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《β葡萄糖苷酶催化合成紅景天苷》由會(huì)員上傳分享,免費(fèi)在線閱讀,更多相關(guān)內(nèi)容在教育資源-天天文庫。
1、β-葡萄糖苷酶催化合成紅景天苷1、研究背景2、論文創(chuàng)新點(diǎn)3、結(jié)果與討論4、主要結(jié)論與建議1、研究背景紅景天苷是中藥紅景天中的主要有效成分,在抗缺氧、抗疲勞、抗心肌缺血、提高機(jī)體免疫力等方面具有顯著效果。目前紅景天苷來源有植物來源、化學(xué)法合成和酶法合成(圖1)三種。2004年,Tong等利用蘋果籽粉β-葡萄糖苷酶以酪醇和葡萄糖為底物首次進(jìn)行了合成,反應(yīng)完成后紅景天苷濃度可達(dá)11.8g/L;此后,Yu在叔丁醇體系中實(shí)現(xiàn)了1.9g/L/d的時(shí)空產(chǎn)率;王夢(mèng)亮在緩沖溶液-叔丁醇體系中反應(yīng)50h后產(chǎn)物濃度達(dá)到6.0g/L;劉璘等人在水-
2、1,2-二乙酰氧基乙烷體系中產(chǎn)物濃度達(dá)到了12.4g/L。圖1酶催化糖基化合成紅景天苷2、論文創(chuàng)新點(diǎn)(1)對(duì)來源于苦杏仁中的β-葡萄糖苷酶在含離子液體體系中的酶學(xué)性質(zhì)進(jìn)行相關(guān)研究,有關(guān)研究未見報(bào)道。(2)對(duì)在離子液體-有機(jī)溶劑混合反應(yīng)介質(zhì)中β-葡萄糖苷酶催化合成紅景天苷的研究尚未見相關(guān)報(bào)道。3、結(jié)果與討論1、含離子液體介質(zhì)中酶學(xué)性質(zhì)研究2、離子液體-有機(jī)溶劑-緩沖溶液體系中酶法催化合成紅景天苷3.1含離子液體介質(zhì)中的酶學(xué)性質(zhì)酶在不同反應(yīng)介質(zhì)中的活力往往具有顯著差異。通過調(diào)節(jié)離子液體的陰陽離子組成、極性和濃度等可以改變酶的活力
3、。目前,對(duì)糖苷酶在離子液體中酶學(xué)性質(zhì)的研究尚處于起步階段。研究含離子液體反應(yīng)介質(zhì)中β-葡萄糖苷酶水解對(duì)硝基苯基-β-D葡萄糖苷(pNPG)的反應(yīng)特性,以期為酶催化合成糖苷的研究提供理論指導(dǎo)。3.1.1緩沖溶液體系中的酶學(xué)性質(zhì)緩沖溶液pH和反應(yīng)溫度的影響圖2緩沖溶液pH值對(duì)β-葡萄糖苷酶活力的影響圖3緩沖溶液中溫度對(duì)β-葡萄糖苷酶活力的影響6.050℃3.1.2含離子液體介質(zhì)中的酶學(xué)性質(zhì)離子液體種類和含量對(duì)酶活力的影響圖4離子液體種類及含量對(duì)β-葡萄糖苷酶活力的影響3.1.2含離子液體介質(zhì)中的酶學(xué)性質(zhì)不同含量離子液體中反應(yīng)溫度
4、對(duì)酶活力的影響圖5不同含量離子液體中溫度對(duì)β-葡萄糖苷酶活力的影響50℃3.1.2含離子液體介質(zhì)中的酶學(xué)性質(zhì)含離子液體介質(zhì)中pH對(duì)酶活力的影響圖6離子液體-緩沖溶液中pH值對(duì)β-葡萄糖苷酶酶活力的影響6.03.1.2含離子液體介質(zhì)中的酶學(xué)性質(zhì)離子液體對(duì)酶熱穩(wěn)定性的影響圖7離子液體-緩沖溶液中β-葡萄糖苷酶的熱穩(wěn)定性3.1.2含離子液體介質(zhì)中的酶學(xué)性質(zhì)動(dòng)力學(xué)參數(shù)測(cè)定圖8β-葡萄糖苷酶在緩沖溶液和60%C2MIm·BF4中的酶促動(dòng)力學(xué)曲線通過Lineweaver-Burk作圖法可計(jì)算得到酶在純緩沖溶液中的Vmax為25.1umo
