微水有机溶剂乳化体系

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微水有机溶剂乳化体系

化学先生 / 2019-08-05

众所周知，在疏水有机溶剂和水混合时，依据水和有机溶剂的比例不同，可以形成“油包水”和“水包油”两种乳化状态。

对酶催化更有意义的是在微量水和大量疏水有机溶剂存在下，形成的“油包水”乳化体系。在这种条件下，酶可以将水捕获形成氢键保持其柔性，在界面上与处于有机相的底物发生反应，生成的产物则保留在有机相中。

为了提高反应效率，必须通过搅拌使体系保持乳化状态，以有利于克服扩散阻力保证含有微量水的酶和含有底物的有机溶剂充分混合，形成最大的反应界面。反应完成以后停止搅拌，酶和微量水从有机相中自然分离出来，产物和未反应的底物保留在有机相中。

大量实验证明，酶在亲水和疏水有机介质中都会降低催化活性，因为有机溶剂要和酶“争夺”水分子，但在疏水有机介质中存在微量水却有利于提高反应的最终产率。

水在有机溶剂中的含量，不但和酶有关也取决于溶剂的性质，特别是水在有机溶剂中的饱和度。常用的有机溶剂主要是烷烃、卤代烃和醚类，水含量可控制在2%以下。

采用醇等极性溶剂，由于要和酶争夺水分子，所需的最低水含量要比疏水有机溶剂高。为了定量地表示有机溶剂中的水含量和酶活性的关系，有人建议用水活度a。作为热力学参数，而不直接用水浓度c。来表示水含量和酶活的关系:

aw =rwCw

式中，rw称为活度系数。在微水有机溶剂体系中，酶的反应活性主要取决于水活度。但在极性有机溶剂中，难以得到水活度aw和酶活性的确切关系，因此应尽可能采用非极性有机溶剂。

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