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非水相青霉素酰化酶催化反应研究进展

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（*+,-.-//-, 0.1/02+， 青霉素酰化酶 是目前为数 34） 不多的已被大规模工业化应用的重要酶。 已经有 ] 种 它 们 分 别 源 自 !"$%&’#$’( #)*’ ^ " _ 、 34 基 因 得 到 鉴 定 ， 0*,12%&( #’/&)3$’*( ^ $ _ 、 4&)2’5%6#’( &%//.%&’ ^ % _ 、 7*#(*’.%6%" +(#’**," -%.(/%&’,- 、 7&/$&)9(#/%& 2’"#)"," 8(%#(*’" 、 ^]_ 和 :/&%3/)-1#%" *(2%65,*(% 。 34 的主要工业应用是催 化青霉素的侧链与母核之间的酰胺键的水解反应以获 得青霉素母核 85434 & 85 氨基青霉烷酸 ) 。 该酶用于青
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但离工业化应用还存在较大的差距。 主要障碍是 <7 在非水溶剂中的稳定性。 目前提高 <7 在非水溶剂中 （如筛选新的微生 的稳定性方法主要有： 改变酶的结构 物菌种， 分子定向进化） ； 改进酶的固定化方法； 开发新 的介质工程方法以提高非水介质的生物相容性等。 &$ % 青霉素酰化酶的固定化 如 L/NB " 所示， 常规的固定化方法有载体结合法、 （-+244=63,]): ),O@9) 包埋法和交联法， 其 中 .\A.4 （?)0)+21),)254） 同时具有酶催化和非均相 催化 -+@40/6） 的优势。 .\A.4 的制备主要包括酶的结晶和晶体的化 通过 学交联两步， 戊 二 醛 是 常 用 的 化 学 交 联 剂 T "% U 。 <AC 等非共价键的物理作用沉淀酶而形成酶的聚集 体， 再 通 过 戊 二 醛 的 化 学 交 联 作 用 可 制 备 .\A7=C4 （-+244=63,]): ),O@9) /11+)1/0)4=1650/+/6:)?@:) Q ， 在水溶 液和较宽极性或非极性有机溶剂范围内，.\A7=C4 比 .\A.4 显示了更好的动力学控制合成氨苄西林的效 果
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行， 但是对酶本身而言， 当酶分子周围含有足够的水分 （ 子 必需水， 维持其天然构象时， 介质对 +22+,L-0/ T0L+F） 酶性质的影响并不紧要， 酶即使在有机溶剂中也显示 出催化活性。 美国 a/-R0,?K 成功的实现了猪 "S#( 年， 胰脂肪酶在 SSb 的有机溶剂中催化三丁酸甘油酯与
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中国抗生素杂志 $’’8 年 S 月第 %" 卷第 S 期
文章编号： "’’"5#8#S & $’’8 ) ’S5’!"#5’]
非水相青霉素酰化酶催化反应研究进展
王丽 " 王志龙 "! 包达 $
% 齐瀚实 " ，
& " 上海交通大学药学院， 上海 $’’$(’ ； $ 上海海湃生物科技有限公司， 上海 $’’$%# ； % 上海交通大学生物技术研究所， 上海 $’""’" ) 摘要： 青霉素酰化酶 & *+,-.-//-, 0.1/02+， 主要从大肠埃希菌胞内酶和巨大芽孢 34 ) 又称为青霉素酰胺酶或青霉素氨基水解酶， 并试图开发应用于半合成 !5 内酰胺类抗生素的 杆菌胞外酶获得， 该酶已大规模应用于工业生产 !5 内酰胺类抗生素的关键中间体， 工业生产。 本文概述近年来 34 在非水相催化中的研究进展， 重点介绍提高非水相酶的稳定性的方法， 如固定化方法、 生物学方法和 介质工程等。 关键词： 青霉素酰化酶； 非水相催化； 介质工程； 固定化 中图分类号： 67(8!9 " 文献标识码： 4
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霉素类和头孢菌素类的半合成工艺， 也是国际研究的 （0 ） 热点。 此外， 水解酰胺键也可用于合成手性肽 、 34 手性拆分 & R ) 等。 酶催化反应的主要特征是具有专一
收稿日期： $’’!5""5$# 修回日期： $’’85’85’#
作者简介： 王丽， 女， 生于 "S#$ 年， 在读硕士研究生。
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本身不降解的溶剂组分， 创造出生物催化剂具有活性 和稳定性的人工环境， 以增加底物溶解度， 排除产物、 底物抑制， 降低产物的进一步降解， 减少一些不需要的 副反应， 达到提高生物催化剂的催化效率的目的， 同时 也有利于酶或产物的回收 6 "< 8 。 介质工程在青霉素酰化 酶应用于青霉素水解和半合成抗生素合成中的研究如 =.>? " 所示。 @-’(A’/ 等 6 "B 8 建立了在有机溶剂两相系统 中酶法水解青霉素模型。 苯乙酸 C 455 D 在低 EF C G H ! D 条件下质子化， 在水解过程中 455 从水相被萃取到有 机相， 使水解反应的平衡向产物方向移动， 同时减少了 底物和副产物对反应的抑制， 排除了副反应的发生， 获 得较高的产率， 酶或产物的回收也比较容易。 & 青霉素酰化酶的稳定性 青霉素酰化酶在非水相中催化具有明显的优势，
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青霉素G酰化酶的研究进展

