β-葡萄糖苷酶催化合成红景天苷.ppt

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1、β-葡萄糖苷酶催化合成红景天苷1、研究背景2、论文创新点3、结果与讨论4、主要结论与建议1、研究背景红景天苷是中药红景天中的主要有效成分，在抗缺氧、抗疲劳、抗心肌缺血、提高机体免疫力等方面具有显著效果。目前红景天苷来源有植物来源、化学法合成和酶法合成（图1）三种。2004年，Tong等利用苹果籽粉β-葡萄糖苷酶以酪醇和葡萄糖为底物首次进行了合成，反应完成后红景天苷浓度可达11.8g/L；此后，Yu在叔丁醇体系中实现了1.9g/L/d的时空产率；王梦亮在缓冲溶液-叔丁醇体系中反应50h后产物浓度达到6.0g/L；刘璘等

2、人在水-1,2-二乙酰氧基乙烷体系中产物浓度达到了12.4g/L。图1酶催化糖基化合成红景天苷2、论文创新点（1）对来源于苦杏仁中的β-葡萄糖苷酶在含离子液体体系中的酶学性质进行相关研究，有关研究未见报道。（2）对在离子液体-有机溶剂混合反应介质中β-葡萄糖苷酶催化合成红景天苷的研究尚未见相关报道。3、结果与讨论1、含离子液体介质中酶学性质研究2、离子液体-有机溶剂-缓冲溶液体系中酶法催化合成红景天苷3.1含离子液体介质中的酶学性质酶在不同反应介质中的活力往往具有显著差异。通过调节离子液体的阴阳离子组成、极性和浓度等

3、可以改变酶的活力。目前，对糖苷酶在离子液体中酶学性质的研究尚处于起步阶段。研究含离子液体反应介质中β-葡萄糖苷酶水解对硝基苯基-β-D葡萄糖苷（pNPG）的反应特性，以期为酶催化合成糖苷的研究提供理论指导。3.1.1缓冲溶液体系中的酶学性质缓冲溶液pH和反应温度的影响图2缓冲溶液pH值对β-葡萄糖苷酶活力的影响图3缓冲溶液中温度对β-葡萄糖苷酶活力的影响6.050℃3.1.2含离子液体介质中的酶学性质离子液体种类和含量对酶活力的影响图4离子液体种类及含量对β-葡萄糖苷酶活力的影响3.1.2含离子液体介质中的酶学性质不

4、同含量离子液体中反应温度对酶活力的影响图5不同含量离子液体中温度对β-葡萄糖苷酶活力的影响50℃3.1.2含离子液体介质中的酶学性质含离子液体介质中pH对酶活力的影响图6离子液体-缓冲溶液中pH值对β-葡萄糖苷酶酶活力的影响6.03.1.2含离子液体介质中的酶学性质离子液体对酶热稳定性的影响图7离子液体-缓冲溶液中β-葡萄糖苷酶的热稳定性3.1.2含离子液体介质中的酶学性质动力学参数测定图8β-葡萄糖苷酶在缓冲溶液和60%C2MIm·BF4中的酶促动力学曲线通过Lineweaver-Burk作图法可计算得到酶在纯缓冲

5、溶液中的Vmax为25.1umol·min-1·mg-1，Km为3.55mmol·L-1；而在含离子液体的反应体系中Vmax为3.55umol·min-1·mg-1，Km值为5.52mmol·L-1。3.1.2含离子液体介质中的酶学性质由以上数据可得，在含离子液体的反应介质中酶催化水解pNPG的Km值变大，这可能是由于离子液体的加入增强了酶分子活性中心的刚性结构，致使酶与底物的“诱导契合”效应减弱，进而增大了反应所需要的底物浓度，导致在含离子液体反应介质中的Km值变大，Vmax值变小。3.2离子液体-有机溶剂-缓冲溶

6、液混合体系中酶法催化合成红景天苷（图1）显示，在传统水相中合成红景天苷因受水解-糖基化反应热力学平衡的限制而导致糖苷产物浓度较低。以传统非水有机溶剂为反应介质是近几年酶催化生物合成的研究热点，但非水有机溶剂中存在以下困难：（1）β-葡萄糖苷酶、底物、产物均易溶于水，难溶于有机溶剂；（2）在极性有机溶剂中，酶的溶解性、活性和稳定性差；（3）高浓度葡萄糖对酶具有抑制作用，且容易生成二糖。因此，选择适当的反应介质实现在同一个反应体系中协调以上困难之处，是实现高效率合成的关键。与传统有机溶剂及电解质相比，离子液体具有一系列

7、的突出优点，而离子液体的可设计性使离子液体成为非常规反应介质的优秀候选者。3.2离子液体-有机溶剂-缓冲溶液混合体系中酶法催化合成红景天苷离子液体种类对糖基化反应的影响图9离子液体种类对酶催化糖基化反应的影响Note：1-control；2-C1MIm·MeSO4；3-C2MIm·BF4；4-C4MIm·BF4；5-C6MIm·BF4；6-C4MIm·PF6；7-C6MIm·PF6；3.2离子液体-有机溶剂-缓冲溶液混合体系中酶法催化合成红景天苷有机溶剂种类对糖基化反应的影响图10有机溶剂种类对酶催化糖基化反应的

8、影响Note：1-control；2-叔丁醇(logP=0.37，粘度：3.316mPa.s，30℃)；3-1,4-二氧六环(logP=-1.1，粘度：1.3mPa.s，20℃)；4-二甲基亚砜(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℃)；6-四氢呋喃(logP