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Enzyme Engineering
酶工程
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第四章 有机介质中的酶反应
? 第一节 有机介质中的酶促反应概述
? 第二节 有机介质中酶促反应的条件
? 第三节 有机介质对酶性质的影响
? 第四节 有机介质中酶促反应应用举例
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第一节 有机介质中的酶促反应概述
? 一,有机相酶反应的优点,
? 二,有机相酶反应具备条件
? 三,有机相酶反应的研究进展
? 四,有机相酶反应的应用现状
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一,有机相酶反应的优点,
? 1,有利于疏水性底物的反应。
? 2,可提高酶的热稳定性,
? 3,能催化在水中不能进行的反应
? 4,可改变反应平衡移动方向
? 5,可控制底物专一性
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一,有机相酶反应的优点,
? 6,可防止由水引起的副反应。
? 7,可扩大反应 pH值的适应性。
? 8,酶易于实现固定化。
? 9,酶和产物易于回收。
? 10,可避免微生物污染 。
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二,有机相酶反应具备条件
? 1,保证必需水含量。
? 2,选择合适的酶及酶形式。
? 3,选择合适的溶剂及反应体系。
? 4,选择最佳 pH值。
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三,有机相酶反应的研究进展
? 1,超临界流体中的酶反应
? 2,仿水溶剂和印迹技术
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1,超临界流体中的酶反应
? 超临界流体的概念,
? 指温度和压力均在本身的临界点以上的高密度流体，具
有和液体同样的凝聚力、溶解力；然而其扩散系数又接
近于气体，是通常液体的近百倍。
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超临界流体的有关性质
? （ 1）超临界流体的 P-V-T性质
流体名称 乙烷 丙烷 丁烷 戊烷 乙烯 氨 CO2 二氧化硫 水
临界温度
（ ℃ ） 32.3 96.9 150.0 296.7 9.9 132.4 31.1 157.6 374.3
临界压力
（ Mpa） 4.26 3.8 3.38 5.12 11.28 7.38 7.88 22.11 4.88
临界密度
(g/cm3) 0.220 0.228 0.232 0.227 0.236 0.460 0.525 0.326 0.203
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超临界流体的有关性质
? （ 2）所谓超临界 CO2是指纯净的 CO2被加热或压缩到高
于其临界点（临界温度 31.1℃,临界压力 7.28Mpa)时的
状态。该流体具有无毒、无臭、不燃等优点。
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超临界流体的有关性质
? （ 3）提高溶剂选择性的基本原则是,
? 第一：操作温度和超临界流体的临界温度接近；
? 第二：超临界流体的化学选择和待分离溶质的化学性质
接近。
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超临界流体萃取的应用实例
工业类别 应用实例
医药工业
（ 1） 原料药的浓缩，精制和脱溶剂（抗生素等）（ 2） 酵母，菌体生成
物的萃取（ r-亚麻酸，酒精等）（ 3） 酶，维生素等的精制，回收（ 4）
从动植物中萃取有效药物成分（生物碱，维生素 E，芳相油等）（ 5）
脂质混合物的分离精制（甘油酯，脂肪酸，卵磷酯）
食品工业
（ 1） 植物油的萃取（大豆，棕榈，花生，咖啡）（ 2） 动物油的萃取（鱼
油，肝油）（ 3） 食品的脱脂（马铃薯片，无脂淀粉，油炸食品）（ 4）
从茶，咖啡中脱除咖啡因，啤酒花的萃取（ 5） 香料的萃取（ 6） 植物
色素的萃取（ 7） 油脂的脱色脱臭
化妆品
香料工业
（ 1） 天然香料的萃取，合成香料的分离，精制，（ 2） 烟草脱烟碱（ 3）
化妆品原料的萃取，精制（界面活性剂，单甘酯等）
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2,仿水溶剂和印迹技术
? （ 1） 仿水溶剂体系
? （ 2） 分子印迹技术
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（ 1） 仿水溶剂体系
? 原理,
? 可用二甲基甲酰胺（ DMF），乙二醇，丙三醇等极性添
加剂部分或全部替代系统中的辅助溶剂水，从而影响酶
的活性和立体选择性 。
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极性添加剂对体系的影响
? a,对反应体系内水的分配影响
? b,与蛋白质的直接作用
? c,对产物分配的影响
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应用举例,
? 通过适当地添加少量的 DMF（二甲基酰胺），
脂肪酶催化布洛芬与正丁醇酯化反应产物的
得率从 51%提高到 91%，且反应活性也有所
提高。
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（ 2） 分子印迹技术
? e.g,1
? 当枯草杆菌蛋白酶从含有竞争性抑制剂（ N-Ac-Tyr-NH2）
的水溶液中冻干出来后，再将抑制剂除去，该酶在辛烷
中催化酯化反应的速度比不含抑制剂的水溶液中冻干出
来的酶高 100倍，但这样处理的酶在水溶液中其活性与未
处理的酶相同。
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分子印迹技术原理,
? 竞争性抑制剂诱导酶活性中心构象发生变化，形成一种
高活性的构象形式，而此种构象形式在除去抑制剂后，
因酶在有机介质中的高度刚性而得到保持。
? 酶蛋白分子在有机相中具有对配体的“记忆”功能。
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第一节结束
优点
具备条件
研究进展
应用现状
有利于疏水性底物的反应
可提高酶的热稳定性，提高反应温度加速反应
能催化在水中不能进行的反应
可改变反应平衡移动方向
可控制底物专一性
可防止由水引起的副反应
可扩大反应 pH值的适应性
酶易于实现固定化
酶和产物易于回收
可避免微生物污染
保证必需水含量
合适的酶及酶形式
合适的溶剂及反应体系
最佳 pH值
超临界流体中的酶反应
仿水溶剂和印迹技术
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第一节结束
? 点击返回
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第二节 有机介质中酶促反应的条件
? 一．必需水
? 二．酶的选择
? 三．溶剂及反应体系的选择
? 四,pH选择和离子强度的影响
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一．必需水
? 概念,
? 紧紧吸附在酶分子表面，维持酶催化活性所
必需的最少量水。
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一．必需水
?
