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摘 要

本次毕业设计主要研究了金属离子，其中包括了碱性金属（Na 、K ）、碱土金属（Ca² 、Ba² ）以及过渡金属（Cr² 、Fe³ 、Co² ）对与褶皱假丝酵母脂肪酶（CRL）水解活性和酯化活性的影响。并对于金属离子的添加方式、金属离子的浓度以及添加量进行优化，寻找反应最优条件。实验的数据证明了金属离子Cu² 、Cr³ 、以及Co² 的加入可以提高脂肪酶的水解活性和酯化活性。对于水解反应来说选用浓度为10 mM的Cu² ，加入0.4 mL酶的水解活性增强。对于酯化反应来说选用浓度为10 mM的Co² 加入0.4 mL反应或选用浓度为10 mM的Cr³ 加入0.6 mL反应均能较好的增加酶的酯化活性。

关键词：脂肪酶 水解活性 酯化活性 金属离子 酶活

Effect of metal ions on the activity of lipase

ABSTRACT

This graduation design is mainly to study the metal ion, including the alkali metals, alkaline earth metals (Na , K ) (Ca² , Ba² ) and transition metal (Cr² , Fe³ , Co² ) with fold candida lipase activity (CRL) hydrolysis and esterification activity. And for the way of adding metal ions, concentration of metal ions and add quantity optimization, search for the optimal reaction conditions. Experimental data proved that the metal ion Cu² , Cr³ , and the addition of Co² can improve the hydrolysis of lipase activity and the activity of esterification. Selection for hydrolysis reaction concentration for 10 mm Cu² add 0.4 mL reaction, enzyme hydrolysis activity of the strongest. chooses for esterification reaction of Co² 10 mm added 0.4 mL reaction or choose Cr³ 10 mm , add 0.6 mL reaction can better increase enzyme activity.

Key words：Lipase; Hydrolytic; Esterification; Metal ions; Enzyme activity

目 录

摘 要 I

ABSTRACT II

第一章 文献综述 1

1.1 课题研究背景 1

1.2 脂肪酶资料 2

1.2.1脂肪酶的简介 2

1.2.2 脂肪酶的来源及性质 2

1.2.3 脂肪酶的催化机制 2

1.2.4脂肪酶的应用 3

1.3 金属离子对酶活性的影响 4

1.4 本课题的研究目的及意义 5

第二章 材料与方法 6

2.1 实验材料 6

2.1.1实验试剂 6

2.1.2实验所需的仪器型号以及生产厂家如表2-2所示。 7

2.2 实验方法 7

2.2.1 脂肪酶水解活性测定方法 7

2.2.2 脂肪酶酯化活性测定方法 8

第三章 实验结果与讨论 11

3.1 不同金属离子对脂肪酶水解活性的影响 11

3.2 金属离子对脂肪酶酯化活性的影响 12

3.3 金属离子的添加方式对脂肪酶活性的影响 13

3.4 金属离子的浓度对脂肪酶活性的影响 14

3.5 金属离子的添加量对脂肪酶活性的影响 15

3.6 金属离子对脂肪酶活性影响的机理 15

第四章 结论与展望 17

4.1 结论 17

4.2 展望及进一步工作的建议 17

参考文献 18

致 谢 20

第一章 文献综述

1.1 课题研究背景

随着化学的理论研究与实际应用的不断发展，化学工业已经与人们的生活息息相关，并且在国民经济的生产和人们日常社会生活中，扮演越来越重要的角色。但是化学工业导致的环境污染等问题使人类自食其果。因此以减少或避免使用和生成任何毒性物质和降低生产过程中能量消耗为目标的绿色化学，已经成为了解决人类生存与发展之间的重要手段之一^[1-3]。

生物催化作为一门新兴技术具有选择性强、反应条件一般不剧烈、催化效率相比于传统催化剂较高等优点。以生物催化替代传统的化学合成可以提高反应底物利用率，简化反应及分离提取步骤，降低能量消耗，从根源上实现绿色化学的目标^[4]。与全细胞催化相比，以酶为基础的生物催化具有底物浓度高、物质和能量传递阻力小、无其它副产物、便于产物分离提取等优势。酶是生物体为催化其体内复杂多样的生理生化过程而进化形成的生物催化剂^[5]，酶的含量极为广泛。即使是微小的单细胞生物，其体内也含有成千上万种酶。化学工业生产过程中的基本反应类型如下（1）氧化还原（2）水解（3）基团转移（4）化合物裂解（5）化合物结构转变以及（6）有机合成。而这些反应用酶均可以进行催化。所以可以预测，只要通过设计合理的反应路线、寻找最优的反应条件，并将各种酶有机组合使用，那么完全可以以生物催化剂催化传统化学反应，制备出人类需要的各种化学品。除此之外，酶还能够催化一些传统化学催化剂无法进行催化或者催化效率较低的反应。因而截止到2016年，实际应用于工业生产过程中的生物催化剂已达到150种以上，并且主要集中应用于食品医药、精细化学品和生物可降解聚合物等高附加值产品的制备。但是，相比于数量巨大、种类繁多的化学工业反应来说，这个数量还是远远不足的。此外由于酶存在结构复杂，游离状态酶相对柔性的结构对环境变化较敏感，常常因为各种不稳定因素导致酶失活；游离的酶往往难与产品分离，使得价格相对较为昂贵的酶不能被重复利用等缺陷，所以目前工业生物催化的成本仍相对较高。因此我们通过将酶的分子结构进行改变，就可以得到结构稳定、活性强，立体选择好、适应能力更强的酶。而这正是目前研究的重点。

1.2 脂肪酶资料

1.2.1脂肪酶的简介

脂肪酶是一类以油脂作为底物的水解酶的总称，其系统名称为三酯酰基水解酶。由于脂肪酶目前有广阔的应用空间，故而已经被广泛的应用在食品的加工、新型生物材料的研发与应用、生物传感器、生物医学以及手性药物拆分等新兴领域^［6］。

1.2.2 脂肪酶的来源及性质

脂肪酶最早是在动物的胰脏中发现的，但是由于纯度不高故而没有直接应用于工业生产。目前人们多用微生物生产脂肪酶。因为它们相比于动物脂肪酶有较宽的pH适应范围、较宽的温度适应范围以及拥有对底物的高度专一等特点，因而作为催化剂进行工业化生产的能力更好。其中的几类代表微生物包括枯草芽孢杆菌、洋葱伯克霍尔德菌以及褶皱假丝酵母等。

虽然脂肪酶的来源不同，但大多数脂肪酶均属于糖蛋白，不同脂肪酶的糖基部分的种类和数量也有所不同，并影响脂肪酶的催化活性

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