亲水性离子液体[EMIM]BF4对固定化β-葡萄糖醛酸苷酶催化活性的影响
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关键词 亲水性离子液体 ； １ － 乙基 － ３ 一 甲基咪唑四氟硼酸盐 ；固定 化 一 葡萄糖 醛酸苷酶 ；催化 活性 ；甘草酸 ；
０ ６ ２ ９ ． ８ ；Ｑ ５ ５ ６ ． ２ 文献标志码 Ａ
单葡萄糖醛酸基甘草次酸
中 图分 类 号
离 子液体 （ Ｉ ｏ ｎ ｉ ｃ ｌ ｉ ｑ ｕ ｉ ｄ ｓ ， Ｉ Ｌ ） 是 由有机 正离 子 （ 如 烷基 咪唑 离子 、 烷 基 吡啶离 子和季 胺盐 离子 等 ） 与 不 同负 离子 组成 的有机 熔 盐．近年来 ， 离 子液 体 正 逐渐 成 为催 化 、萃 取 、有 机合 成 及 分析 化 学等 领 域 的研 究 热点 ｕ ．与传统 的水 和有 机溶 剂 相 比 ， 离 子 液体 基 本 无蒸 汽 压 ， 不 易 燃 易爆 ，具 有优 异 的化 学和热稳定性 以及 良好 的溶解性 ， 并且溶解于其中的化合物容易分离 ， 可循环使用 ］ ． 此外 ， 离子液
产区的土壤中筛选分离到以 Ｇ Ｌ为唯一碳源进行生长的真菌—— Ｐ ｅ ｎ ｉ ｃ ｉ ｌ ｌ ｉ ｕ ｍ ｐ ｕ ｒ ｐ ｕ ｒ ｏ ｇ ｅ ｎ ｕ ｍ Ｌ ｉ ． ３ ， 由该真
菌表 达 的 一 葡萄糖 醛 酸苷酶 具有 较高 的化 学键选 择性 ，能定 向催 化甘 草 酸生 成 Ｇ Ａ ＭＧ， 其 摩 尔转 化率
体的极性 、 疏水性 、 密度 、 粘度及溶解性等物化特性均可通过改变其阴、 阳离子组成来调节 ， 因而也称 之为“ 设计溶剂” ＿ ８ Ｊ ． 作为绿色溶剂 ， 离子液体在酶催化领域 中的突出特性引起人们 的关注 ＿ ９ ］ ． 选择适 当的离子液体作为催化介质 ， 可使酶 卜 或微生物细胞＿ １ ｎ 表现 出较高的活性 、 操作稳定性和立体 选择 性 ， 尤其 离 子液体 在 环境友 好 和 回收利用 方 面具有 无可 替 代 的优 势 和潜力 ，非 常适 用 于对安 全 性
团博士资金 （ 批 准号 ： ２ ０ ０ ９ Ｊ Ｃ １ ３ ） 和石河子大学高层 次人才科研启动资金专项（ 批 准号： Ｒ Ｃ Ｚ Ｘ ２ ０ ０ ８ ０ ５ ） 资助．
联系人简介 ： 曹 红 ，女 ， 博士 ，副教授 ， 主要从事生物催化与酶工程的研究．Ｅ — ｍａ ｉ ｌ ： ｃ ｈ ｙ ｆ ｃ ｈ ＠１ ２ ６ ． Ｃ Ｏ ｎ ｒ
亲 水 性 离 子 液体 ［ Ｅ ＭＩ Ｍ］ Ｂ Ｆ ４ 对 固定 化 一 葡 萄 糖 醛 酸 苷 酶 催 化 活 性 的 影 响
曹 红 ， 孙 倩 ， 李 春 ， 李开雄 ， 李 军
（ １ ．嘉兴学院ห้องสมุดไป่ตู้物与化学工程学 院 ， 嘉兴 ３ １ ４ ０ ０ １ ；