5、l·min-1·mg-1,Km為3.55mmol·L-1;而在含離子液體的反應(yīng)體系中Vmax為3.55umol·min-1·mg-1,Km值為5.52mmol·L-1。3.1.2含離子液體介質(zhì)中的酶學(xué)性質(zhì)由以上數(shù)據(jù)可得,在含離子液體的反應(yīng)介質(zhì)中酶催化水解pNPG的Km值變大,這可能是由于離子液體的加入增強(qiáng)了酶分子活性中心的剛性結(jié)構(gòu),致使酶與底物的“誘導(dǎo)契合”效應(yīng)減弱,進(jìn)而增大了反應(yīng)所需要的底物濃度,導(dǎo)致在含離子液體反應(yīng)介質(zhì)中的Km值變大,Vmax值變小。3.2離子液體-有機(jī)溶劑-緩沖溶液混合體系中酶法催化合成紅景天苷(圖1
6、)顯示,在傳統(tǒng)水相中合成紅景天苷因受水解-糖基化反應(yīng)熱力學(xué)平衡的限制而導(dǎo)致糖苷產(chǎn)物濃度較低。以傳統(tǒng)非水有機(jī)溶劑為反應(yīng)介質(zhì)是近幾年酶催化生物合成的研究熱點(diǎn),但非水有機(jī)溶劑中存在以下困難:(1)β-葡萄糖苷酶、底物、產(chǎn)物均易溶于水,難溶于有機(jī)溶劑;(2)在極性有機(jī)溶劑中,酶的溶解性、活性和穩(wěn)定性差;(3)高濃度葡萄糖對(duì)酶具有抑制作用,且容易生成二糖。因此,選擇適當(dāng)?shù)姆磻?yīng)介質(zhì)實(shí)現(xiàn)在同一個(gè)反應(yīng)體系中協(xié)調(diào)以上困難之處,是實(shí)現(xiàn)高效率合成的關(guān)鍵。與傳統(tǒng)有機(jī)溶劑及電解質(zhì)相比,離子液體具有一系列的突出優(yōu)點(diǎn),而離子液體的可設(shè)計(jì)性使離子液體成為非
7、常規(guī)反應(yīng)介質(zhì)的優(yōu)秀候選者。3.2離子液體-有機(jī)溶劑-緩沖溶液混合體系中酶法催化合成紅景天苷離子液體種類對(duì)糖基化反應(yīng)的影響圖9離子液體種類對(duì)酶催化糖基化反應(yīng)的影響Note:1-control;2-C1MIm·MeSO4;3-C2MIm·BF4;4-C4MIm·BF4;5-C6MIm·BF4;6-C4MIm·PF6;7-C6MIm·PF6;3.2離子液體-有機(jī)溶劑-緩沖溶液混合體系中酶法催化合成紅景天苷有機(jī)溶劑種類對(duì)糖基化反應(yīng)的影響圖10有機(jī)溶劑種類對(duì)酶催化糖基化反應(yīng)的影響Note:1-control;2-叔丁醇(logP=
8、0.37,粘度:3.316mPa.s,30℃);3-1,4-二氧六環(huán)(logP=-1.1,粘度:1.3mPa.s,20℃);4-二甲基亞砜(logP=-1.3,粘度:2.20mPa.s,20℃);5-二甲基甲酰胺(logP=-1.0,粘度:0.8mPa.s,25℃);6-四氫呋喃(logP