论文部分内容阅读
酶是具有高度特异性和催化活性的蛋白质。相比化学催化反应,酶催化反应具有条件温和、催化效率高、副产物少等优势。在酶促生物合成与转化领域,保持酶催化剂的活性与稳定性是关键,后者依赖于其存在的微环境。双连续微乳液是油/水(O/W)型微乳液与水/油(W/O)型微乳液相互转变过程中出现的中间过渡相。与液滴型微乳液相比,双连续微乳液因其增溶能力强,界面面积大等独特优势,非常适宜于疏水性底物的酶促转化反应的介质。离子液体(IL)是一种新型溶剂,具有饱和蒸气压低,物理化学性质稳定可调、对许多有机和无机物具有良好溶解能力等特点。与传统分子溶剂相比,离子液体可以被看作是“绿色溶剂”。构建离子液体基双连续微乳液将有助于生物催化及转化过程的绿色化。目前,关于阴离子表面活性剂稳定的疏水离子液体(HIL)基双连续微乳液的报道很少。要构建出相转变温度与酶最适温度接近的阴离子表面活性剂稳定的双连续微乳液,有必要研究相应微乳液体系相行为的组成依赖关系以及增溶酶的微结构依赖关系。为此,本文尝试开展了如下两个方面工作:1.阴离子表面活性剂[Bmim][AOT]稳定的疏水离子液体基微乳液的相行为及其醇效应本文采用T-γ 鱼形相图法,研究了不同 a(油/水比)下H2O/[Bmim][AOT]/[Bmim][PF6]/醇拟三元体系的微乳液相行为及其醇效应。研究发现,当a≤0.500时,所得到的鱼形相图的三相区域较大且鱼形相似。对给定a,温度扫描(由低到高)发现体系先形成上相微乳液,后形成下相微乳液。动态光散射和小角X射线散射技术证实了在较低温度下形成了HIL/W型微乳液,而在较高温度下形成了W/HIL型微乳液。该体系在温度扫描过程中形成的相序与经典的H2O/NaAOT/Oil体系完全相反。在较低温度下,体系形成聚集体的主要驱动力是氢键相互作用;而在较高温度下的主要驱动力可能是疏水相互作用。中长链长的醇对该三元体系的鱼尾叉点坐标有较大影响。与未加醇的三元体系相比,助醇(C4～C8)的加入降低了体系的相转变温度和表面活性剂效率,而随着助醇烷基链长的增加,由于增加的界面刚性使得相转变温度的降低程度减弱。上述结果与传统的H20/NaAOT/Oil体系相比,存在着一些相似性和差异性,这主要取决于HIL、Oil、醇之间相对密度、极性、疏水性。2.阴离子表面活性剂稳定的疏水离子液体基双连续微乳液的构建与增溶酶活性研究在上述研究基础上,本文进一步研究了[Cmmim][PF6]/水(缓冲液)/[Cnmim][AOT]/1-丁醇拟三元体系的微乳液相行为的组成依赖关系,发现随着表面活性剂反离子及疏水离子液体咪唑阳离子上烷基链长的增加,体系的相转变温度及表面活性剂效率降低。由[C2mim][AOT]稳定的[Omim][PF6]基拟三元微乳液体系有较高的表面活性剂效率和适中的相转变温度。用SAXS技术对拟三元体系形成的双连续微乳液的微结构进行了表征,并进一步探究了微结构对增溶漆酶催化性能的影响。结果表明,当a增加,体系微畴尺寸及界面刚性均降低,漆酶的催化效率kcat/Km也随之降低。当表面活性剂含量逐渐增加时,体系微畴尺寸变化幅度不大,但由于表面活性剂含量的增加导致的与漆酶相互作用以及界面刚性的增加,使得体系中漆酶的kcat/Km降低。温度的改变对体系微畴尺寸改变不大,但漆酶催化效率呈现先增加后降低趋势(类似水介质体系),最佳催化效率对应的温度大约在50℃,这一数据明显高于其在水介质体系中的40℃,表明体系双连续微结构的存在有助于提高漆酶的热稳定性。上述研究为构建适宜于漆酶活力表达的可用作导电聚合物模板合成的阴离子表面活性剂稳定的疏水离子液体基双连续微乳液提供了理性指导。