乙醛对脂肪酶催化性能的影响及其作用机理研究

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乙醛是醛类化合物中最重要的一种有机化工原料之一,分子量低但化学活性高。脂肪酶催化反应中常伴有副产物乙醛的生成,其对脂肪酶催化活性的影响及作用机理鲜有研究。本文分别就乙醛对脂肪酶催化水解、酯化和酯交换反应的影响及其作用机理进行深入研究和探讨,为脂肪酶的基础研究提供理论依据。脂肪酶催化水解反应最优条件:温度40°C、pH7.5、底物浓度62.3mmol/L和反应时间10min;乙醛对水解反应表现出低浓度促进高浓度抑制,最大激活浓度为0.2215mmol/L,对最适温度无太大影响,使最适pH向碱性方向发生偏移,在此浓度下乙醛对脂肪酶的红外、紫外和荧光光谱峰均有显著增强和偏移,提高了酶分子二级结构的有序度,对酶分子的微环境和构象有直接稳定作用。动力学数据表明低浓度乙醛处理后CRL酶的Vmax值有所增大而Km值下降。说明乙醛的加入提高了反应的最大反应速率,同时加强了酶与底物的亲和力。脂肪酶催化酯化反应最优条件:温度35°C、酶浓度5%、醇油摩尔比1:1和反应时间7.5h;乙醛对于脂肪酶的酯化活力具有抑制作用,其浓度为1.772mmol/L抑制作用最大,属于非竞争性抑制类型,抑制作用随温度的升高而不断降低,随有机溶剂疏水性的升高而显著增强;当体系中同时存在金属离子与乙醛双抑制剂时,对酶表现出的抑制作用要强于它们单独存在时抑制强度之和,具体抑制机理有待进一步研究。脂肪酶催化酯交换反应最优条件:温度35°C、酶浓度5%、醇油摩尔比5:1和反应时间15h;乙醛对脂肪酶催化酯交换活力具有抑制作用,浓度达到2.2150mmol/L时抑制作用最强;有机溶剂疏水性越高乙醛对酶活抑制作用越强;乙醛对脂肪酶既有物理作用也有化学作用,脂肪酶催化酯交换反应具有可重复性,回收酶连续反应5批次仍具有较高的活性,首批次被乙醛影响后的回收酶活性仍然被抑制,说明乙醛对于脂肪酶催化酯交换反应的作用方式主要是化学结合。
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