非离子表面活性剂对酶促定向油脂酯交换行为的调控规律及机理

酶促定向油脂酯交换是制备功能性结构脂的重要方法，也是油脂酯交换的研究重点。定向油脂酯交换是在sn-1,3位选择性脂肪酶催化下进行的微水相界面反应，酶的催化行为受多种因素的影响，酶分子的表面性质也会影响其催化行为。本项目在前期研究的基础上，采用非离子表面活性剂（Span，Tween和蔗糖酯）对选择性脂肪酶进行修饰，以改善其表面性质；分析修饰前后脂肪酶活力、表面性质的变化，酶促酯交换过程中甘三酯成分及脂肪酸组成、甘油酯组成、甘三酯脂肪酸立体分布，研究非离子表面活性剂对脂肪酶催化活性及表面性质，酶促定向酯交换过程中的热力学及动力学性质、脂肪酶对脂肪酸选择性、酰基位移和副产物生成量等催化行为的影响，揭示非离子表面活性剂对脂肪酶表面性质及酶促定向油脂酯交换行为的调控规律及机理，为酶促定向油脂酯交换的调控提供依据。

采用非离子表面活性剂（司盘、吐温和蔗糖酯）在乙醇溶液和水溶液中对猪胰脂酶进行修饰，并对修饰条件进行了优化，进而研究了猪胰脂酶和修饰猪胰脂酶催化酯交换的行为。在催化酯交换过程中，修饰猪胰脂酶在40℃-70℃间具有较高的催化效率，猪胰脂酶在50℃-70℃具有较好的催化效率，但较修饰猪胰脂酶的催化效率低的多；修饰猪胰脂酶催化酯交换过程中的酰基位移明显下降；修饰作用对猪胰脂酶催化酯交换过程中脂肪酸的选择性会有一定程度的改变。动力学研究显示，修饰猪胰脂酶催化酯交换的平均速率常数是猪胰脂酶的3-10倍。热力学研究表明，猪胰脂酶经修饰后其催化酯交换反应的活化能(Ea)、吉布斯自由能(△G≠)、焓(△H≠)和熵(△S≠)都有不同程度的减小。这些可能是非离子表面活性剂与酶蛋白分子间通过疏水和亲水相互作用改变了酶蛋白分子的表面性质，从而改善了酶的催化行为。