２ ．石河子大学化学化工学 院， 石 河子 ８ ３ ２ ０ ０ ０ ； ３ ．石河子大学食 品学 院，石河 子 ８ ３ ２ ０ ０ ０ ；
要求 较 高 的医药 和食 品工业 ．
研究 发现， 甘草 中的主要有效成分甘草酸 （ Ｇ ｌ ｙ ｃ ｙ ｒ ｒ ｈ ｉ ｚ ｉ ｎ ， Ｇ Ｌ ） 并不是发挥其最佳药理作用的分
子形 态 ．当它脱 去 １ 个 葡萄 糖醛 酸基 生成 单 葡 萄 糖 酸基 甘 草次 酸 （ Ｇ ｌ ｙ ｃ ｙ ｒ ｒ ｈ ｅ ｔ ｉ ｎ ｉ ｃ ａ ｃ ｉ ｄ ｍｏ ｎ ｏ ｇ ｌ ｕ ｃ ｕ ｒ ｏ ｎ ｉ ｄ ｅ ， Ｇ Ａ ＭＧ） 后， Ｇ Ａ ＭＧ的生物 利用 度 、安全 性 以及甜 度均 较 Ｇ Ｌ有 大 幅度 提 高．我们 Ｌ ２ ２ ｌ ２ 曾从 新 疆甘 草 主
Ｖｏ １ ． ３ ４
２ ０ １ ３年 ８月
高 等 学 校 化 学 学 报
ＣＨＥ ＭＩ ＣＡＬ Ｊ ＯＵＲＮＡＬ ＯＦ Ｃ ＨＩ ＮＥ Ｓ Ｅ ＵＮＩ ＶＥＲＳ Ｉ Ｔ Ｉ ＥＳ
Ｎｏ． ８
１ ８ ７ ３～１ ８ ７ ９
ｄ ｏ ｉ ：１ ０ ． ７ ５ ０ ３ ／ ｃ ｊ ｃ ｕ ２ ０ １ ２ １ ０ ８ ２
４ ．北京理工大学生命科学 与技术学 院，北京 １ ０ ０ ０ ８ １ ） 摘要 以壳 聚糖 为固定化 载体 ， 采用吸附交联法制备 固定化 一 葡萄糖 醛酸苷酶 ；以 １ 一 乙基－ ３ － 甲基 咪唑 四氟
硼酸盐 （ ［ Ｅ ＭＩ Ｍ］ Ｂ Ｆ ４ ） ／ 缓 冲溶液均相体 系为介质 ， 研究 了亲水性离子液体 ［ Ｅ ＭＩ Ｍ］ Ｂ Ｆ ４ 对 固定 化酶生物催化 甘草酸 （ Ｇ Ｌ ） 合成单葡萄糖醛酸基甘草次酸 （ Ｇ Ａ ＭＧ） 的影 响．实验结果表明 ，当均相体系 中［ Ｅ ＭＩ Ｍ］ Ｂ Ｆ ４的体 积 分数 为 １ ６ ％， ｐ Ｈ为 ５ ． ４ ， 反应温度为 ５ Ｏ℃及摇床转速 为２ ０ ０ ｒ ／ ｍｉ ｎ时 ， 酶活力达到最高 ， 并且明显优于纯 缓 冲溶液体 系中的最 高酶活．重复利用性实验结果表 明，与纯缓冲液介质体系相 比，固定化酶在含亲水性离
高达 ８ ８ ． ４ ５ ％． 然而 ， 游离卢 一 葡萄糖醛酸苷酶的稳定性较差 、 易失活 ， 混人催化产物后纯化困难 ， 不能 重复使用 ， 而固定化酶技术 Ｉ ２ 则能有效解决游离酶存在 的这些不足．
收稿 日期 ： ２ ０ １ ２ ． １ １ － ３ ０ ． 基金项 目：国家 自然科学基金（ 批 准号： ２ １ １ ４ ６ ０ １ ２， ２ １ ２ ６ ６ ０ ２ ９ ） 、 教育部科学技术研究重点项 目（ 批准号 ： ２ ０ ９ １ ４ ６ ） 、 新疆生产建设兵
子液体 ［ Ｅ ＭＩ Ｍ］ Ｂ Ｆ ４ 的均相介质 中表现 出较 好的操作 稳定性．表观动力 学参数 和活化能数据表 明 ， 亲水性 离
