需水量越少三、有機(jī)溶劑對(duì)微水介質(zhì)中酶催化的影響三、有機(jī)溶劑對(duì)微水介質(zhì)中酶催化的影響有機(jī)溶劑有機(jī)溶劑 水溶性：甲醇、乙醇、丙酮等水溶性：甲醇、乙醇、丙酮等 水不溶性：石油醚、己烷、苯等水不溶性：石油醚、己烷、苯等1、有機(jī)溶劑對(duì)酶結(jié)構(gòu)的影響、有機(jī)溶劑對(duì)酶結(jié)構(gòu)的影響 有機(jī)溶劑與酶直接發(fā)生作用，通過(guò)干擾氫有機(jī)溶劑與酶直接發(fā)生作用，通過(guò)干擾氫鍵和疏水鍵等改變酶的構(gòu)象，從而導(dǎo)致酶鍵和疏水鍵等改變酶的構(gòu)象，從而導(dǎo)致酶的活性被抑制或失活。

18、的活性被抑制或失活。 有機(jī)溶劑和能擴(kuò)散的底物或反應(yīng)產(chǎn)物相互有機(jī)溶劑和能擴(kuò)散的底物或反應(yīng)產(chǎn)物相互作用，影響正常反應(yīng)的進(jìn)行。作用，影響正常反應(yīng)的進(jìn)行。 有機(jī)溶劑還可以直接和酶分子周圍的水相有機(jī)溶劑還可以直接和酶分子周圍的水相互作用?；プ饔?。第三節(jié)第三節(jié) 酶在有機(jī)介質(zhì)中的催化特性酶在有機(jī)介質(zhì)中的催化特性1 1、底物專一性、底物專一性 酶在水溶液中進(jìn)行催化反應(yīng)，具有高度的酶在水溶液中進(jìn)行催化反應(yīng)，具有高度的底物專一性，或稱為底物專一性，或稱為底物特異性底物特異性，是酶催，是酶催化反應(yīng)的顯著特點(diǎn)之一。在有機(jī)介質(zhì)中，化反應(yīng)的顯著特點(diǎn)之一。在有機(jī)介質(zhì)中，由于酶分子活性中心的結(jié)合部位和底物之由于酶分子活性中心

19、的結(jié)合部位和底物之間的結(jié)合狀態(tài)發(fā)生變化，致使酶的底物特間的結(jié)合狀態(tài)發(fā)生變化，致使酶的底物特異性發(fā)生改變。異性發(fā)生改變。2、對(duì)應(yīng)體選擇性、對(duì)應(yīng)體選擇性 酶的對(duì)應(yīng)體的選擇性又稱為立體選擇性或酶的對(duì)應(yīng)體的選擇性又稱為立體選擇性或立體異構(gòu)專一性，是酶在對(duì)稱的外消旋化立體異構(gòu)專一性，是酶在對(duì)稱的外消旋化合物中識(shí)別一種異構(gòu)體能力大小的指標(biāo)。合物中識(shí)別一種異構(gòu)體能力大小的指標(biāo)。3、區(qū)域選擇性、區(qū)域選擇性 酶在有機(jī)介質(zhì)中進(jìn)行催化時(shí)，具有區(qū)域選酶在有機(jī)介質(zhì)中進(jìn)行催化時(shí)，具有區(qū)域選擇性，即酶能夠選擇底物分子中某一區(qū)域擇性，即酶能夠選擇底物分子中某一區(qū)域的基團(tuán)優(yōu)先進(jìn)行反應(yīng)。的基團(tuán)優(yōu)先進(jìn)行反應(yīng)。4、鍵的選擇性、鍵的選