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2,干燥的酶水合过程,
? （ 1） 与酶分子表面带电基团结合达到 0-0.07g/g（水 /酶）
? （ 2） 与表面的极性基团结合 (0.07-0.25g/g)
? （ 3） 凝聚到表面相互作用较弱的部位（ 0.25~0.38g/g）
? （ 4） 酶分子表面完全水化，被一层水分子覆盖。
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3,影响酶反应体系中需水含的因素
a．不同酶需水量不同
b,同一种酶在不同有机溶剂中需水量不同
溶剂疏水性越强，需水量越少
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胰脂肪酶活性与含水量的关系
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4．表征必需水作用的参数 ---热力学水活度
? 即在一定温度和压力下，反应体系中的水蒸汽压与相同
条件下纯水的蒸气压之比。该参数直接反应酶分子上水
分的多少，与体系中水含量及所用溶剂无关。
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二 酶的选择
? 1 酶种类的选择：脂肪酶、蛋白酶、次黄嘌呤氧化酶、过
氧化氢酶，过氧化物酶等。
? 除与酶有关，还与酶 -底物、产物 -溶剂间关系有关。
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2．酶形式的选择
? （ 1）酶粉,
? 例如：有人研究 a-胰凝乳蛋白酶在酒精中转
酯反应，发现催化活性随反应体系中酶量的
减少而显著增加。
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二．酶的选择
? （２） 化学修饰酶,
? 例如,SOD酶经糖脂修饰后变成脂溶性，它
对温度,PH、蛋白酶水解的稳定性均高于天
然 SOD。
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二．酶的选择
? （３） 固定化酶,
? 把酶吸附在不溶性载体上（如硅胶、硅藻土、
玻璃珠等）制成固定化酶，其对抗有机介质
变性的能力、反应速度、热稳定性等都可提
高。
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二．酶的选择
? （３） 固定化酶,
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有机相中固定化后载体对酶的影响
? A.载体能通过分配效应剧烈地改变酶微环境中底物和产
物的局部浓度。
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B.载体影响酶分子上的结合水
? 通过选择合适的载体可使体系中的水进行有
利分配。
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C.通过载体与酶之间形成的多点结合作用，可稳定
酶的催化活性构象。
? 例,α-胰凝乳蛋白酶与聚丙烯酰胺凝胶共价结合后，在乙醇中的稳
定性明显提高，并且对有机溶剂的抗性随酶与载体间共价键数量的
增加而增强。
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D.酶动力学影响一个酶同时催化的两个反应
的相对速度。
? 例 在低水活度下把胰凝乳蛋白酶固定在聚酰胺载
体上，水解反应被抑制却有利于醇解反应。
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三,溶剂及反应体系的选择
? 水溶性有机溶剂：甲醇、乙醇、丙醇、正丁醇、甘油、
丙酮、乙晴等
? 水不溶性的有：石油醚、己烷、庚烷、苯、甲苯、四氯
化碳、氯仿、乙醚、戊醚等
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1,酶促反应有机介质体系
? （ 1） 单相共溶剂体系（水 /水溶性有机熔剂）
? （２） 两相体系（水 /水不溶性有机溶剂）
? （３） 低水有机溶剂体系（有机溶剂体系）
? （４） 反胶束体系 ☆
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A.反胶束体系概念
? 反胶束体系,
? 是表面活性剂分散于连续有机相中自发形成的纳米尺度
的一种聚集体。反胶束溶液是透明的热力学稳定的系统。
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概念表面活性剂
? 表面活性剂：表面活性剂是由亲水憎油的极性基团和亲
油憎水的非极性基团两部分组成的两性分子。
? 在有机相酶反应中用得最多的是阴离子表面活性剂,
? AOT(AerosolOT)，其化学名为丁二酸 -2-乙基酯磺酸钠。
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概念临胶束浓度
? 临胶束浓度：是胶束形成时所需表面活性剂的最低浓度，
用 CMC来表示。
? CMC的数值可通过测定各种物理性质的突变（如表面张
力、渗透压等）来确定。
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概念
? 正常微团：极性头部向外，与水结合；疏水尾部向内，
形成一个非极性的核心。
? 反向微团：疏水尾部向外，与非极性的有机溶剂接触；
极性头部向内，形成一个极性核。
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B.反胶束体系的制备
? 将表面活性剂溶于非极性的有机溶剂中，并使其浓度超
过临界胶束浓度（ CMC），便会在有机溶剂内形成聚集
体，这种聚集体则为反胶束。
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反胶束体系的制备
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影响因素
? 反胶束的尺寸和形状随表面活性剂 -溶剂系统
的变化而变化，同时也受温度、压力、离子
强度的影响。
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反胶束体系中的含水量
? 反胶束的大小取决于反胶束的含水量 Wo。 Wo的定义为反胶束中
水分子数与表面活性剂分子数之比，也即有机溶剂中水的摩尔浓
度与表面活性剂的摩尔浓度之比。
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C．基本原理：, 水壳, 模型
? 反胶束系统中的水通常可分为结合水和自由水。结合水
是指位于反胶束内部形成水池的那部分水；
? 自由水即为存在于水相中的那部分水。
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“水壳, 模型
? 水壳模型很好地解释了蛋白质在反胶束内的状况，其间
接证据较多。
? 1.从弹性光散射的研究证实在蛋白质分子周围至少存在一
个单分子的水层。
? 2.α-糜蛋白酶在反胶束中的荧光特性与在主体水中的特性
很相象。
? 3.反胶束中酶显示的动力学特性接近于在主体水中的特性。
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D．影响的主要因素
? 水相 pH值的影响
? 离子强度的影响主要是由离子对表面电荷的
屏蔽作用所决定
? 表面活性剂浓度的影响
? 离子种类对萃取的影响
构建双水相体系实现在线产物分离
