[发明专利]一种功能化离子液体修饰的脂肪酶及其修饰方法

说明书

技术领域

本发明属于生物催化技术领域，涉及一种功能化离子液体修饰的脂肪酶及其修饰方法。

背景技术

酶是一种特殊的催化剂，在温和的条件下能催化多种反应，以酶为核心的生物技术产业是当今世界备受关注的产业之一(Selection and evolution of enzymes from partially randomized non-catalytic scaffold.Nature，2007，448，828-831.)。未来5年全球工业酶市场将以年均6.3％的速度快速增长，到2013年仅酶产品市场份额将达到70亿美元，市场潜力巨大。脂肪酶(EC3.1.1.3)是工业生产应用中一种常用的、重要的酶，能够在油水界面上催化酯水解或醇解、酯合成、酯交换及立体异构拆分等有机合成反应，在食品、饲料、洗涤、生物能源(生物柴油)、药物手性拆分等传统工业领域应用十分广泛(Lipases for biotechnology.Curr.Opin.Biotechnol.，2002，13，390-397.)。

当前关于酶改造的主流方法包括(1)采用基因突变或定向进化改造脂肪酶，获得高的催化性能；(2)固定化技术；(3)化学修饰，一般包括：小分子(醛、脂肪酸)、大分子(葡聚糖)、双功能交联剂(乙二胺)等的修饰，其中聚乙二醇(PEG)是使用最广泛的一种修饰剂。

离子液体可以通过改变阴阳离子的结构来改变离子液体的亲水性、疏水性、黏性、熔点、密度等性质，设计合成具有适合某种反应或分离特殊需求的离子液体，因此，离子液体也被称“可设计性溶剂”；同时，离子液体由于具有对环境友好的特性又被称为“绿色”溶剂，已经在有机合成、分离过程、材料合成、催化等领域得到广泛应用(Catalysis in Ionic Liquids.Chem.Rev.，2007，107，2615-2665.)。

但是，目前离子液体在酶催化反应中基本上都是作为反应介质使用，其使用量大，成本高。近些年来，专利JP2009207492、JP2009203454、WO2008090156、CN101225427等利用功能化离子液体的“绿色”溶剂和“可设计性溶剂”性质，简化了产物分离的过程，提高了酶的稳定性或者活性，但是同样遇到了离子液体用量过大，不适宜工业化生产的问题。

虽然通过化学修饰的方法能够简便、快速的强化酶的催化性能、改变酶学性质，但从这几年的发展趋势中可以看出，化学修饰的相关研究趋于停滞，其主要原因是相关研究一直停留在传统化学修饰剂，不能满足酶分子改造修饰剂多样性的需求。

有研究报道(Ionic Liquid-Inspired Cations Covalently Bound to Formate Dehydrogenase Improve its Stability and Activity in Ionic Liquids.ChemCatChem.，2011，3，875-882.)使用羰基二咪唑作为活化剂连接甲酸脱氢酶与含羟基的功能化离子液体，但酶修饰反应时间长达24h，且使用二甲亚砜做溶剂对酶的活性影响较大。本课题组邹彬等使用功能化离子液体修饰载体，寻找合适的载体来固定化酶使得酶活及稳定性提高。整个过程包括：载体的制备，离子液体合成，离子液体修饰载体，然后再对酶进行固定化，反应的周期长，操作复杂，离子液体与酶的结合方式是通过静电力及氢键相结合。对比于其特征是对载体的改性，本发明的特征是基于酶分子本身的修饰改性，是一种完全不同的方式，操作简单、方式灵活、周期短，其目的均在于提高酶的活性及稳定性。

发明内容

本发明的目的是针对现有技术的上述不足，提供一种功能化离子液体修饰的脂肪酶。

本发明的另一目的是提供该功能化离子液体修饰脂肪酶的方法。

一种功能化离子液体修饰的脂肪酶，所述的功能化离子液体修饰的脂肪酶是通过如下任意一种方法使功能化离子液体的有机官能团与脂肪酶的氨基酸残基通过共价结合得到的：

方法I：将含羧基的功能化离子液体、N-羟基琥珀酰亚胺(NHS)与1-(3-二甲氨基丙基)-3-乙基碳二亚胺盐酸盐(EDC·HCL)按1∶1∶1-3的摩尔比溶于吗啉乙磺酸(MES)，在25～35℃条件下反应1-2h进行活化，将活化后的功能化离子液体与脂肪酶按摩尔比200-1000∶1在0-4℃混合反应2-8h；