青霉素G酰化酶的研究进展

利用青霉素G酰化酶转化废弃物为生物燃料，提高能源 利用效率。
05
青霉素G酰化酶的未来研究方向
新酶源的发掘与筛选
发掘新酶源
通过基因组学、生物信息学和进化生 物学等手段，发掘具有潜在青霉素G 酰化酶活性的新酶源。
筛选高活性突变体
利用定向进化、高通量筛选等技术， 从大量突变体中筛选出具有高活性或 特殊功能的突变体。
在农业领域的应用
植物病害防治
通过基因工程技术将青霉素G酰化酶基因导入植物中， 提高植物对病原菌的抗性，防治植物病害。
农药残留降解
利用青霉素G酰化酶降解农药残留，降低农产品中的农 药含量，保障食品安全。
在工业领域的应用
生物塑料生产
通过青霉素G酰化酶催化合成生物塑料，实现生物降解 ，减少环境污染。
生物能源开发
基因突变与进化
基因突变
通过诱变剂或基因编辑技术，对青霉素G酰 化酶基因进行突变，以产生具有新特性的突 变体。
基因进化
通过定向进化或高通量筛选，从大量突变体 中筛选出性能优良的突变体，实现青霉素G
酰化酶的进化。
基因调控与转录后修饰
要点一
基因调控
研究青霉素G酰化酶基因的表达调控机制，包括转录水平、 转录后水平和翻译水平的调控。
青霉素G酰化酶的研究进 展
• 青霉素G酰化酶简介 • 青霉素G酰化酶的活性研究 • 青霉素G酰化酶的基因工程研究 • 青霉素G酰化酶的应用研究 • 青霉素G酰化酶的未来研究方向
01
青霉素G酰化酶简介
定义与特性
定义
青霉素G酰化酶是一种能够催化青霉 素G的酰化反应的酶，属于水解酶类。
特性
具有高效性和专一性，能够特异性的 催化青霉素G的水解，生成6-APA （6-氨基青霉烷酸）。
酶催化拆分外消旋药物的研究进展

酶催化拆分外消旋药物的研究进展

酶催化拆分外消旋药物的研究进展周亚梅【期刊名称】《《化工管理》》【年(卷),期】2019(000)007【总页数】2页(P90-91)【关键词】异构体; 光学; 酶催化拆分【作者】周亚梅【作者单位】重庆化工职业学院制药工程学院重庆401220【正文语种】中文1 酶催化拆分外消旋化合物的现状药物分子的手性与药物的药效学和药动学都存在密切的联系，自反应停事件以来，凡是药物存在手性，均需评估各对映体的临床作用，以避免不良反应事件的发生。

单一的光学异构体药物相对来说，作用靶点更精准、疗效和安全性更高、毒副作用更小[1]。

如抗高血压药物甲基多巴，只有L-甲基多巴有降血压效果，而D-甲基多巴无此功效；青霉素的代谢产物青霉胺，(-)-体，能起免疫抑制，抗风湿作用，(+)-体会致癌；抗抑郁药米安色林(S)-体可以抗忧郁，而(R)-体会对细胞产生毒副作用；(R，S)-1-苯乙醇等手性仲醇是精细化学合成的重要中间体，R-苯乙醇在化妆品的生产中经常被用作香料、防腐剂，S-苯乙醇则通常用于抗哮喘药(S)-异丙肾上腺素、抗抑郁药物曲舍林的合成中间体。

酶作为一种天然的高效催化剂，在食品、医药、化工行业被广泛应用，因其具有高度的立体选择性和稳定性，能催化酯水解、酯合成、酯交换和光学异构体拆分等有机合成反应。

其中，脂肪酶，也称为三酰基甘油水解酶，主要存在动植物和微生物中，因易得、底物范围广、耐受性高，在酶催化中应用较广，如荧光假单孢菌脂肪酶、南极假丝酵母脂肪酶B、洋葱伯克霍尔德菌脂肪酶多用于拆分底物为外消旋二级醇和胺类化合物。

脂肪酶不同活性的发挥依赖于反应体系的特点。

在水相界面能促进酯水解，汪钊等人报道了L-泛解酸内酯水解酶水解DL-泛解酸内酯后，得到的D-泛解酸内酯，可作为辅酶A合成的前体[2]。

而非水相中，脂肪酶有着很强的对映体酯交换、酯合成作用，因其中心的不对称结构，能够很好识别不同的对映体，进而催化其中的一个消旋体发生反应生成另外的化合物，达到拆分的目的。