20、擇性 酶在有機(jī)介質(zhì)中進(jìn)行催化的另一個(gè)顯著特酶在有機(jī)介質(zhì)中進(jìn)行催化的另一個(gè)顯著特點(diǎn)是化學(xué)鍵的選擇性，即在同一底物分子點(diǎn)是化學(xué)鍵的選擇性，即在同一底物分子中有中有2 2個(gè)以上的化學(xué)鍵都可以與酶反應(yīng)時(shí)，個(gè)以上的化學(xué)鍵都可以與酶反應(yīng)時(shí)，酶對(duì)其中一個(gè)化學(xué)鍵優(yōu)先進(jìn)行反應(yīng)。酶對(duì)其中一個(gè)化學(xué)鍵優(yōu)先進(jìn)行反應(yīng)。5、熱穩(wěn)定性、熱穩(wěn)定性v許多酶在有機(jī)介質(zhì)中熱穩(wěn)定性比在水溶液許多酶在有機(jī)介質(zhì)中熱穩(wěn)定性比在水溶液中更好。中更好。v在有機(jī)介質(zhì)中，酶的熱穩(wěn)定性之所以增加，在有機(jī)介質(zhì)中，酶的熱穩(wěn)定性之所以增加，可能是由于有機(jī)介質(zhì)中缺乏酶分子變性失可能是由于有機(jī)介質(zhì)中缺乏酶分子變性失活的水分子所致?；畹乃肿铀?。6、pH“記憶

21、記憶”與與pH“忘記忘記” 在有機(jī)介質(zhì)反應(yīng)中，酶所處的在有機(jī)介質(zhì)反應(yīng)中，酶所處的pHpH環(huán)境與酶環(huán)境與酶的凍干或吸附到載體之前所使用的的凍干或吸附到載體之前所使用的pHpH值相值相同，這種現(xiàn)象稱為同，這種現(xiàn)象稱為pH“pH“印記印記”或或pH“pH“記記憶憶”。第四節(jié)第四節(jié) 反膠束體系的酶學(xué)研究反膠束體系的酶學(xué)研究 反膠束酶催化體系反膠束酶催化體系是指在非極性有機(jī)溶劑是指在非極性有機(jī)溶劑中，酶分子溶解在由表面活性劑形成的含中，酶分子溶解在由表面活性劑形成的含水反向膠團(tuán)內(nèi)催化底物的轉(zhuǎn)化。水反向膠團(tuán)內(nèi)催化底物的轉(zhuǎn)化。一、反膠束的形成和酶的包覆一、反膠束的形成和酶的包覆 當(dāng)體系中水和有機(jī)溶劑同時(shí)存在

22、時(shí)，兩性當(dāng)體系中水和有機(jī)溶劑同時(shí)存在時(shí)，兩性表面活性劑分子溶解于有機(jī)溶劑，并能夠表面活性劑分子溶解于有機(jī)溶劑，并能夠增溶一定量的水，隨水增溶一定量的水，隨水/ /表面活性劑表面活性劑/ /有機(jī)有機(jī)溶劑三相濃度不同，會(huì)形成球狀或橢球狀溶劑三相濃度不同，會(huì)形成球狀或橢球狀的膠束，形成所謂的的膠束，形成所謂的“油包水油包水”的結(jié)構(gòu)，的結(jié)構(gòu)，即反膠束。即反膠束。二、反膠束體系的制備方法二、反膠束體系的制備方法（1 1）注入法：）注入法：將含有酶的水相注入到含有表將含有酶的水相注入到含有表面活性劑的有機(jī)相中。面活性劑的有機(jī)相中。（2 2）液體萃取法：）液體萃取法：將含酶的水相與含表面活將含酶的水相與含表

23、面活性劑的有機(jī)相直接接觸。性劑的有機(jī)相直接接觸。（3 3）固體萃取相：）固體萃取相：將酶的固體粉末與含水的將酶的固體粉末與含水的反膠束有機(jī)溶劑一起攪拌。反膠束有機(jī)溶劑一起攪拌。三、反膠束體系的酶催化特性三、反膠束體系的酶催化特性酶在反膠束體系中的活力決定因素：酶在反膠束體系中的活力決定因素： 核心水團(tuán)的大小核心水團(tuán)的大小 表面活性劑的種類表面活性劑的種類 反膠束微粒的濃度反膠束微粒的濃度第五節(jié)第五節(jié) 有機(jī)介質(zhì)中酶催化反應(yīng)及應(yīng)用有機(jī)介質(zhì)中酶催化反應(yīng)及應(yīng)用 酶在有機(jī)介質(zhì)中可以催化多種反應(yīng)，主要包括：合成反應(yīng)、酶在有機(jī)介質(zhì)中可以催化多種反應(yīng)，主要包括：合成反應(yīng)、轉(zhuǎn)移反應(yīng)、醇解反應(yīng)、氨解反應(yīng)、異構(gòu)反應(yīng)

