第10卷第6期 2010年12月
过程工程学报
The Chinese Joumal of Process Engineering
咪唑和吡啶离子液体对青霉素酰化酶催化性能的影响周华从1，李伟"，高红帅，贾连伟，杨良嵘，徐芃12，刘会洲(1.中国科学院过程工程研究所绿色过程与工程实验室，北京100190；2.中国科学院研究生院，北京100049)
Vol.10 No.6 Dec.2010
摘要：采用两步法合成并表征了阳离子不同的咪唑型和吡啶型离子液体[Camim]BF4，[Crmim]BF4，[C4pyrJBF，和[CpyrJBF4，并将其应用于固定化青霉素G酰化酶(ImPGA)催化分解青霉素G钾盐的反应，考察了阳离子对酶活性、稳定性、动力学的影响，及ImPGA在不同离子液体中酶活性受底物(青霉素G钾盐)抑制情况。结果表明，ImPGA在[Cpyr]BF4,[Capyr]JBF4和[Crmim]BF。中活性依次降低，在亲水性较强的[Cemim]BF,中易失去活性，其在3种离子液体中37C下保存30min活性没有降低，米氏常数K.依次为752.15,160.57和62.74mmol/L，最大反应速率V依次
为0.204,0.042和0.024mmol/(gmin)：底物浓度为26.85~295.32mmol/L时酶活性不受底物抑制关键词：青霉素酰化酶；离子液体；活性；稳定性；动力学
中图分类号：TQ426.97 1前言
文献标识码：A
文章编号：1009-606X(2010)06-1181-06
在传统非水介质(有机溶剂)中易失活的缺点；(2)由于离
随着医药行业的发展，我国对抗生素的需求量日益增加[，青莓素酰化酶(PenicillinAcylase，PA，EC 3.5.1.11)是生产抗生素必不可少的一类工业用酶，它可以分解青霉素进而获得重要的医药原料6-氨基青毒烷酸(6-APA)工业上经常使用固定化青霉素G酰化酶(Immobilized Penicillin GAcylase,ImPGA)以便酶多次回收利用.目前，青霉素酰化酶分解青霉素通常以水为反应介质，但在反应中存在以下问题：(1)在青莓素浓度较高时，由于受到底物和水解产物6-APA的双重抑制，酶活性会降低[2)，另一方面，副产物苯乙酸(PAA)会改变反应体系的pH，进而降低酶活性和稳定性[3),(2)以水为反应介质不利于产物的分离纯化，对连续生产造成一定困难，有机溶剂也常被用作酶催化反应介质围，但其有很大的挥发性，易污染环境.同时，传统有机溶剂对酶结构有影响，限制了酶的活性和选择性[4,5]
近年来，离子液体作为一类新型绿色有机溶剂，吸引了越来越多研究者的关注(6-)，离子液体是一种在室温或近室温下呈液态的有机熔融盐，与传统有机溶剂相比，离子液体具有低(或无)挥发性、结构可设计性、性质可调性等独特优点[例，因此被广泛用于有机合成[10,]、分离科学[12-14]、电化学[15]等领域，其中，一个重要应用就是充当酶催化反应介质(16)，离子液体中生物催化反应的研究开创了非水溶剂催化反应新领域.离子液体中酶催化反应有以下优点(5)；(1)通过选择合适结构的离子液体，可增加酶在其中的活性和稳定性，从而克服了酶
子液体具有结构“可设计”性，因此可通过控制其结构获得极性、亲疏水性、粘度等性质不同的离子液体，以满足不同生物催化剂的需要：(3)离子液体具有比传统有机溶剂低得多的蒸汽压，一般离子液体没有挥发性，因此便于反应产物分离，避免了环境污染，也有利于离子液体的回收利用
由于离子液体具有上述优点，Basso等[用离子液体作为青霉素酰化酶催化反应介质，研究了阴阳离子对酶活性和稳定性的影响。目前对青霉素酰化酶在离子液体中催化性能的研究多集中在阴离子种类及咪唑型阳离子烷基链长度的影响等方面[18,19，而针对不同种类离子液体对ImPGA影响的对比研究相对较少.本实验选择合成了味唑型和吡啶型离子液体1-丁基-3-甲基咪唑四氟硼酸盐([CmimJBF4)、1-庚烷基-3-甲基咪唑四氟硼酸盐([Cmim]BF4)、N-丁基吡啶四氟硼酸盐([C4Pyr]BF4) 和N-庚烷基吡啶四氟硼酸盐([Cpyr]BF4).通过ImPGA 分解青霉素G钾盐的反应，考察了咪唑型和吡啶型阳离子对酶的活性、稳定性、反应动力学(米氏常数K.和最大反应速率V)等方面的影响：由于底物(青霉素G钾盐)对青霉素酰化酶活性的抑制作用是影响动力学的重要因素，因此本研究还考察了ImPGA在不同底物浓度
下的活性变化 2实验 2.1原料与试剂
固定化青霉素酰化酶(258U/g，浙江顺风海德尔公
收稿日期：201009-17，修回日期：2010-11-15
基金项目：国家重点基础研究发展规划(973)基金资助项目(编号：2007CB613507)
作者简介：周华从(1982-)，男，安徽省亳州市人，硕士研究生，化学工艺专业；刘会洲，通讯联系人，Tel:010-62554264,E-mail:hzliu@home.ipe.ac.cn 万方数据