李曉嚴(yán)，毛麗惠

（河南信陽學(xué)院，河南信陽 464000）

酶運用于離子液體中的催化反應(yīng)研究現(xiàn)狀探討

李曉嚴(yán)，毛麗惠

（河南信陽學(xué)院，河南信陽 464000）

離子液體屬于綠色溶劑，酶作為生物催化劑，在離子液體中通常具有較高的催化活性，不同類型的酶在離子液體中的催化反應(yīng)也不同，本文對蛋白酶、脂肪酶、纖維素酶以及氧化還原酶等在離子液體中的催化反應(yīng)進(jìn)行了綜述，以增加對離子液體中各種酶的催化反應(yīng)的了解。

離子液體；生物催化劑；蛋白酶；催化反應(yīng)

酶是常用的生物催化劑，但是傳統(tǒng)的有機(jī)溶劑往往會對酶的選擇性和活性造成影響，而且這些有機(jī)溶劑揮發(fā)后容易對環(huán)境造成污染，所以需要一種新的綠色溶劑來替代傳統(tǒng)有機(jī)溶劑，離子液體就是一個很好的選擇。離子液體不會揮發(fā)，對物質(zhì)的溶解性可以進(jìn)行調(diào)解，因而受到了人們的廣泛關(guān)注。

1 離子液體中蛋白酶的催化反應(yīng)

第一個被報道進(jìn)行生物轉(zhuǎn)化的酶就是嗜熱菌蛋白酶，蛋白酶在離子液體中具有較高的穩(wěn)定性，產(chǎn)物經(jīng)過水洗和沉淀能夠分離出來。M.Eckstein通過研究發(fā)現(xiàn)蛋白酶的活性受水活度影響，水活度越低，蛋白酶在離子液體中的活性越高?？莶輻U菌蛋白酶在進(jìn)行催化反應(yīng)時，往往需要加入有機(jī)溶劑來增強(qiáng)溶解性，因而需要消耗大量的有毒揮發(fā)性溶劑，給環(huán)境造成污染，但是如果使用離子液體代替有機(jī)溶劑，不僅可以減少有機(jī)溶劑的使用，減輕對環(huán)境的污染，還可以增強(qiáng)蛋白酶的立體選擇性[1]。

2 離子液體中脂肪酶的催化反應(yīng)

就目前的研究現(xiàn)狀來看，關(guān)于脂肪酶在離子液體中進(jìn)行催化反應(yīng)的研究是最多的，脂肪酶可以在各種不同離子液體中存在并進(jìn)行各種類型的催化反應(yīng)。P.Lazano用脂肪酶催化正丁醇與丁酸乙烯酯發(fā)生催化反應(yīng)后合成丁酸丁酯，研究證實，脂肪酶在離子液體中的活性比脂肪酶在有機(jī)溶劑中的活性高，且具有很高的穩(wěn)定性[2]。S.Park通過進(jìn)行脂肪酶催化葡萄糖的選擇性酰基化反應(yīng)發(fā)現(xiàn)，選擇性達(dá)到了93%，產(chǎn)率達(dá)到了99%，遠(yuǎn)遠(yuǎn)高于在有機(jī)溶劑中的反應(yīng)值[1-2]。

3 氧化還原酶的催化反應(yīng)

氧化還原酶的活性會隨著離子液體濃度的變化而變化，濃度越高，氧化還原酶的活性越低。Laszlo等通過研究證實離子液體的含量會直接影響酶的活性，當(dāng)離子液體的體積分?jǐn)?shù)在10%時，酶的得率是最大的，得率可以達(dá)到43%，如果離子液體體積低于或高于10%，都會導(dǎo)致得率降低，該規(guī)律與酶在有機(jī)溶劑中的活性基本一致[3]。M.Eckstein通過研究發(fā)現(xiàn)氧化還原酶在離子液體中具有很好的穩(wěn)定性，轉(zhuǎn)化率將近100%，離子液體還能夠有效提高氧化還原酶的熱穩(wěn)定性，減少副產(chǎn)物生成[4]。

3.1 糖苷酶的催化反應(yīng)

糖苷酶通常用于生物體外的碳水化合物合成，可以對糖苷鍵進(jìn)行水解，但是目前關(guān)于糖苷酶在離子液體中進(jìn)行催化反應(yīng)的研究較少。有研究證實，糖苷酶在進(jìn)行轉(zhuǎn)糖基化反應(yīng)合成N-乙酰乳糖胺時，不僅不會對酶的活性造成影響，而且還可以增強(qiáng)糖苷酶的穩(wěn)定性[5]。耐熱性高的糖苷酶在水溶性離子液體中，進(jìn)行催化反應(yīng)的效果是非常好的。

3.2 纖維素酶催化反應(yīng)

清潔原料的制造離不開纖維素酶的使用，纖維素酶通過降解纖維素可以獲得還原糖，還原糖經(jīng)過發(fā)酵后就可以獲得乙醇和氫氣等清潔原料。Swatloski等通過研究證實了不同結(jié)構(gòu)的離子液體溶解纖維素的能力，適量的離子液體可以增強(qiáng)纖維素酶的活性，離子液體的量在0.2g時，酶的活性最佳[4-5]。

4 結(jié)束語

離子液體已經(jīng)成為催化反應(yīng)的研究重點，被社會各界廣泛關(guān)注。但是就目前的研究情況來看，關(guān)于離子液體催化反應(yīng)的研究還較少，處于初始階段，對其研究還不夠深入。所以未來還應(yīng)加大對離子液體催化反應(yīng)的研究力度，開發(fā)出更多適用于酶催化反應(yīng)的離子液體，促進(jìn)生物催化領(lǐng)域的發(fā)展進(jìn)步。

[1]凌杰.酸性離子液體及其在催化酯化反應(yīng)中的應(yīng)用研究進(jìn)展[J].化學(xué)工程與裝備，2014，（15）：178-182.

[2]李善建，馮拉俊.功能離子液體雜化固相納米材料的制備及催化應(yīng)用[J].化學(xué)進(jìn)展，2014，（26）：1633-1644.

[3]江春濤，戚紅亮，李猛，等.雜多酸離子液體在催化有機(jī)合成反應(yīng)中的研究進(jìn)展[J].精細(xì)石油化工進(jìn)展，2014，（28）：47-54.

[4]左竹，覃小麗，王家續(xù).離子液體中酶法催化合成糖酯的研究進(jìn)展[J].食品工業(yè)科技，2015，（11）：390-395.

[5]戚小姣，劉笑憶，張嚴(yán)，等.離子液體在酯化反應(yīng)中的研究進(jìn)展與應(yīng)用[J].合成技術(shù)及應(yīng)用，2013，（28）：35-40.

Study on the catalytic reaction of enzyme in ionic liquid

Li Xiao-yan，Mao Li-hui

Ionic liquid is a kind of green solvent，enzyme as a biocatalyst，in ionic liquids usually have higher catalytic activity，different types of enzymes in ionic liquid catalytic reaction is also different，this paper of protease，lipase，cellulase and oxidoreductase and in ionic liquid catalytic reaction were reviewed，to increase the understanding of enzyme catalyzed reaction in ionic liquids.

ionic liquid；biological catalyst；protease；catalytic reaction

R123.1

A

1003–6490（2016）04–0144–01

2016–04–15

河南省教育廳科學(xué)技術(shù)研究重點項目（14B150059），信陽師范學(xué)院華銳學(xué)院院級科研項目（2015yb34）。

李曉嚴(yán)（1982—），女，河南周口人，講師，主要從事有機(jī)合成教學(xué)及科研工作。