24、、氧化還原反轉(zhuǎn)移反應(yīng)、醇解反應(yīng)、氨解反應(yīng)、異構(gòu)反應(yīng)、氧化還原反應(yīng)、裂合反應(yīng)等。應(yīng)、裂合反應(yīng)等。主要應(yīng)控制的條件有主要應(yīng)控制的條件有 酶的種類和濃度酶的種類和濃度 底物的種類和濃度底物的種類和濃度 有機(jī)溶劑的種類有機(jī)溶劑的種類 水含量水含量 溫度溫度 pHpH 離子強(qiáng)度離子強(qiáng)度一、有機(jī)介質(zhì)中酶催化反應(yīng)的類型一、有機(jī)介質(zhì)中酶催化反應(yīng)的類型1 1、轉(zhuǎn)移反應(yīng)、轉(zhuǎn)移反應(yīng)R1-COOR2+ R3-COOH R1-COOR3 + R3-COOH 2 2、醇解反應(yīng)、醇解反應(yīng)3 3、合成反應(yīng)、合成反應(yīng)4 4、氧化還原反應(yīng)、氧化還原反應(yīng)5 5、裂合反應(yīng)、裂合反應(yīng)二、有機(jī)介質(zhì)中酶催化反應(yīng)的應(yīng)用二、有機(jī)介質(zhì)中酶催化反

25、應(yīng)的應(yīng)用1 1、手性高分子聚合物的制備、手性高分子聚合物的制備 手性化合物：是指化學(xué)組成相同，而其立體結(jié)構(gòu)手性化合物：是指化學(xué)組成相同，而其立體結(jié)構(gòu)互為對(duì)映體的兩種異構(gòu)體化合物。互為對(duì)映體的兩種異構(gòu)體化合物。手性藥物兩種對(duì)應(yīng)體的藥效差異手性藥物兩種對(duì)應(yīng)體的藥效差異v一種有顯著療效，另一種有療效弱或無(wú)效一種有顯著療效，另一種有療效弱或無(wú)效v一種有顯著療效，另一種有毒副作用一種有顯著療效，另一種有毒副作用v兩種對(duì)映體的藥效相反兩種對(duì)映體的藥效相反v兩種對(duì)映體具有各自不同的藥效兩種對(duì)映體具有各自不同的藥效v兩種消旋體的作用具有互補(bǔ)性兩種消旋體的作用具有互補(bǔ)性（1）聚酯的合成）聚酯的合成 利用脂肪酶在甲苯、四氫呋喃、乙腈等有利用脂肪酶在甲苯、四氫呋喃、乙腈等有機(jī)介質(zhì)中的催化作用聚合選定的有機(jī)酸和機(jī)介質(zhì)中的催化作用聚合選定的有機(jī)酸和醇，可得可生物降解的聚酯。醇，可得可生物降解的聚酯。（2）糖酯的合成）糖酯的合成 糖脂是一類糖和酯類聚合而成的有重要應(yīng)糖脂是一類糖和酯類聚合而成的有重要應(yīng)用價(jià)值的可生物降解聚合物。用價(jià)值的可生物降解聚合物。二、食品添加劑的生產(chǎn)二、食品添加劑的生產(chǎn)（1 1）利用脂肪酶或酯酶的催化作用生產(chǎn)所需）利用脂肪酶或酯酶的催化作用生產(chǎn)所需的酯類。的酯類。（2 2）利用嗜熱菌蛋白酶生產(chǎn)天苯肽）利用嗜熱菌蛋白酶生產(chǎn)天苯肽（3 3）利用芳香醛脫氫酶催化香蘭酸生