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羰基还原酶和醛酮还原酶对多种芳香酮、脂肪酮、醛以及酮酯都具有优异的催化活力和立体选择性。特别是它们可以催化6-氰基-(5R)-羟基-3-羰基己酸叔丁酯[(5R)-CHOHB)]不对称还原生成光学纯6-氰基-(3R,5R)-二羟基己酸叔丁酯[(3R,5R)-CDHHB]是合成阿托伐他汀钙的关键手性中间体,而阿托伐他汀钙是治疗动脉粥样硬化疾病最有效药物之一。因此羰基还原酶和醛酮还原酶作为高效催化剂具有巨大的应用前景。但是,通过研究发现这两种酶自身的热稳定性较差,在较高温度下和工业环境下,半衰期较短,这制约了其在工业应用上的竞争力。实验首先对醛酮还原酶失活机制进行了研究,通过圆二色谱、荧光光谱和紫外吸收光谱分析方法系统研究了酶失活过程中构象的变化,结果表明产物等条件和温度诱导酶失活机制一样,都存在着酶蛋白的α-螺旋含量减少,β-折叠和无规则卷曲含量增多;疏水基团外露并发生蛋白质的聚集现象,导致酶的二级结构和三级结构改变从而使酶失活。通过酶的失活动力学研究,发现一级失活动力学模型可以精确地描述醛酮还原酶的失活过程。进一步探究了醛酮还原酶的失活因素,发现氧气的存在不会加速酶失活,机械搅拌则会加速醛酮还原酶失活,底物(5R)-CHOHB和产物(3R,5R)-CDHHB都会导致酶失活,且产物的影响更为严重。分别向醛酮还原酶中加入了不同浓度的糖类、盐类和多元醇类等12种化合物,以残余酶活作为指标,结果显示16%甘油、30%海藻糖和12%甘露醇可以很好地提高醛酮还原酶稳定性,加入这三种物质后,30℃,10 h后残余酶活较对照组分别提高了26.4%、21.5%和18.2%。对添加剂提高酶稳定性机制进行光谱学研究,发现稳定剂可以很大程度上减少蛋白质二级结构和三级结构的变化,使酶蛋白保持天然有序的结构,故而增加了醛酮还原酶稳定性。基于对醛酮还原酶失活机制及稳定剂提高酶稳定性机制的认识,采用同样的方法对羰基还原酶稳定性进行了研究,在考察了影响羰基还原酶稳定性因素以后,最终筛选出甘油、氯化钠和海藻糖为羰基还原酶的稳定剂,通过正交实验,确定了20%甘油、30%海藻糖和0.5 mol/L氯化钠为效果最优的复合稳定剂。复合稳定剂对酶的储存稳定性和操作稳定性均有提高作用,4℃环境中复合稳定剂存在情况下,25天后残余酶活比空白酶液残余酶活高27.9%,-20℃条件下,经过90天存储,添加稳定剂酶的残余酶活比空白组要高9.7%。30℃时当酶液中含有20mmol/L(5R)-CHOHB和20 mmol/L(3R,5R)-CDHHB等可以降低酶活力的因素下,添加复合稳定剂,可将酶的半衰期由8.2 h延长至17.3 h。