离子液体是指在室温或接近室温下呈液态的，完全由阴阳离子组成的盐，它具有液体范围宽、熔点低、溶解性强、溶解范围广、电导率高、蒸汽压非常小、不挥发、较高的热稳定性、化学稳定性等特点；此外，可以通过改变阴阳离子的结构来改变离子液体的亲水性、疏水性、黏性、熔点、密度等性质，设计合成具有适合某种反应或分离特殊需求的离子液体，因此离子液体也被称”可设计性溶剂”；离子液体由于具有对环境友好的特性又被称为”绿色”溶剂，目前已经在有机合成、分离过程、材料合成、催化等领域得到广泛应用^[1-2]。

脂肪酶（EC3.1.1.3）即三酰基甘油酰基水解酶，以其高选择性、高稳定性、反应条件温和，不需要辅酶等优良特性而成为一种重要的、应用广泛的工业用酶，在工业有机合成酶品种中已占到40%以上，能够催化水解、酯化、转酯化、醇解、氨解和脂类的逆向合成等系列反应^[3-4]。猪胰脂肪酶（porcine pancreas lipase, PPL）是一类常见的、廉价的动物脂肪酶，分子质量在45KD-50KD之间，已广泛应用于食品、皮革、化妆品、医药、洗涤剂、畜牧业等许多领域中，特别是在油脂化工和有机合成工业中。猪胰脂肪酶作为一种天然酶, 随着它在工业上的广泛应用, 其催化活力不高, 易失活等缺点愈显突出,极大地限制了猪胰脂肪酶在工业上的规模化应用。因此，对猪胰脂肪酶进行分子改造以强化其催化性能，为工业应用提供活性更高、选择性更专一、稳定性更好、环境耐受性更强的新酶品种，使其适应工业生产过程的要求，具有重要的实际应用价值^[5]。

离子液体近年来在生物催化领域的应用越来越广泛，脂肪酶、蛋白酶、糖苷酶、醇氰酶、氧化还原酶等多种酶都在离子液体中显示出了很好的稳定性。在离子液体中酶催化的区域、对映体选择性往往都有所增加，尤其作为高极性底物的酶催化反应介质，离子液体显示出了巨大的潜力^[6]。de Diego等^[7]比较了CAL、疏棉状嗜热丝胞菌脂肪酶（TLL）、米赫根毛霉脂肪菌脂肪酶（RML）在己烷与不同的ILs中的催化效率，结果表明，与己烷相比这三种酶在ILs中转酯活力分别提高1.5、6.1、1.4倍。Yuan^[8]分别研究了脂肪酶CRL在[BMIM][PF₆]和正己烷中的稳定性，发现将酶保存于[BMIM][PF₆]中60天后其剩余活性比初始值提高了2.5倍，而在正己烷中保存2天后其剩余活性仅为原来的60%，保存60天后酶活性全部丧失。但是，目前离子液体在脂肪酶催化反应中并不是完美无缺的。如南极假丝酵母脂肪酶（CALB）在[C₄mim] 基于的离子液体中阴离子为[PF6]^-和[BF4]^-能保持活力但是换成[Cl]^-或者[ac]^-则会失活，原因是发生聚集，而在水中则不会^[9]。PPL在疏水性更强结构更复杂的离子液体[BMIm][NTf2]中能保持酯交换活力而在更常用的[BMIm][PF6]中反应速率很低^[10]。因而需要对酶进行分子改造，进一步提升酶在离子液体中的活性及稳定性。

目前脂肪酶分子改造的方法主要包括理性设计、定向进化等分子生物学手段和化学修饰、固定化等体外修饰方法。分子生物学手段尽管在脂肪酶分子改造中的应用十分广泛，但其仍然存在不足之处^[11-12]。化学修饰具有廉价、周期短、实验室可行、容易创造新型的酶学性质等优点，是对脂肪酶进行分子改造的一种重要手段。虽然化学修饰猪胰脂肪酶已经取得了一定的研究进展，但修饰剂仍然局限于氨基酸、酸酐等常用修饰剂的研究。本课题组^[13-15]以各种咪唑类离子液体（侧链带不同链长的烷基、氨基、羧基等官能团，及不同的阴离子BF₄^-，PF₆^-以及氨基酸）对介孔材料表面进行化学修饰，所得到的新型固定化载体材料用于猪胰脂肪酶（PPL）、洋葱伯克霍尔德菌脂肪酶（BCL）等各种酶的吸附、共价交联、聚集包被固定，有效地提高了固定化效率，显著地提升了酶的活力及稳定性。最近，Doum#232;che等^[16-17]又提出了采用离子液体修饰酶的新型化学修饰方法，他们用含羟基的咪唑、吡咯等离子液体修饰甲酸脱氢酶，修饰酶的活性和稳定性得到了显著提升。这些研究结果给了我们很好的启示，若将其用于脂肪酶的化学修饰将可能有意想不到的效果。

本课题拟通过使用多种功能化的离子液体修饰猪胰脂肪酶，一定程度上改变维持猪胰脂肪酶空间结构的作用力，影响酶活性中心的结构，研究修饰酶在不同的离子液体体系中对硝基苯酚棕榈酸酯的活性及热稳定性，并与游离酶进行比较，通过三硝基苯磺酸法测定修饰酶的平均修饰度，并通过紫外光谱、荧光光谱、圆二色谱对修饰酶的酶学性质变化的机制作出初步解析。

参考文献

[1] Mourad Bekhouche, Bastien Doumeche, Loic J. Blum. Chemical modification of stem bromelain with anhydride groups to enhance its stability and catalytic activity [J]. J Mol Catal B-Enzym., 2010, 65(7): 73-78.

[2] Muhammad Moniruzzaman, Noriho Kamiya, Masahiro Goto. Activation and stabilization of enzymes in ionic liquids [J]. Org. Biomol. Chem., 2010, 8(2): 2887-2899.

[3] Burckhard Seelig, Jack W. Szostak. Selection and evolution of enzymes from partially randomized non-catalytic scaffold [J]. Nature, 2007, 448(7155): 828-831.

[4] Gaowei Zheng, Jianhe Xu. New opportunities for biocatalysis: driving the synthesis of chiral chemicals [J]. Curr. Opin. Biotechnol., 2011, 22(6): 784-792.