Top phase
Bottom phase
Substrates Product
Product
Side product
Biocatalyst
Aquous Two Phase System--ATPS
双水相体系将头孢立新得率提高 3倍
0
10
20
30
40
50
60
70
0 60 120 180 240 300 360
T i m e ( m i n )
C
e
p
h
a
l
e
x
i
n
y
i
e
l
d
(
%
)
a q u e o u s p h a s e
A T P S
Biochemical Engineering Journal,2002,11(2-3):95-100,
J,Microbiology and Biotechnology,2004,14(1):62-67,
双相体系与水相体系中产物纯度的比较
双相体系中，由于乙酸丁酯对产物苯乙酸的萃取，促进
了酶反应的平衡，使得 L-型底物的转化率为 99.95％，而
这样得到的 D-叔亮氨酸的纯度也提高到 99.5％。
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2,有机溶剂影响酶催化的方式
? （ 1） 有机溶剂能通过直接与酶相互作用引起
抑制或失活
A 增大酶反应的活化能来降低酶反应速度
B 降低中心内部极性并加强底物与酶之间形成的氢键，使酶活性下降。
C 酶三级结构变化，间接改变酶活性中心结构影响失活。
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2,有机溶剂影响酶催化的方式
? （ 2） 有机溶剂与扩散的底物或产物相互作用
而影响酶活
? 3） 有机溶剂直接与酶附近的必需水相互作用。
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3．选择有机溶剂必须考虑因素
? (1),有机溶剂与反应的匹配性（即相容性）（包括反应产
物与溶剂的匹配性，极性产物倾向于保留在酶附近，可
能引起产物抑制或不必要的副反应发生。 )
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相容性
? 例：对于酶促糖改性而言，使用疏水性的，与水不互溶
的溶剂是不现实的，因为不溶性底物和不溶性的酶之间
无相互作用，必须用亲水性的溶剂（如吡啶或二甲基甲
酰胺）
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(2),溶剂必须对于该主反应是惰性的制剂。
? 例：酯基转移反应涉及到醇对于酯的亲核攻
击而产生另一种酯，如果溶剂也是酯，就会
生成以溶剂为基础的酯，如果溶剂是醇，也
会得到类似结果。
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(3)必须考虑的其他因素
? 溶剂的密度、黏度、表面张力、毒性、废物
处理和成本等（溶剂因底物而宜）
? 溶剂参数 lgP：即一种溶剂在辛醇 /水两相间分
配系数的常用对数值，它能直接反映溶剂的
疏水性。
生物催化剂的环境调控技术
? 通过, 环境调控, 技术, 实现
生物催化剂活性, 选择性的人为控制
生物催化剂环境的改变,
会导致酶的结构构象的改变
进而酶的活性、选择性改变
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四,PH选择和离子强度的影响
? （ 1） pH选择,
? 在有机溶剂的环境中，不会发生质子化及脱质子化的现
象。酶在水相的 pH值可在有机相中保持，同一种酶不同
来源，对 pH值敏感程度大不相同 。
氧化葡萄糖杆菌催化制备二羟基丙酮 (DHA)
? 二羟基丙酮 (DHA) 广泛参与诸如聚合、缩合等各种化学反应，
是一个重要的化学合成中间体。工业上利用二羟基丙酮做为中
间体的代表性的示例（资料来源 Merck
KGaA,Darmstadt,Germany)。
环境 pH的改变导致酶的选择性的改变
Tetrahedron,Asymmetry,2004,15(8):1275-1277,
氧化葡萄糖杆菌催化 D－乳酸转化
0
20
40
60
80
100
0 50 100 150 200 250
C
o
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i
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n
r
a
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7
-
A
D
C
A
R e a c t i o n t i m e （ m i n, ）
F i g,4 T he c ons t ra s t of s y nt he s i s i n c ons ol ve nt a nd w a t e r
2 5 % s o r b i t o l
w a t e r
山梨醇 改变水活度改变底物的离子化程度
头孢氨苄合成中助溶剂的影响
退出
（ 2）离子强度影响
? 随着冻干时用的缓冲溶液的离子强度增大，
酶活会增大。
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第二节结束
必需水
酶的选择
溶剂及反应体系
pH选择和离子强度
反胶束体系 ☆
酶种类的选择
酶形式的选择
概念
正常微团
反向微团
“水壳”模型
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第二节结束
? 点击返回
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第三节 有机介质对酶性质的影响
? 一、稳定性
? 二、活性
? 三、专一性
? 四、反应平衡方向
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一、稳定性
? （１）热稳定性提高
? （２）储存稳定性提高
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一、稳定性
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结论
? 在低水有机溶剂体系中，酶的稳定性与含水
量密切相关；一般在低于临界含水量范围内，
酶很稳定；含水量超出临界含水量后酶稳定
性随含水量的增加而急剧下降。
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二 活性
? 刚 -柔并存
? 刚性：生物大分子结构的精确性
? 柔性：生物大分子局部区域具有一定的可运
动性。
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苯乙酸复合物模型中活性位点示意图
图 1.5 苯乙酸复合物模型中活性位点示意图
Scheme 1.5 Environment of the active site in the phenylacetic acid complex,
（ Jing,H,J,Mol,Catal,B-Enzym.,2000,(11):45-53.）
The phenylacetic acid ligand is shown as a ball and stick representation,with the important
residues in the binding site highlighted as liquorice,The mesh represents a solvent-
accessibility surface for the protein calculated using a 1-radius probe,
