β葡萄糖苷酶催化合成紅景天苷

《β葡萄糖苷酶催化合成紅景天苷》由會員上傳分享，免費在線閱讀，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在叔丁醇體系中實現(xiàn)了1.9g/L/d的時空產(chǎn)率；王夢亮在緩沖溶液-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（1）對來源于苦杏仁中的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)研究未見報道。（2）對在離子液體-有機溶劑混合反應(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β-葡萄糖苷酶活力的影響圖3緩沖溶液中溫度對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酶活力的影響圖4離子液體種類及含量對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、對酶活力的影響圖5不同含量離子液體中溫度對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對酶活力的影響圖6離子液體-緩沖溶液中pH值對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)動力學(xué)參數(shù)測定圖8β-葡萄糖苷酶在緩沖溶液和60%C2MIm·BF4中的酶促動力學(xué)曲線通過Lineweaver-Burk作圖法可計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，但非水有機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，難溶于有機溶劑；（2）在極性有機溶劑中，酶的溶解性、活性和穩(wěn)定性差；（3）高濃度葡萄糖對酶具有抑制作用，且容易生成二糖。因此，選擇適當(dāng)?shù)姆磻?yīng)介質(zhì)實現(xiàn)在同一個反應(yīng)體系中協(xié)調(diào)以上困難之處，是實現(xiàn)高效率合成的關(guān)鍵。與傳統(tǒng)有機溶劑及電解質(zhì)相比，離子液體具有一系列的突出優(yōu)點，而離子液體的可設(shè)計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糖基化反應(yīng)的影響圖9離子液體種類對酶催化糖基化反應(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-有機溶劑-緩沖溶液混合體系中酶法催化合成紅景天苷有機溶劑種類對糖基化反應(yīng)的影響圖10有機溶劑種類對酶催化糖基化反應(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