第七讲 酶的非水相催化

第七讲 酶的非水相催化

?用酶催化转酯反应拆分外消旋体得高光学纯度对应体?在酶促反应体系中添加?糊精可提高对映体的纯度?枯草溶菌素有效催化合成氨基酸及肽的转酯等?杨波等提出了有机溶剂中在脂肪酶的催化作用下含手性中心碳原子的胺类化合物酰胺化的异构选择性规则?李志远等用胰脂酶在有机介质中催化反应得到高光学纯度的2氨基丙醇r和s对映体?宗敏华等探讨了超声辐射对有机相中脂肪酶催化有机硅醇与脂肪酸反应的促进作用?刘平等研究了有机溶剂中酶催化合成五肽前体的反应22气相介质中的酶催化?酶在气相介质中进行的催化反应
酶的非水相催化
7.1、酶催化反应的介质 7.2、有机介质反应体系 7.3、有机介质反应体系影响因素 7.4、酶在有机介质中的催化特性
7.5、有机介质中酶催化反应的条件及其控制
7.6、酶非水相催化的应用
7.1 酶催化反应的介质
水是酶促反应最常用的反应介质！
但对于大多数有机化合物来说，水并不是一种适宜的溶剂。 因为许多有机化合物(底物)在水介质中难溶或不溶。
3、非极性有机溶剂—水两相/多相体系
由含有溶解酶的水相和一个非极性的有机溶剂(高 脂溶性)相所组成的两相体系。游离酶、亲水性底 物或产物溶解于水相，疏水性底物或产物溶解于有 机相。 如果采用固定化酶，则以悬浮形式存在于两相的界 面，催化反应通常在两相的界面进行。 一般适用于底物或者产物两者或其中一种属于疏水 性化合物的催化反应。
第七讲 酶的非水相催化
ห้องสมุดไป่ตู้学目标：
了解非水相中酶催化研究概况和反胶束体系的酶学研究情况 理解酶在有机介质中催化的反应的具体应用 掌握酶在有机介质中的催化特性
教学重点：
酶非水相中酶催化的影响因素、催化特性以及应用
教学难点：
有机介质中水和有机溶剂对酶催化反应的影响
酶的非水相催化及其应用

酶的非水相催化及其应用

天津科技大学《食品酶学》本科生课程论文酶的非水相催化及其应用non-aqueous enzymatic catalysis technology and its applications学生姓名：学号：专业：任课教师：摘要非水相酶催化反应是酶催化反应中的一个重要方面。

非水相溶剂通常可增加底物溶解度, 减少水相中的副反应, 加快生物催化的速率和效率, 在药物及药物中间体和食品等方面具有较大的应用价值。

以下主要分析了在非水介质中酶促反应的几个重要影响因素; 介绍了非水介质中酶催化反应的应用,以及其前景发展。

关键词：非水相催化，影响因素，实际应用，发展前景Abstract It is well known that non-aqueous enzymatic catalysis has emerged as animportant area of enzyme engineering with the advantages of highersubstrate solubility, increased stereoselectivity, modified substratespecificity and suppression of unwanted water-dependent side reactions.As a result, non-aqueous enzymatic catalysis has been applied in thebiocatalytic synthesis of important pharmaceuticals and nutriceuticals.The following main analyzed several important factors in non-aqueousenzymatic catalysis：introduced in non-aqueous enzymatic catalysis infront of the catalytic reaction，introduced the bright future ofnon-aqueous enzymatic catalysis technologyKey words：non-aqueous enzymatic catalysis；important factors；applications，Development prospect目录1 前言 (5)2酶非水相催化的几种基本类型介绍 (6)3 非水介质中酶促反应的几个重要影响因素3.1 反应溶剂的影响 (7)3.2 反应时间、温度和pH 值的影响 (8)3.3 不同反应试剂的影响 (8)3.4 反应时的物理因素 (9)3.5 超声对非水介质中酶促反应的影响 (9)4 非水介质中酶促反应的应用4.1 非水介质中酶促反应基本应用范畴4.1.1 在有机相中的应用 (10)4.1.2 低共熔多相混合物体系中的酶促反应 (10)4.1.3 固定化酶催化反应 (11)4.2 非水介质中酶促反应的具体应用进展4.2.1 微生物酶法拆分环氧丙醇丁酸醋 (11)4.2.2 非水相酶催化拆分外消旋2-辛醇 (12)4.2.3 固定化脂肪酶合成鲸蜡油工艺和设备 (13)4.2.4 酶法生产类可可醋的开发和中试 (14)4.2.5 非水相酶催化生产类可可脂技术 (15)4.2.6 非水相酶法单甘醋生产专用脂肪酶 (15)5 前景展望 (16)6 参考文献 (17)1、前言酶已经在医药、食品轻工、化工能源、环保等领域广泛应用。