子液体 ［ Ｅ ＭＩ Ｍ］ Ｂ Ｆ 在催化体 系中能够增强酶和底物 Ｇ Ｌ的亲和力 ，有效稳定 酶一 底 物的过渡态 ，并降低反应 活化能 ， 而使固定化 一 葡萄糖 醛酸苷酶表现 出较高的催化活性．
０ ６ ２ ９ ． ８ ；Ｑ ５ ５ ６ ． ２ 文献标志码 Ａ
单葡萄糖醛酸基甘草次酸
中 图分 类 号
离 子液体 （ Ｉ ｏ ｎ ｉ ｃ ｌ ｉ ｑ ｕ ｉ ｄ ｓ ， Ｉ Ｌ ） 是 由有机 正离 子 （ 如 烷基 咪唑 离子 、 烷 基 吡啶离 子和季 胺盐 离子 等 ） 与 不 同负 离子 组成 的有机 熔 盐．近年来 ， 离 子液 体 正 逐渐 成 为催 化 、萃 取 、有 机合 成 及 分析 化 学等 领 域 的研 究 热点 ｕ ．与传统 的水 和有 机溶 剂 相 比 ， 离 子 液体 基 本 无蒸 汽 压 ， 不 易 燃 易爆 ，具 有优 异 的化 学和热稳定性 以及 良好 的溶解性 ， 并且溶解于其中的化合物容易分离 ， 可循环使用 ］ ． 此外 ， 离子液
产区的土壤中筛选分离到以 Ｇ Ｌ为唯一碳源进行生长的真菌—— Ｐ ｅ ｎ ｉ ｃ ｉ ｌ ｌ ｉ ｕ ｍ ｐ ｕ ｒ ｐ ｕ ｒ ｏ ｇ ｅ ｎ ｕ ｍ Ｌ ｉ ． ３ ， 由该真
菌表 达 的 一 葡萄糖 醛 酸苷酶 具有 较高 的化 学键选 择性 ，能定 向催 化甘 草 酸生 成 Ｇ Ａ ＭＧ， 其 摩 尔转 化率
体的极性 、 疏水性 、 密度 、 粘度及溶解性等物化特性均可通过改变其阴、 阳离子组成来调节 ， 因而也称 之为“ 设计溶剂” ＿ ８ Ｊ ． 作为绿色溶剂 ， 离子液体在酶催化领域 中的突出特性引起人们 的关注 ＿ ９ ］ ． 选择适 当的离子液体作为催化介质 ， 可使酶 卜 或微生物细胞＿ １ ｎ 表现 出较高的活性 、 操作稳定性和立体 选择 性 ， 尤其 离 子液体 在 环境友 好 和 回收利用 方 面具有 无可 替 代 的优 势 和潜力 ，非 常适 用 于对安 全 性
团博士资金 （ 批 准号 ： ２ ０ ０ ９ Ｊ Ｃ １ ３ ） 和石河子大学高层 次人才科研启动资金专项（ 批 准号： Ｒ Ｃ Ｚ Ｘ ２ ０ ０ ８ ０ ５ ） 资助．
联系人简介 ： 曹 红 ，女 ， 博士 ，副教授 ， 主要从事生物催化与酶工程的研究．Ｅ — ｍａ ｉ ｌ ： ｃ ｈ ｙ ｆ ｃ ｈ ＠１ ２ ６ ． Ｃ Ｏ ｎ ｒ
亲 水 性 离 子 液体 ［ Ｅ ＭＩ Ｍ］ Ｂ Ｆ ４ 对 固定 化 一 葡 萄 糖 醛 酸 苷 酶 催 化 活 性 的 影 响
曹 红 ， 孙 倩 ， 李 春 ， 李开雄 ， 李 军
（ １ ．嘉兴学院ห้องสมุดไป่ตู้物与化学工程学 院 ， 嘉兴 ３ １ ４ ０ ０ １ ；
２ ．石河子大学化学化工学 院， 石 河子 ８ ３ ２ ０ ０ ０ ； ３ ．石河子大学食 品学 院，石河 子 ８ ３ ２ ０ ０ ０ ；
要求 较 高 的医药 和食 品工业 ．
