酶运用于离子液体中的催化反应研究现状探讨

李晓严，毛丽惠

（河南信阳学院，河南信阳 464000）

酶运用于离子液体中的催化反应研究现状探讨

李晓严，毛丽惠

（河南信阳学院，河南信阳 464000）

离子液体属于绿色溶剂，酶作为生物催化剂，在离子液体中通常具有较高的催化活性，不同类型的酶在离子液体中的催化反应也不同，本文对蛋白酶、脂肪酶、纤维素酶以及氧化还原酶等在离子液体中的催化反应进行了综述，以增加对离子液体中各种酶的催化反应的了解。

离子液体；生物催化剂；蛋白酶；催化反应

酶是常用的生物催化剂，但是传统的有机溶剂往往会对酶的选择性和活性造成影响，而且这些有机溶剂挥发后容易对环境造成污染，所以需要一种新的绿色溶剂来替代传统有机溶剂，离子液体就是一个很好的选择。离子液体不会挥发，对物质的溶解性可以进行调解，因而受到了人们的广泛关注。

1 离子液体中蛋白酶的催化反应

第一个被报道进行生物转化的酶就是嗜热菌蛋白酶，蛋白酶在离子液体中具有较高的稳定性，产物经过水洗和沉淀能够分离出来。M.Eckstein通过研究发现蛋白酶的活性受水活度影响，水活度越低，蛋白酶在离子液体中的活性越高。枯草杆菌蛋白酶在进行催化反应时，往往需要加入有机溶剂来增强溶解性，因而需要消耗大量的有毒挥发性溶剂，给环境造成污染，但是如果使用离子液体代替有机溶剂，不仅可以减少有机溶剂的使用，减轻对环境的污染，还可以增强蛋白酶的立体选择性[1]。

2 离子液体中脂肪酶的催化反应

就目前的研究现状来看，关于脂肪酶在离子液体中进行催化反应的研究是最多的，脂肪酶可以在各种不同离子液体中存在并进行各种类型的催化反应。P.Lazano用脂肪酶催化正丁醇与丁酸乙烯酯发生催化反应后合成丁酸丁酯，研究证实，脂肪酶在离子液体中的活性比脂肪酶在有机溶剂中的活性高，且具有很高的稳定性[2]。S.Park通过进行脂肪酶催化葡萄糖的选择性酰基化反应发现，选择性达到了93%，产率达到了99%，远远高于在有机溶剂中的反应值[1-2]。

3 氧化还原酶的催化反应

氧化还原酶的活性会随着离子液体浓度的变化而变化，浓度越高，氧化还原酶的活性越低。Laszlo等通过研究证实离子液体的含量会直接影响酶的活性，当离子液体的体积分数在10%时，酶的得率是最大的，得率可以达到43%，如果离子液体体积低于或高于10%，都会导致得率降低，该规律与酶在有机溶剂中的活性基本一致[3]。M.Eckstein通过研究发现氧化还原酶在离子液体中具有很好的稳定性，转化率将近100%，离子液体还能够有效提高氧化还原酶的热稳定性，减少副产物生成[4]。

3.1 糖苷酶的催化反应

糖苷酶通常用于生物体外的碳水化合物合成，可以对糖苷键进行水解，但是目前关于糖苷酶在离子液体中进行催化反应的研究较少。有研究证实，糖苷酶在进行转糖基化反应合成N-乙酰乳糖胺时，不仅不会对酶的活性造成影响，而且还可以增强糖苷酶的稳定性[5]。耐热性高的糖苷酶在水溶性离子液体中，进行催化反应的效果是非常好的。

3.2 纤维素酶催化反应

清洁原料的制造离不开纤维素酶的使用，纤维素酶通过降解纤维素可以获得还原糖，还原糖经过发酵后就可以获得乙醇和氢气等清洁原料。Swatloski等通过研究证实了不同结构的离子液体溶解纤维素的能力，适量的离子液体可以增强纤维素酶的活性，离子液体的量在0.2g时，酶的活性最佳[4-5]。

4 结束语

离子液体已经成为催化反应的研究重点，被社会各界广泛关注。但是就目前的研究情况来看，关于离子液体催化反应的研究还较少，处于初始阶段，对其研究还不够深入。所以未来还应加大对离子液体催化反应的研究力度，开发出更多适用于酶催化反应的离子液体，促进生物催化领域的发展进步。

[1]凌杰.酸性离子液体及其在催化酯化反应中的应用研究进展[J].化学工程与装备，2014，（15）：178-182.

[2]李善建，冯拉俊.功能离子液体杂化固相纳米材料的制备及催化应用[J].化学进展，2014，（26）：1633-1644.

[3]江春涛，戚红亮，李猛，等.杂多酸离子液体在催化有机合成反应中的研究进展[J].精细石油化工进展，2014，（28）：47-54.

[4]左竹，覃小丽，王家续.离子液体中酶法催化合成糖酯的研究进展[J].食品工业科技，2015，（11）：390-395.

[5]戚小姣，刘笑忆，张严，等.离子液体在酯化反应中的研究进展与应用[J].合成技术及应用，2013，（28）：35-40.

Study on the catalytic reaction of enzyme in ionic liquid

Li Xiao-yan，Mao Li-hui

Ionic liquid is a kind of green solvent，enzyme as a biocatalyst，in ionic liquids usually have higher catalytic activity，different types of enzymes in ionic liquid catalytic reaction is also different，this paper of protease，lipase，cellulase and oxidoreductase and in ionic liquid catalytic reaction were reviewed，to increase the understanding of enzyme catalyzed reaction in ionic liquids.

ionic liquid；biological catalyst；protease；catalytic reaction

R123.1

A

1003–6490（2016）04–0144–01

2016–04–15

河南省教育厅科学技术研究重点项目（14B150059），信阳师范学院华锐学院院级科研项目（2015yb34）。

李晓严（1982—），女，河南周口人，讲师，主要从事有机合成教学及科研工作。