毕业论文课题相关文献综述

文献综述

脂肪酶是一系列在温和的反应条件下具有优良活性和选择性的多功能生物催化剂，广泛应用于医药，食品，能源和精制化学品等行业[1-2]。然而，由于脂肪酶在有机溶剂和高温等极端条件下易失活，从而极大的限制了脂肪酶在工业中的应用。因此，要对脂肪酶进行分子改造以强化其催化性能，为工业应用提供活性更高、稳定性更好、选择性更专一、环境耐受性更强的新酶品种，使其适应工业生产过程的要求，这具有重要的实际应用价值[3]。

目前脂肪酶分子改造的方法主要包括理性设计、定向进化等分子生物学手段和化学修饰、固定化等体外修饰方法。理性设计虽然目的性强，但是突变位点少，往往只能进行单点突变，且其应用受到蛋白质结构与功能关系复杂性的限制，成功率较低；定向进化虽不需要完全了解蛋白质结构及其功能的关系，但目前仍需寻找更加快速高效的进化策略，建立有效的高通量筛选方法，克服筛选量大和过程复杂的不足。脂肪酶经过固定化能有效的提高酶的稳定性，重复使用性，且与产物分离容易，但固定化过程中经常会使酶活有一定程度的降低，而且反应过程中扩散限制现象难以消除[4]。

与分子生物学手段和固定化等化学修饰方法相比，化学修饰具有廉价、周期短、实验室可行、容易创造新型酶学性质等优点，这是对包括脂肪酶在内的酶进行分子改造的一种传统的重要手段。目前常用的化学修饰技术主要有交联酶晶体、结合定点突变的特异位点选择性修饰、酶蛋白侧链功能基共价修饰、酶蛋白表面修饰、结合固定化的化学修饰等[5-6]。但是，目前化学修饰常用的修饰剂仍然局限于以醛、酸酐、胺、脂肪酸、卤代烃等为代表的官能团种类相对单一的传统有机小分子修饰剂和以聚乙二醇（PEG）及其衍生物、多糖等为代表的大分子修饰剂，而且修饰酶的选择性、稳定性、耐有机溶剂性、催化活性等性能往往不能同时得到有效的改善以满足反应的需要，这已经成为限制脂肪酶工业应用的一个重要因素。因此，选择一种新型高效的修饰剂已成为目前改善脂肪酶酶学性质的关键方法。

离子液体作为一种近年来新兴的绿色溶剂和催化剂在许多重要的有机合成反应中体现出了明显的优势[7]。离子液体可以作为一种典型的﹑可设计的带多种官能团的新型功能性有机小分子，若将其用于脂肪酶的化学修饰，或许将可能有意想不到的效果，可以满足种类繁多﹑结构各异的酶修饰改性的需要。同传统的有机溶剂相比，离子液体对多种有机化合物、无机化合物以及气体均有很好的溶解性；基本无蒸汽压，不可燃，有优异的化学和热稳定性，易分离溶解于其它的化合物，可以循环使用；可以通过改变阴离子或阳离子来调节甚至彻底改变离子液体的性质，从而设计合成适合某种特殊反应的离子液体；另外，能够维持甚至提高酶以及微生物全细胞的催化活性、操作稳定性和立体选择性[8-11]。

近期，有大量的文献报道了使用离子液体作为修饰剂来提升酶学性质的新型化学修饰方法。我们课题组发展了一种以功能性离子液体为新型脂肪酶修饰剂的新方法，当以咪唑类功能离子液体[HOOCBMIm][Cl]修饰南极假丝酵母脂肪酶B（CALB）时，活性比原酶提高了1.5倍，同时在70℃时热稳定性提高了7倍[14]；而用来修饰猪胰脂肪酶（PPL）时，活性比原酶提高了4倍，60℃时热稳定性提高了12倍，同时对映选择性提高了7倍[12]。

Yuan[13]分别研究了脂肪酶CRL在[BMIm][PF6]和正己烷中的稳定性，发现将酶保存于[BMIm][PF6]中4-60d后其活性比初始值提高了2.5倍，而在正己烷中保存2d后其剩余活性仅为原来的60%，保存60d后酶活性全部丧失。

Lazaon[14]在6种不同的离子液体中，考察了Candidaantarctica脂肪酶(CALB)或a糜蛋白酶催化的酯基转移反应，发现在所考察的离子液体中保存一段时间后都可增加酶催化的热稳定性。

Nakashima等[15]研究发现在各种离子液体中，用梳状PEG(多分枝的PEG衍生物)对脂肪酶进行化学修饰是一种较合理的方法，不会降低酶的活性。而使用单链的PEG作为修饰剂，溶解性和活性都比前者低。

尹亮[16]等利用PEG6000修饰SOD，发现在人工胃液和人工肠液中保温3h后，修饰酶活性分别比天然酶高32.1％和17.4％。Sherwood等利用右旋糖苷修饰羧肽酶G和精氨酸酶．发现羧肽酶G在正常小鼠体内的半衰期从3.5h延长到17h，精氨酸酶从1.4h延长到12h；在发病小鼠体内两者的半哀期分别从7h和2.5h延长到18h和17h。