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PGSO结合活性位点的电子云密度图
图 1.6 PGSO结合活性位点的电子云密度图
Scheme 1.6 Stereoview of the electron density map of PGSO bound in the
active site of WT-PGSO,（ Ren,L.G,J,Mol,Catal,B-Enzym.,2002,(18):3-
11）
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酶活性丧失的可能原因,
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二、活性
? 1、单相共溶剂体系中，有机溶剂对酶活性影
响
? （ 1） 有机溶剂直接作用于酶
? （ 2） 有些酶的活性会随着某些有机溶剂浓度升高而增大，
在某一浓度（最适浓度）达到最大值；若浓度再升高，
则活性下降。
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2、低水有机溶剂体系中，大部分酶活性得以
保存，但也有某些酶活性亦变化
? 例：有人对吸附在不同载体上的胰凝乳蛋白酶或乙酸脱
氢酶在各种水浓度下的酶活性研究表明，酶活性随水活
度大小而变化，在一定水活度下，酶活性随载体不同而
变化
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3、在反向微团体系中，微团效应使某些酶活
性增加
? 超活性：凡是高于水溶液中所得酶活性值的活性称为超
活性（ Super-activity）。
? 认为：超活性是由围绕在酶分子外面的表面活性剂这一
外壳之较大刚性所引起。
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根据,
? （ 1）微团水化程度（ W）（ W=[H2O]/[表面
活性剂 ]）的最佳值和酶活性的最大值呈正相
关
? （２） W值最佳时，微团内径总是相当于被
包裹的酶分子直径。
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超活性产生机理
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三、专一性
? 某一些有机介质可能使某些酶的专一性发生
变化，这是酶活性中心构象刚性增强的结果。
? 有些在水中不能实现的反应途径，在有机介
质中却成为主导反应。
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四、反应平衡方向
酶 合成产物 有机溶剂 使用浓度 （ %） 合成收率（ %）
枯草杆菌蛋白酶 核糖核酸酶 甘油 90 50
无色杆菌蛋白酶 人胰岛素 DMF和乙醇 30 80
羧肽酶 牛胰核糖核酸酶 甘油 90 50
凝血酶 人生长激素 甘油 80 20
嗜热杆菌蛋白酶 天冬甜味素 乙酸乙酯
胰凝乳蛋白酶 脑啡肽 乙醇或 DMF
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第三节结束
稳定性
活性 ☆
专一性
反应平衡方向
热稳定性提高
储存稳定性提高
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第三节结束
? 点击返回
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第四节 有机介质中酶催化的应用
? 酶 催化反应 应用
? 蛋白酶 肽合成 合成多肽
酰基化 糖类酰基化
羟基化酶 氧化 甾体转化
过氧化物酶 聚合 酚类、胺类化合物的聚合
胆固醇氧化酶 氧化 胆固醇测定
醇脱氢酶 酯化 有机硅醇的酯化
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有机介质中酶催化的应用
? 酶 催化反应 应用
? 脂肪酶 肽合成 青霉素 G前体肽合成
酯合成 醇与有机酸合成酯类
转酯 各类酯类生产
聚合 二酯的选择性聚合
酰基化 甘醇的酰基化
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有机介质中酶催化的应用
? 手性药物的拆分
? 手性高分子聚合物的制备
? 酚树脂的合成
? 导电有机聚合物的合成
? 发光有机聚合物的合成
退出
有机介质中酶催化的应用
? 食品添加剂的生产
? 多肽的合成
? 甾体转化
? 生物能源
退出
一．手性药物的拆分
? 概念,
? 手性化合物：是指化学组成相同，而其立体结构
互为对映体的两种异构体化合物
退出
1 手性药物两种对映体的药效差异
? 一种有显著疗效，另一种有疗效弱或无效
? 一种有显著疗效，另一种有毒副作用
? 两种对映体的药效相反
? 两种对映体具有各自不同的药效
? 两种消旋体的作用具有互补性
退出
2,手性药物的拆分方法
? 分为：非生物法、生物法
? 非生物法（机械分离法,形成和分离对映体
异构法,色谱分离法,动力学拆分）
退出
生物拆分法原理
? 实质即两个对映体竞争酶的同一个活性中心
位置，两者的反应速率不同，产生选择性，
从而使反应产物具有光学活性。
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生物拆分法
? 快,E+A→E+P
? 慢,E+B→E+Q
? 对映体选择率：底物中一对异构体（同一个
酶的两种竞争性底物）的 Vm/Km之比为酶的
选择性。
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生物拆分法
? E:反映某一拆分过程的效果，也表征酶选择
性的大小，是酶反应的特征参数。
? 光学纯度 op.(%)=[a]/[a]纯品
/
/
V m A K m A
E
V m B K m B
?
退出
? 对映体过量值，残余底物,
? 生成底物,
? 一般认为比旋光度与组成之间成直线关系，因此在
实验无误差时,o.p与 ee所表示的数值应是相同的。
生物拆分法
[ ] - [ ]
[ ] [ ]
BA
ees
AB
?
?
[ ] [ ]
[ ] [ ]
pQ
eep
pQ
?
?
?
青霉素酰化酶及其催化作用
利用其底物专一性及对映体的选择性进行光学异构体
的合成与拆分。
TW Wang,DZ Wei* et al.,Structure-Based Stabilization of an Enzyme,
The Case of PenicillinAcylase from Alcaligenes faecalis,Protein &
Peptide Letters,2006 (In press),
N H 2
C O O H
H N
C O O H
P h a c
N H 2
C O O H
H N
C O O H
P h a c
D L - T l e
P h a c C l
1 0 % N a O H
+
P G A
N - P h a c - ( D L ) - T l e N - P h a c - ( D ) - T l eL - T l e
Shu-Lai Liu,Dongzhi Wei*,et al.,Bioprocess and Biosystems
Engineering,2006(In press),
Shu-Lai Liu,Dongzhi Wei*,et al.,Preparative Biochemistry &
Biotechnology,2006(In press),
青霉素酰化酶催化叔亮氨酸拆分
C O O H
H N
C
O
C O O
-
H N
C
O
C O O H
H N
C
O
P G A
C O O
-
H N
C
O
C O O H
C O O
-
