枯草桿菌蛋白酵素在有機合成反應之應用及其在乙醇中特殊性質之研究

Abstract

Alcalase 是枯草桿菌蛋白酵素的其中一種，為自 Bacillus lichenifomis 菌株篩選得到的鹼性蛋白水解酵素。由於價格便宜，取得容易，再加上具有很廣泛的專一性（Specificity ) ，特別是對於胺基酸基質具有比較多的選擇性（ Selectivity ) ，因此，利用其高效率之蛋白質水解能力在工業上被普遍的應用來充當去汙劑、清潔劑。 有鑑於酵素應用於有機合成之範疇日益廣泛。故吾人致力於探討酵素在有機溶劑中的性質及其應用。而由本人這兩年的研究結果得知： ( l ) 應用枯草桿菌蛋白酵素，可以很簡便的製備帶有同位素的單一光學胺基酸且其純度極高 。 (2) 枯草桿蛋白酵素在三級丁醇中，對 N 端未保護的胺基酸酯也具有相當高的鏡像選擇性。則基於產物（ L 型胺基酸）的低溶解度，使純化步驟可直接以簡單方便的離心方式達成。 ( 3) 應用枯草桿蛋白酵素能夠有選擇性的將消旋胺基酸酯中的 D 型異構物與另一 N 端保護的 L 型胺基酸酯形成雙勝汰。此合成過程不但速率快，產量高又不必擔心會有內消旋或副反應的發生。

(4) Alcalase 與 subtilisin Carlsberg酵素活性確實會因無水乙醇中含水量的增加而加快。 ( 5 ) Alcalase 與subtilisin Carlsberg 確實會溶於無水乙醇中，且其溶解度會隨著無水乙醇中水份的增加而增加。

(6) 溶解於無水乙醇中的 Alcalase 與 subtilisin Carlsberg 在放置 150 時後，仍存有 10 ％以上的酵素活性。 懸浮在無水乙醇中的Alcalase 與 subtilisin Carlsberg 其半生期分別為42時及20小時。 離心後位於澄清液中的 Alcalase ，當其靜置在含有不同水份的乙醇溶液中時，酵素穩定度會隨著水的含量增加而越愈差。 離心後位愈沈澱物中的 Alcalase ，當其靜置在含有不同水份的乙醇溶液中時，酵素活性似乎與水的含量並沒有關聯。 ( 7 ) 在有機溶劑系統中滴定酵素活性中心數目是可行的。

( 8 ) 經由分光光度計及氣相層析儀的分析結果，得知 Alcalase 酵素分子表面並沒有一層水膜而 subtilisin Carlsberg 酵素分子表面卻需要一層水膜來維持其催化活性。 ( 9 ) 經由鏡像選擇性的分析及 Km , Kcat 比值的大小，再配合上光散射儀器的數據結果，吾人確知酵素在有機溶劑中與在緩衝液中的三級結構可以說是相同的。