muts型重组毕赤酵母表达解脂耶氏酵母脂肪酶lip2的研究.docx

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1 文献综述
脂肪酶的概述
脂肪酶(lipase,),又称为甘油三酯水解酶,是广泛存在于自然界的一类水解酶,在动物、植物、微生物普遍存在。大多数工业用脂肪酶来源于微生物[1], 因为微生物脂肪酶来源更加广泛,并且拥有其特有的优势。
脂肪酶是一类特殊的酯键水解酶,主要水解由甘油和长链脂肪酸形成的甘油三酯[2],不同于同样普遍存在于自然界的酯酶,它具有其显著的反应特征。它是一种界面酶,只能在油水界面上才能水解酯类,对于水溶性的底物并不发生反应[3]。正是由于这一显著特点,“界面酶学”的概念才得以提出并得到迅猛发展,同时也促进了“非水酶学”的研究[4]。但是其界面催化的机理还没有完全研究清楚,还有待用进一步的研究。
脂肪酶是能够催化水解、酸解、醇解、***解、酯化、转酯、酯交换等多种化学反应的生物催化剂,具有化学选择性、立体选择性、位点选择性和底物专一性等特点[5]。作为一种水解酶,脂肪酶具有广泛的用途,并且具有广阔的工业应用前景,随着研究的深入,其应用已经深入到了食品,药品,饮料,化妆品,风味酯,精细化工、环境修复等领域[6-9]。
脂肪酶的应用
由于脂肪酶特殊的催化特性,使得它在众多领域应用十分广泛。
生物柴油合成中的应用
全球能源短缺,而全球对能源的需求却日渐增加,并且污染问题日益严重,加快清洁能源的研究早已提上了日程。与传统能源相比,生物柴油具有其不可比拟的优点,作为一种替代能源,它已经成为了当下研究的一个热点。随着其生产手段的日趋成熟以及研究的不断深入,其生产成本逐渐下降,并且随着生产和应用技术难
点不断取得突破,生物柴油的的产量和用量每年都呈递增的趋势。
生物柴油(biodiesel)是油脂与短链醇经酯交换反应而得的脂肪酸单烷基酯[10]。它具有环保无污染,可再生,可降解,安全性高,性能高效等优点[11],可以有效缓解石化能源的短缺及其造成的环境污染,并缓解全球的气候变暖。而我国作为全球第二大石油消费国,生物柴油的广泛应用,对我国可持续发展战略有重大的意义。
生物柴油的生产方法主要有酯交换法、超临界法、工程微藻法等。但是超临界法和工程微藻法正处于实验室研究阶段,尚有很多问题需要解决。目前应用最为广泛的为酯交换法制备生物柴油,因为其适合大规模生产。而酯交换法又分为化学法和生物酶法,其中化学法为在强酸或强碱条件下使油脂与短链醇发生酯交换反应, 生物酶法为利用脂肪酶催化油脂与短链醇发生酯交换反应。但是化学法存在着工艺复杂、对原料要求高、产物不易回收、环境污染大等缺点。生物酶法具有无三废、环保、操作简便等无可比拟的优点[12],所以采用生物酶法制备生物柴油,可以有效缓解环境污染问题。
目前国内外用于催化制备生物柴油的脂肪酶主要有酵母脂肪酶、根霉脂肪酶、假单胞菌脂肪酶、猪胰脂肪酶等[13],其中一少部分已经实现了商业化,如Novozym 435 等。利用脂肪酶催化产生生物柴油的得率一般都大于70%,合适的方法甚至可以使其得率达到90%以上。例如采用分步添加甲醇法,以Novozym 435为催化剂,其油脂转化率达到95%以上[14]。本实验室开发了一种固定化PS脂肪酶的制备方法,该固定化脂肪酶的催化活力和操作稳定性都很好,其催化生产生物柴油的转化率达到了97% 以上,并可重复利用200批次,目前已申请专利(专利号:ZL )[15]。
手性化合物制备中的应用
手性化合物在医药、农药、新材料等行业中应用广泛,尤其在医药行业其具有重要的地位。手性化合物的制备的方法有物理法、化学法和生物酶法,而酶法进行手性化合物的制备具有明显的优点,例如副产物少、环境污染小等[16],更适合进行大规模生产。
在酶法制备手性化合物中,又分为酶