C O O
-
N H
3
+ +
N - P h a c - D L - T l e N - P h a c - D - T l e P A A
L - T l e
N - P h a c - D L - T l e N - P h a c - D - T l e P A A
O r g a n i c P h a s e
A q u e o u s P h a s e
水 -乙酸丁酯双相体系中叔亮氨酸的拆分
消除副产物苯乙酸的抑制
青霉素酰化酶在氨基酸拆分中的应用
氧化葡萄糖杆菌高效催化合成米格列醇关键中间产物
（ 1） （ 2） （ 3）
关键：生物催化效率及反应专一性
氧化葡萄糖杆菌用于 II型糖尿病首选药物－
米格列醇的生物合成
W Su,DZ Wei*,et al.,Tetrahedron,Asymmetry,2004,15(8):1275-1277,
GK Gao,DZ Wei*,et al,Appl,Microbiol,Biotechnol.,2006,Online first,
氧化葡萄糖杆菌催化制备 D型乳酸全新反应
退出
二 手性高分子聚合物的制备
? 1 可生物降解的聚酯的合成
? 2 糖脂的合成
退出
三 酚树脂的合成
? 例
? 辣根过氧化物酶在二氧六环与水混溶的均一介质
体系中，可以催化苯酚等酚类物质聚合，生成酚
类聚合物
退出
四 导电有机聚合物的合成
? 例
? 辣根过氧化物酶可以在与水混溶的有机介质（如
丙酮、乙醇、二氧六环等）中，催化苯胺聚合生
成聚苯胺。
? 聚苯胺 -导电装置
退出
五 发光有机聚合物的合成
? 例
? 辣根过氧化物酶可以在有机介质中催化对苯基苯
酚合成聚对苯基苯酚，将这种聚合物制成二极管，
可以发出蓝光。
退出
六 食品添加剂的生产
? 利用芳香醛脱氢酶生成香兰素
退出
七 多肽的合成
? 例
? a-胰蛋白酶可以催化 N- 乙酰色氨酸与亮氨酸合成二肽
? 水中反应合成率为 0.1%以下
? 在乙酸乙酯和微量水组成的系统中，合成率可达 100%
退出
八 甾体转化
? 例
? 可的松转化为氢化可的松的酶促反应，在水 -乙
酸丁酯或水 -乙酸乙酯组成的系统中，转化率高
达 100%和 90%
退出
九 生物能源
? 1 古老的新产业
? 2 国家战略行动
? 3 多功能与循环经济
? 4 企业竟占先机
? 5 可行与“瓶颈”
? 6 典型案例 -生物柴油的生产
退出
第四节结束
? 几个重要概念
? 重要作用
? 制备技术
光学活性物质
手性
对映异构体
外消旋体
非生物拆分法
生物拆分法 ☆
退出
第四节结束
? 点击返回
Enzyme Engineering
酶工程
退出
第四章 有机介质中的酶反应
? 第一节 有机介质中的酶促反应概述
? 第二节 有机介质中酶促反应的条件
? 第三节 有机介质对酶性质的影响
? 第四节 有机介质中酶促反应应用举例
退出
第一节 有机介质中的酶促反应概述
? 一,有机相酶反应的优点,
? 二,有机相酶反应具备条件
? 三,有机相酶反应的研究进展
? 四,有机相酶反应的应用现状
退出
一,有机相酶反应的优点,
? 1,有利于疏水性底物的反应。
? 2,可提高酶的热稳定性,
? 3,能催化在水中不能进行的反应
? 4,可改变反应平衡移动方向
? 5,可控制底物专一性
退出
一,有机相酶反应的优点,
? 6,可防止由水引起的副反应。
? 7,可扩大反应 pH值的适应性。
? 8,酶易于实现固定化。
? 9,酶和产物易于回收。
? 10,可避免微生物污染 。
退出
二,有机相酶反应具备条件
? 1,保证必需水含量。
? 2,选择合适的酶及酶形式。
? 3,选择合适的溶剂及反应体系。
? 4,选择最佳 pH值。
退出
三,有机相酶反应的研究进展
? 1,超临界流体中的酶反应
? 2,仿水溶剂和印迹技术
退出
1,超临界流体中的酶反应
? 超临界流体的概念,
? 指温度和压力均在本身的临界点以上的高密度流体，具
有和液体同样的凝聚力、溶解力；然而其扩散系数又接
近于气体，是通常液体的近百倍。
退出
超临界流体的有关性质
? （ 1）超临界流体的 P-V-T性质
流体名称 乙烷 丙烷 丁烷 戊烷 乙烯 氨 CO2 二氧化硫 水
临界温度
（ ℃ ） 32.3 96.9 150.0 296.7 9.9 132.4 31.1 157.6 374.3
临界压力
（ Mpa） 4.26 3.8 3.38 5.12 11.28 7.38 7.88 22.11 4.88
临界密度
(g/cm3) 0.220 0.228 0.232 0.227 0.236 0.460 0.525 0.326 0.203
退出
超临界流体的有关性质
? （ 2）所谓超临界 CO2是指纯净的 CO2被加热或压缩到高
于其临界点（临界温度 31.1℃,临界压力 7.28Mpa)时的
状态。该流体具有无毒、无臭、不燃等优点。
退出
超临界流体的有关性质
? （ 3）提高溶剂选择性的基本原则是,
? 第一：操作温度和超临界流体的临界温度接近；
? 第二：超临界流体的化学选择和待分离溶质的化学性质
接近。
退出
超临界流体萃取的应用实例
工业类别 应用实例
医药工业
（ 1） 原料药的浓缩，精制和脱溶剂（抗生素等）（ 2） 酵母，菌体生成
物的萃取（ r-亚麻酸，酒精等）（ 3） 酶，维生素等的精制，回收（ 4）
从动植物中萃取有效药物成分（生物碱，维生素 E，芳相油等）（ 5）
脂质混合物的分离精制（甘油酯，脂肪酸，卵磷酯）
食品工业
（ 1） 植物油的萃取（大豆，棕榈，花生，咖啡）（ 2） 动物油的萃取（鱼
油，肝油）（ 3） 食品的脱脂（马铃薯片，无脂淀粉，油炸食品）（ 4）
从茶，咖啡中脱除咖啡因，啤酒花的萃取（ 5） 香料的萃取（ 6） 植物
色素的萃取（ 7） 油脂的脱色脱臭
化妆品
香料工业
（ 1） 天然香料的萃取，合成香料的分离，精制，（ 2） 烟草脱烟碱（ 3）
化妆品原料的萃取，精制（界面活性剂，单甘酯等）
退出
2,仿水溶剂和印迹技术
? （ 1） 仿水溶剂体系
? （ 2） 分子印迹技术
退出
（ 1） 仿水溶剂体系
? 原理,
? 可用二甲基甲酰胺（ DMF），乙二醇，丙三醇等极性添
加剂部分或全部替代系统中的辅助溶剂水，从而影响酶
的活性和立体选择性 。
退出
极性添加剂对体系的影响
? a,对反应体系内水的分配影响
? b,与蛋白质的直接作用
? c,对产物分配的影响
退出
应用举例,
? 通过适当地添加少量的 DMF（二甲基酰胺），
脂肪酶催化布洛芬与正丁醇酯化反应产物的
得率从 51%提高到 91%，且反应活性也有所
提高。
退出
（ 2） 分子印迹技术
? e.g,1
? 当枯草杆菌蛋白酶从含有竞争性抑制剂（ N-Ac-Tyr-NH2）
的水溶液中冻干出来后，再将抑制剂除去，该酶在辛烷
中催化酯化反应的速度比不含抑制剂的水溶液中冻干出
来的酶高 100倍，但这样处理的酶在水溶液中其活性与未
处理的酶相同。
退出
分子印迹技术原理,
? 竞争性抑制剂诱导酶活性中心构象发生变化，形成一种
高活性的构象形式，而此种构象形式在除去抑制剂后，
因酶在有机介质中的高度刚性而得到保持。
? 酶蛋白分子在有机相中具有对配体的“记忆”功能。
退出
第一节结束
优点
具备条件
研究进展
应用现状
有利于疏水性底物的反应
可提高酶的热稳定性，提高反应温度加速反应
能催化在水中不能进行的反应
可改变反应平衡移动方向
可控制底物专一性
可防止由水引起的副反应
可扩大反应 pH值的适应性
酶易于实现固定化
酶和产物易于回收
可避免微生物污染
保证必需水含量
合适的酶及酶形式
合适的溶剂及反应体系
最佳 pH值
超临界流体中的酶反应
仿水溶剂和印迹技术
退出
第一节结束
? 点击返回
退出
第二节 有机介质中酶促反应的条件
? 一．必需水
? 二．酶的选择
? 三．溶剂及反应体系的选择
? 四,pH选择和离子强度的影响
退出
一．必需水
? 概念,
? 紧紧吸附在酶分子表面，维持酶催化活性所
必需的最少量水。
退出
一．必需水
?