研究 发现， 甘草 中的主要有效成分甘草酸 （ Ｇ ｌ ｙ ｃ ｙ ｒ ｒ ｈ ｉ ｚ ｉ ｎ ， Ｇ Ｌ ） 并不是发挥其最佳药理作用的分
子形 态 ．当它脱 去 １ 个 葡萄 糖醛 酸基 生成 单 葡 萄 糖 酸基 甘 草次 酸 （ Ｇ ｌ ｙ ｃ ｙ ｒ ｒ ｈ ｅ ｔ ｉ ｎ ｉ ｃ ａ ｃ ｉ ｄ ｍｏ ｎ ｏ ｇ ｌ ｕ ｃ ｕ ｒ ｏ ｎ ｉ ｄ ｅ ， Ｇ Ａ ＭＧ） 后， Ｇ Ａ ＭＧ的生物 利用 度 、安全 性 以及甜 度均 较 Ｇ Ｌ有 大 幅度 提 高．我们 Ｌ ２ ２ ｌ ２ 曾从 新 疆甘 草 主
Ｖｏ １ ． ３ ４
２ ０ １ ３年 ８月
高 等 学 校 化 学 学 报
ＣＨＥ ＭＩ ＣＡＬ Ｊ ＯＵＲＮＡＬ ＯＦ Ｃ ＨＩ ＮＥ Ｓ Ｅ ＵＮＩ ＶＥＲＳ Ｉ Ｔ Ｉ ＥＳ
Ｎｏ． ８
１ ８ ７ ３～１ ８ ７ ９
ｄ ｏ ｉ ：１ ０ ． ７ ５ ０ ３ ／ ｃ ｊ ｃ ｕ ２ ０ １ ２ １ ０ ８ ２
４ ．北京理工大学生命科学 与技术学 院，北京 １ ０ ０ ０ ８ １ ） 摘要 以壳 聚糖 为固定化 载体 ， 采用吸附交联法制备 固定化 一 葡萄糖 醛酸苷酶 ；以 １ 一 乙基－ ３ － 甲基 咪唑 四氟
硼酸盐 （ ［ Ｅ ＭＩ Ｍ］ Ｂ Ｆ ４ ） ／ 缓 冲溶液均相体 系为介质 ， 研究 了亲水性离子液体 ［ Ｅ ＭＩ Ｍ］ Ｂ Ｆ ４ 对 固定 化酶生物催化 甘草酸 （ Ｇ Ｌ ） 合成单葡萄糖醛酸基甘草次酸 （ Ｇ Ａ ＭＧ） 的影 响．实验结果表明 ，当均相体系 中［ Ｅ ＭＩ Ｍ］ Ｂ Ｆ ４的体 积 分数 为 １ ６ ％， ｐ Ｈ为 ５ ． ４ ， 反应温度为 ５ Ｏ℃及摇床转速 为２ ０ ０ ｒ ／ ｍｉ ｎ时 ， 酶活力达到最高 ， 并且明显优于纯 缓 冲溶液体 系中的最 高酶活．重复利用性实验结果表 明，与纯缓冲液介质体系相 比，固定化酶在含亲水性离
高达 ８ ８ ． ４ ５ ％． 然而 ， 游离卢 一 葡萄糖醛酸苷酶的稳定性较差 、 易失活 ， 混人催化产物后纯化困难 ， 不能 重复使用 ， 而固定化酶技术 Ｉ ２ 则能有效解决游离酶存在 的这些不足．
收稿 日期 ： ２ ０ １ ２ ． １ １ － ３ ０ ． 基金项 目：国家 自然科学基金（ 批 准号： ２ １ １ ４ ６ ０ １ ２， ２ １ ２ ６ ６ ０ ２ ９ ） 、 教育部科学技术研究重点项 目（ 批准号 ： ２ ０ ９ １ ４ ６ ） 、 新疆生产建设兵
子液体 ［ Ｅ ＭＩ Ｍ］ Ｂ Ｆ ４ 的均相介质 中表现 出较 好的操作 稳定性．表观动力 学参数 和活化能数据表 明 ， 亲水性 离
子液体 ［ Ｅ ＭＩ Ｍ］ Ｂ Ｆ 在催化体 系中能够增强酶和底物 Ｇ Ｌ的亲和力 ，有效稳定 酶一 底 物的过渡态 ，并降低反应 活化能 ， 而使固定化 一 葡萄糖 醛酸苷酶表现 出较高的催化活性．