[发明专利]一种类细胞多相乳液光酶体系催化油脂水解脱羧的方法

说明书

本发明属化学生产和化学合成领域，公开了一种类细胞多相乳液光酶体系催化油脂水解脱羧的方法。向脂肪酶液中加入可溶性盐、聚合物和/或亲水醇、脂肪酸光脱羧酶和油脂，配成类细胞多相乳液体系；或者将可溶性盐、聚合物和/或亲水醇、脂肪酸光脱羧酶和脂肪酸混合均匀配成类细胞多相乳液体系；类细胞多相乳液体系于搅拌条件下，蓝光照射下进行酶催化反应，反应结束后，加入乙酸乙酯萃取，静置或离心至分为三层，收集上层液产物为水解及脱羧后产物。脂肪酶可催化甘油酯的深度水解，脂肪酸光脱羧酶催化游离脂肪酸的脱羧，可实现反应快速、智能控制的同时，解除底物抑制，建立一种高效、可控、酶易回收且产物可同步分离的新型多酶联用催化体系。

技术领域

本发明属于化学生产和化学合成领域，涉及到酶的分离与应用技术，具体涉及一种类细胞多相乳液光酶体系催化油脂水解脱羧的方法。

背景技术

烷(烯)烃类是在化学生产和化学合成中具有重要角色的化合物、属于不可再生资源，短期内只能通过开采石油和天然气的方式获得。石油作为非可再生资源，其储量十分有限。传统烷(烯)烃制备的方法一般是采用金属离子催化剂、在高压、H₂的条件下生成。与传统化学催化相比较，酶催化具有低能耗、低污染、反应条件温和、选择性高等优点，但需要借助昂贵的NADPH供能。近年来，Beisson及其团队从单细胞绿色小球藻变异菌株NC64A中发现一种以光供能脂肪酸光脱羧酶(CvFAP)(Beisson,F.Science.2017,357,903-907.)以该酶催化为主导，偶联脂肪酶催化技术在蓝光的照射下催化油脂水解脱羧生成相应的烷烃或烯烃，只需简单的光供能，在提高产率、降低催化成本、减少污染排放等方面展示了突出优势，是绿色化学和催化领域最具前景的方向之一。酶催化反应和脂肪酸脱羧反应又是目前全球关注的研究热点，是实现石油替换燃油、废弃资源高值化利用的重要途径。

脂肪酸光脱羧酶是一种只依赖于光催化的生物酶，其反应过程必须有光的存在，因此体系的透光是限制其应用的关键因素，而传统的固定化载体催化体系透光性均较差，限制了脂肪酸光脱羧酶的固定化，因而尚未报道有效回用该酶的固定化方法。级联反应与之配套的脂肪酶是一种界面酶，需要有大的界面面积才能发挥其有效催化效率，目前大部分的催化体系均难于能同时满足两种特殊酶的催化需求(高的透光性及催化界面)，亟需跳出传统思维，构建与之配套的新型催化体系。

发明内容

为解决上述问题，本发明的目的是提供一种类细胞多相乳液光酶体系催化油脂水解脱羧的方法，将脂肪酶和脂肪酸光脱羧酶CvFAP同时加入到多相乳液体系中，共表达在一个宿主系统中进行共固定化，脂肪酶催化甘油酯的深度水解，脂肪酸光脱羧酶CvFAP催化游离脂肪酸的脱羧，将天然/废弃油脂转化为烷(烯)烃，为开发新一代生物燃料合成技术提供了新的思路。

为达到上述目的，本发明采用的技术方案如下：

一种类细胞多相乳液光酶体系催化油脂水解脱羧的方法，包含以下步骤：

(1)类细胞多相乳液体系的制备

向脂肪酶液中加入可溶性盐、聚合物和/或亲水醇、脂肪酸光脱羧酶和油脂，配成类细胞多相乳液体系；

或者将可溶性盐、聚合物和/或亲水醇、脂肪酸光脱羧酶和脂肪酸混合均匀，配成类细胞多相乳液体系；

(2)将类细胞多相乳液体系于搅拌条件下，在蓝光照射下进行酶催化反应，反应结束后，加入乙酸乙酯萃取，静置或离心至分为三层，从上自下依次为上液层、中液层和下液层，收集上层液产物，为水解及脱羧后产物。

优选地，步骤(1)所述可溶性盐、聚合物和/或亲水醇、油脂、脂肪酸光脱羧酶与脂肪酶质量比为(0.1-20)：(0.1-20)：(0.1-10)：(0.001-20)：1；

或者步骤(1)所述可溶性盐、聚合物和/或亲水醇、脂肪酸光脱羧酶与脂肪酸质量比为(0.1-20)：(0.1-20)：(0.002-20)：1。