退出
2,干燥的酶水合过程,
? （ 1） 与酶分子表面带电基团结合达到 0-0.07g/g（水 /酶）
? （ 2） 与表面的极性基团结合 (0.07-0.25g/g)
? （ 3） 凝聚到表面相互作用较弱的部位（ 0.25~0.38g/g）
? （ 4） 酶分子表面完全水化，被一层水分子覆盖。
退出
3,影响酶反应体系中需水含的因素
a．不同酶需水量不同
b,同一种酶在不同有机溶剂中需水量不同
溶剂疏水性越强，需水量越少
退出
胰脂肪酶活性与含水量的关系
退出
4．表征必需水作用的参数 ---热力学水活度
? 即在一定温度和压力下，反应体系中的水蒸汽压与相同
条件下纯水的蒸气压之比。该参数直接反应酶分子上水
分的多少，与体系中水含量及所用溶剂无关。
退出
二 酶的选择
? 1 酶种类的选择：脂肪酶、蛋白酶、次黄嘌呤氧化酶、过
氧化氢酶，过氧化物酶等。
? 除与酶有关，还与酶 -底物、产物 -溶剂间关系有关。
退出
2．酶形式的选择
? （ 1）酶粉,
? 例如：有人研究 a-胰凝乳蛋白酶在酒精中转
酯反应，发现催化活性随反应体系中酶量的
减少而显著增加。
退出
二．酶的选择
? （２） 化学修饰酶,
? 例如,SOD酶经糖脂修饰后变成脂溶性，它
对温度,PH、蛋白酶水解的稳定性均高于天
然 SOD。
退出
二．酶的选择
? （３） 固定化酶,
? 把酶吸附在不溶性载体上（如硅胶、硅藻土、
玻璃珠等）制成固定化酶，其对抗有机介质
变性的能力、反应速度、热稳定性等都可提
高。
退出
二．酶的选择
? （３） 固定化酶,
退出
有机相中固定化后载体对酶的影响
? A.载体能通过分配效应剧烈地改变酶微环境中底物和产
物的局部浓度。
退出
B.载体影响酶分子上的结合水
? 通过选择合适的载体可使体系中的水进行有
利分配。
退出
C.通过载体与酶之间形成的多点结合作用，可稳定
酶的催化活性构象。
? 例,α-胰凝乳蛋白酶与聚丙烯酰胺凝胶共价结合后，在乙醇中的稳
定性明显提高，并且对有机溶剂的抗性随酶与载体间共价键数量的
增加而增强。
退出
D.酶动力学影响一个酶同时催化的两个反应
的相对速度。
? 例 在低水活度下把胰凝乳蛋白酶固定在聚酰胺载
体上，水解反应被抑制却有利于醇解反应。
退出
三,溶剂及反应体系的选择
? 水溶性有机溶剂：甲醇、乙醇、丙醇、正丁醇、甘油、
丙酮、乙晴等
? 水不溶性的有：石油醚、己烷、庚烷、苯、甲苯、四氯
化碳、氯仿、乙醚、戊醚等
退出
1,酶促反应有机介质体系
? （ 1） 单相共溶剂体系（水 /水溶性有机熔剂）
? （２） 两相体系（水 /水不溶性有机溶剂）
? （３） 低水有机溶剂体系（有机溶剂体系）
? （４） 反胶束体系 ☆
退出
A.反胶束体系概念
? 反胶束体系,
? 是表面活性剂分散于连续有机相中自发形成的纳米尺度
的一种聚集体。反胶束溶液是透明的热力学稳定的系统。
退出
概念表面活性剂
? 表面活性剂：表面活性剂是由亲水憎油的极性基团和亲
油憎水的非极性基团两部分组成的两性分子。
? 在有机相酶反应中用得最多的是阴离子表面活性剂,
? AOT(AerosolOT)，其化学名为丁二酸 -2-乙基酯磺酸钠。
退出
概念临胶束浓度
? 临胶束浓度：是胶束形成时所需表面活性剂的最低浓度，
用 CMC来表示。
? CMC的数值可通过测定各种物理性质的突变（如表面张
力、渗透压等）来确定。
退出
退出
概念
? 正常微团：极性头部向外，与水结合；疏水尾部向内，
形成一个非极性的核心。
? 反向微团：疏水尾部向外，与非极性的有机溶剂接触；
极性头部向内，形成一个极性核。
退出
B.反胶束体系的制备
? 将表面活性剂溶于非极性的有机溶剂中，并使其浓度超
过临界胶束浓度（ CMC），便会在有机溶剂内形成聚集
体，这种聚集体则为反胶束。
退出
反胶束体系的制备
退出
影响因素
? 反胶束的尺寸和形状随表面活性剂 -溶剂系统
的变化而变化，同时也受温度、压力、离子
强度的影响。
退出
反胶束体系中的含水量
? 反胶束的大小取决于反胶束的含水量 Wo。 Wo的定义为反胶束中
水分子数与表面活性剂分子数之比，也即有机溶剂中水的摩尔浓
度与表面活性剂的摩尔浓度之比。
退出
C．基本原理：, 水壳, 模型
? 反胶束系统中的水通常可分为结合水和自由水。结合水
是指位于反胶束内部形成水池的那部分水；
? 自由水即为存在于水相中的那部分水。
退出
“水壳, 模型
? 水壳模型很好地解释了蛋白质在反胶束内的状况，其间
接证据较多。
? 1.从弹性光散射的研究证实在蛋白质分子周围至少存在一
个单分子的水层。
? 2.α-糜蛋白酶在反胶束中的荧光特性与在主体水中的特性
很相象。
? 3.反胶束中酶显示的动力学特性接近于在主体水中的特性。
退出
D．影响的主要因素
? 水相 pH值的影响
? 离子强度的影响主要是由离子对表面电荷的
屏蔽作用所决定
? 表面活性剂浓度的影响
? 离子种类对萃取的影响
构建双水相体系实现在线产物分离
Top phase
Bottom phase
Substrates Product
Product
Side product
Biocatalyst
Aquous Two Phase System--ATPS
双水相体系将头孢立新得率提高 3倍
0
10
20
30
40
50
60
70
0 60 120 180 240 300 360
T i m e ( m i n )
C
e
p
h
a
l
e
x
i
n
y
i
e
l
d
(
%
)
a q u e o u s p h a s e
A T P S
Biochemical Engineering Journal,2002,11(2-3):95-100,
J,Microbiology and Biotechnology,2004,14(1):62-67,
双相体系与水相体系中产物纯度的比较
双相体系中，由于乙酸丁酯对产物苯乙酸的萃取，促进
了酶反应的平衡，使得 L-型底物的转化率为 99.95％，而
这样得到的 D-叔亮氨酸的纯度也提高到 99.5％。
退出
2,有机溶剂影响酶催化的方式
? （ 1） 有机溶剂能通过直接与酶相互作用引起
抑制或失活
A 增大酶反应的活化能来降低酶反应速度
B 降低中心内部极性并加强底物与酶之间形成的氢键，使酶活性下降。
C 酶三级结构变化，间接改变酶活性中心结构影响失活。
退出
2,有机溶剂影响酶催化的方式
? （ 2） 有机溶剂与扩散的底物或产物相互作用
而影响酶活
? 3） 有机溶剂直接与酶附近的必需水相互作用。
退出
3．选择有机溶剂必须考虑因素
? (1),有机溶剂与反应的匹配性（即相容性）（包括反应产
物与溶剂的匹配性，极性产物倾向于保留在酶附近，可
能引起产物抑制或不必要的副反应发生。 )
退出
相容性
? 例：对于酶促糖改性而言，使用疏水性的，与水不互溶
的溶剂是不现实的，因为不溶性底物和不溶性的酶之间
无相互作用，必须用亲水性的溶剂（如吡啶或二甲基甲
酰胺）
退出
(2),溶剂必须对于该主反应是惰性的制剂。
? 例：酯基转移反应涉及到醇对于酯的亲核攻
击而产生另一种酯，如果溶剂也是酯，就会
生成以溶剂为基础的酯，如果溶剂是醇，也
会得到类似结果。
退出
(3)必须考虑的其他因素
? 溶剂的密度、黏度、表面张力、毒性、废物
处理和成本等（溶剂因底物而宜）
? 溶剂参数 lgP：即一种溶剂在辛醇 /水两相间分
配系数的常用对数值，它能直接反映溶剂的
疏水性。
生物催化剂的环境调控技术
? 通过, 环境调控, 技术, 实现
生物催化剂活性, 选择性的人为控制
生物催化剂环境的改变,
会导致酶的结构构象的改变
进而酶的活性、选择性改变
退出
四,PH选择和离子强度的影响
? （ 1） pH选择,
? 在有机溶剂的环境中，不会发生质子化及脱质子化的现
象。酶在水相的 pH值可在有机相中保持，同一种酶不同
来源，对 pH值敏感程度大不相同 。
氧化葡萄糖杆菌催化制备二羟基丙酮 (DHA)
? 二羟基丙酮 (DHA) 广泛参与诸如聚合、缩合等各种化学反应，
是一个重要的化学合成中间体。工业上利用二羟基丙酮做为中
间体的代表性的示例（资料来源 Merck
KGaA,Darmstadt,Germany)。
环境 pH的改变导致酶的选择性的改变
Tetrahedron,Asymmetry,2004,15(8):1275-1277,
氧化葡萄糖杆菌催化 D－乳酸转化
0
20
40
60
80
100
0 50 100 150 200 250
C
o
n
v
e
r
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i
o
n
r
a
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o
f
7
-
A
D
C
A
R e a c t i o n t i m e （ m i n, ）
F i g,4 T he c ons t ra s t of s y nt he s i s i n c ons ol ve nt a nd w a t e r
2 5 % s o r b i t o l
w a t e r
山梨醇 改变水活度改变底物的离子化程度
头孢氨苄合成中助溶剂的影响
退出
（ 2）离子强度影响
? 随着冻干时用的缓冲溶液的离子强度增大，
酶活会增大。
退出
第二节结束
必需水
酶的选择
溶剂及反应体系
pH选择和离子强度
反胶束体系 ☆
酶种类的选择
酶形式的选择
概念
正常微团
反向微团
“水壳”模型
退出
第二节结束
? 点击返回
退出
第三节 有机介质对酶性质的影响
? 一、稳定性
? 二、活性
? 三、专一性
? 四、反应平衡方向
退出
一、稳定性
? （１）热稳定性提高
? （２）储存稳定性提高
退出
一、稳定性
退出
结论
? 在低水有机溶剂体系中，酶的稳定性与含水
量密切相关；一般在低于临界含水量范围内，
酶很稳定；含水量超出临界含水量后酶稳定
性随含水量的增加而急剧下降。
退出
二 活性
? 刚 -柔并存
? 刚性：生物大分子结构的精确性
? 柔性：生物大分子局部区域具有一定的可运
动性。
退出
苯乙酸复合物模型中活性位点示意图
图 1.5 苯乙酸复合物模型中活性位点示意图
Scheme 1.5 Environment of the active site in the phenylacetic acid complex,
（ Jing,H,J,Mol,Catal,B-Enzym.,2000,(11):45-53.）
The phenylacetic acid ligand is shown as a ball and stick representation,with the important
residues in the binding site highlighted as liquorice,The mesh represents a solvent-
accessibility surface for the protein calculated using a 1-radius probe,
退出
PGSO结合活性位点的电子云密度图
图 1.6 PGSO结合活性位点的电子云密度图
Scheme 1.6 Stereoview of the electron density map of PGSO bound in the
active site of WT-PGSO,（ Ren,L.G,J,Mol,Catal,B-Enzym.,2002,(18):3-
11）
退出
酶活性丧失的可能原因,
退出
二、活性
? 1、单相共溶剂体系中，有机溶剂对酶活性影
响
? （ 1） 有机溶剂直接作用于酶
? （ 2） 有些酶的活性会随着某些有机溶剂浓度升高而增大，
在某一浓度（最适浓度）达到最大值；若浓度再升高，
则活性下降。
退出
2、低水有机溶剂体系中，大部分酶活性得以
保存，但也有某些酶活性亦变化
? 例：有人对吸附在不同载体上的胰凝乳蛋白酶或乙酸脱
氢酶在各种水浓度下的酶活性研究表明，酶活性随水活
度大小而变化，在一定水活度下，酶活性随载体不同而
变化
退出
3、在反向微团体系中，微团效应使某些酶活
性增加
? 超活性：凡是高于水溶液中所得酶活性值的活性称为超
活性（ Super-activity）。
? 认为：超活性是由围绕在酶分子外面的表面活性剂这一
外壳之较大刚性所引起。
退出
根据,
? （ 1）微团水化程度（ W）（ W=[H2O]/[表面
活性剂 ]）的最佳值和酶活性的最大值呈正相
关
? （２） W值最佳时，微团内径总是相当于被
包裹的酶分子直径。
退出
超活性产生机理
退出
三、专一性
? 某一些有机介质可能使某些酶的专一性发生
变化，这是酶活性中心构象刚性增强的结果。
? 有些在水中不能实现的反应途径，在有机介
质中却成为主导反应。
退出
四、反应平衡方向
酶 合成产物 有机溶剂 使用浓度 （ %） 合成收率（ %）
枯草杆菌蛋白酶 核糖核酸酶 甘油 90 50
无色杆菌蛋白酶 人胰岛素 DMF和乙醇 30 80
羧肽酶 牛胰核糖核酸酶 甘油 90 50
凝血酶 人生长激素 甘油 80 20
嗜热杆菌蛋白酶 天冬甜味素 乙酸乙酯
胰凝乳蛋白酶 脑啡肽 乙醇或 DMF
退出
第三节结束
稳定性
活性 ☆
专一性
反应平衡方向
热稳定性提高
储存稳定性提高
退出
第三节结束
? 点击返回
退出
第四节 有机介质中酶催化的应用
? 酶 催化反应 应用
? 蛋白酶 肽合成 合成多肽
酰基化 糖类酰基化
羟基化酶 氧化 甾体转化
过氧化物酶 聚合 酚类、胺类化合物的聚合
胆固醇氧化酶 氧化 胆固醇测定
醇脱氢酶 酯化 有机硅醇的酯化
退出
有机介质中酶催化的应用
? 酶 催化反应 应用
? 脂肪酶 肽合成 青霉素 G前体肽合成
酯合成 醇与有机酸合成酯类
转酯 各类酯类生产
聚合 二酯的选择性聚合
酰基化 甘醇的酰基化
退出
有机介质中酶催化的应用
? 手性药物的拆分
? 手性高分子聚合物的制备
? 酚树脂的合成
? 导电有机聚合物的合成
? 发光有机聚合物的合成
退出
有机介质中酶催化的应用
? 食品添加剂的生产
? 多肽的合成
? 甾体转化
? 生物能源
退出
一．手性药物的拆分
? 概念,
? 手性化合物：是指化学组成相同，而其立体结构
互为对映体的两种异构体化合物
退出
1 手性药物两种对映体的药效差异
? 一种有显著疗效，另一种有疗效弱或无效
? 一种有显著疗效，另一种有毒副作用
? 两种对映体的药效相反
? 两种对映体具有各自不同的药效
? 两种消旋体的作用具有互补性
退出
2,手性药物的拆分方法
? 分为：非生物法、生物法
? 非生物法（机械分离法,形成和分离对映体
异构法,色谱分离法,动力学拆分）
退出
生物拆分法原理
? 实质即两个对映体竞争酶的同一个活性中心
位置，两者的反应速率不同，产生选择性，
从而使反应产物具有光学活性。
退出
生物拆分法
? 快,E+A→E+P
? 慢,E+B→E+Q
? 对映体选择率：底物中一对异构体（同一个
酶的两种竞争性底物）的 Vm/Km之比为酶的
选择性。
退出
生物拆分法
? E:反映某一拆分过程的效果，也表征酶选择
性的大小，是酶反应的特征参数。
? 光学纯度 op.(%)=[a]/[a]纯品
/
/
V m A K m A
E
V m B K m B
?
退出
? 对映体过量值，残余底物,
? 生成底物,
? 一般认为比旋光度与组成之间成直线关系，因此在
实验无误差时,o.p与 ee所表示的数值应是相同的。
生物拆分法
[ ] - [ ]
[ ] [ ]
BA
ees
AB
?
?
[ ] [ ]
[ ] [ ]
pQ
eep
pQ
?
?
?
青霉素酰化酶及其催化作用
利用其底物专一性及对映体的选择性进行光学异构体
的合成与拆分。
TW Wang,DZ Wei* et al.,Structure-Based Stabilization of an Enzyme,
The Case of PenicillinAcylase from Alcaligenes faecalis,Protein &
Peptide Letters,2006 (In press),
N H 2
C O O H
H N
C O O H
P h a c
N H 2
C O O H
H N
C O O H
P h a c
D L - T l e
P h a c C l
1 0 % N a O H
+
P G A
N - P h a c - ( D L ) - T l e N - P h a c - ( D ) - T l eL - T l e
Shu-Lai Liu,Dongzhi Wei*,et al.,Bioprocess and Biosystems
Engineering,2006(In press),
Shu-Lai Liu,Dongzhi Wei*,et al.,Preparative Biochemistry &
Biotechnology,2006(In press),
青霉素酰化酶催化叔亮氨酸拆分
C O O H
H N
C
O
C O O
-
H N
C
O
C O O H
H N
C
O
P G A
C O O
-
H N
C
O
C O O H
C O O
-
C O O
-
N H
3
+ +
N - P h a c - D L - T l e N - P h a c - D - T l e P A A
L - T l e
N - P h a c - D L - T l e N - P h a c - D - T l e P A A
O r g a n i c P h a s e
A q u e o u s P h a s e
水 -乙酸丁酯双相体系中叔亮氨酸的拆分
消除副产物苯乙酸的抑制
青霉素酰化酶在氨基酸拆分中的应用
氧化葡萄糖杆菌高效催化合成米格列醇关键中间产物
（ 1） （ 2） （ 3）
关键：生物催化效率及反应专一性
氧化葡萄糖杆菌用于 II型糖尿病首选药物－
米格列醇的生物合成
W Su,DZ Wei*,et al.,Tetrahedron,Asymmetry,2004,15(8):1275-1277,
GK Gao,DZ Wei*,et al,Appl,Microbiol,Biotechnol.,2006,Online first,
氧化葡萄糖杆菌催化制备 D型乳酸全新反应
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二 手性高分子聚合物的制备
? 1 可生物降解的聚酯的合成
? 2 糖脂的合成
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三 酚树脂的合成
? 例
? 辣根过氧化物酶在二氧六环与水混溶的均一介质
体系中，可以催化苯酚等酚类物质聚合，生成酚
类聚合物
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四 导电有机聚合物的合成
? 例
? 辣根过氧化物酶可以在与水混溶的有机介质（如
丙酮、乙醇、二氧六环等）中，催化苯胺聚合生
成聚苯胺。
? 聚苯胺 -导电装置
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五 发光有机聚合物的合成
? 例
? 辣根过氧化物酶可以在有机介质中催化对苯基苯
酚合成聚对苯基苯酚，将这种聚合物制成二极管，
可以发出蓝光。
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六 食品添加剂的生产
? 利用芳香醛脱氢酶生成香兰素
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七 多肽的合成
? 例
? a-胰蛋白酶可以催化 N- 乙酰色氨酸与亮氨酸合成二肽
? 水中反应合成率为 0.1%以下
? 在乙酸乙酯和微量水组成的系统中，合成率可达 100%
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八 甾体转化
? 例
? 可的松转化为氢化可的松的酶促反应，在水 -乙
酸丁酯或水 -乙酸乙酯组成的系统中，转化率高
达 100%和 90%
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九 生物能源
? 1 古老的新产业
? 2 国家战略行动
? 3 多功能与循环经济
? 4 企业竟占先机
? 5 可行与“瓶颈”
? 6 典型案例 -生物柴油的生产
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第四节结束
? 几个重要概念
? 重要作用
? 制备技术
光学活性物质
手性
对映异构体
外消旋体
非生物拆分法
生物拆分法 ☆
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第四节结束
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