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  • The effect of thermodynamic properties of solvent mixtures explains the difference between methanol and ethanol in C.antarctica lipase B catalyzed alcoholysis.

The effect of thermodynamic properties of solvent mixtures explains the difference between methanol and ethanol in C.antarctica lipase B catalyzed alcoholysis.

Journal of biotechnology (2015-09-02)
Francesco Sasso, Tobias Kulschewski, Francesco Secundo, Marina Lotti, Jürgen Pleiss
要旨

Kinetic modelling, molecular modelling, and experimental determination of the initial reaction velocity of lipase-catalyzed alcoholysis were combined to study the effect of the alcohol substrate to catalytic activity. The model system consisted of methanol or ethanol at varying concentrations, vinyl acetate as ester substrate 15.2% (v/v), toluene as organic solvent, water at a controlled thermodynamic activity of 0.09, and C. antarctica lipase B as enzyme. For both alcohol substrates, the initial reaction velocity increased sharply at low concentrations and reached a maximum at 0.7% (v/v) for methanol and 2% (v/v) for ethanol. For higher concentrations, the reaction rate decreased to a level of 74% and 60% of the peak value, respectively, due to substrate inhibition. The concentration dependency was described by a kinetic model, including a ping-pong bi-bi mechanism and competitive inhibition by the alcohol, and confirmed previous observations that methanol is more efficiently inhibiting the enzyme than ethanol. However, if the initial reaction velocity was expressed in terms of thermodynamic activity of the two alcohol substrates, the maximum of initial reaction velocity was similar for methanol (a MeOH(max)=0.19) and ethanol (a EtOH(max)=0.21). This was confirmed by molecular modelling which resulted in similar KM (0.22 and 0.19) and Ki values (0.44 and 0.49) for methanol and ethanol, respectively, if expressed in thermodynamic activities. Thus, the experimentally observed difference between methanol and ethanol is not due to differences in interaction with the enzyme but is a consequence of the thermodynamics of the substrate-solvent mixture. For low concentrations in toluene, the activity coefficient of methanol is 40% higher than the activity coefficient of ethanol (γ MeOH=8.5, γ EtOH=6.1).

材料
製品番号
ブランド
製品内容

Sigma-Aldrich
エチルアルコール(純粋), 190 proof, for molecular biology
現在、価格および在庫状況を閲覧できません。
Sigma-Aldrich
メタノール, ACS reagent, ≥99.8%
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Sigma-Aldrich
酢酸エチル, ACS reagent, ≥99.5%
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Sigma-Aldrich
トルエン, ACS reagent, ≥99.5%
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Sigma-Aldrich
塩化リチウム, ACS reagent, ≥99%
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Sigma-Aldrich
メタノール, puriss. p.a., ACS reagent, reag. ISO, reag. Ph. Eur., ≥99.8% (GC)
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Sigma-Aldrich
トルエン, puriss. p.a., ACS reagent, reag. ISO, reag. Ph. Eur., ≥99.7% (GC)
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Sigma-Aldrich
メタノール, Laboratory Reagent, ≥99.6%
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Sigma-Aldrich
エタノール, JIS special grade, ≥99.5%
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Sigma-Aldrich
塩化リチウム, anhydrous, free-flowing, Redi-Dri, ReagentPlus®, 99%
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Sigma-Aldrich
酢酸エチル, puriss. p.a., ACS reagent, reag. ISO, reag. Ph. Eur., ≥99.5% (GC)
現在、価格および在庫状況を閲覧できません。
Sigma-Aldrich
酢酸ビニル, contains 3-20 ppm hydroquinone as inhibitor, ≥99%
現在、価格および在庫状況を閲覧できません。
Sigma-Aldrich
塩化リチウム, anhydrous, free-flowing, Redi-Dri, ACS reagent, ≥99%
現在、価格および在庫状況を閲覧できません。
Sigma-Aldrich
塩化リチウム, for molecular biology, ≥99%
現在、価格および在庫状況を閲覧できません。
Sigma-Aldrich
塩化リチウム, ReagentPlus®, 99%
現在、価格および在庫状況を閲覧できません。
Sigma-Aldrich
メタノール, ACS spectrophotometric grade, ≥99.9%
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Sigma-Aldrich
塩化リチウム, powder, ≥99.98% trace metals basis
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Sigma-Aldrich
塩化リチウム 溶液, 8 M, for molecular biology, ≥99%
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Sigma-Aldrich
メタノール, ACS reagent, ≥99.8%
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Sigma-Aldrich
メタノール, BioReagent, ≥99.93%
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Sigma-Aldrich
メタノール, Absolute - Acetone free
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Supelco
酢酸ビニル, analytical standard
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Sigma-Aldrich
メタノール, JIS special grade, ≥99.8%
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Sigma-Aldrich
エタノール, SAJ first grade, ≥99.5%
現在、価格および在庫状況を閲覧できません。
Sigma-Aldrich
トルエン, ACS reagent, ≥99.5%
現在、価格および在庫状況を閲覧できません。
Sigma-Aldrich
トルエン, Laboratory Reagent, ≥99.3%
現在、価格および在庫状況を閲覧できません。
Sigma-Aldrich
エチルアルコール(純粋), 190 proof, ACS spectrophotometric grade, 95.0%
現在、価格および在庫状況を閲覧できません。
Sigma-Aldrich
メタノール, ACS reagent, ≥99.8%
現在、価格および在庫状況を閲覧できません。
Sigma-Aldrich
メタノール, SAJ first grade, ≥99.5%
現在、価格および在庫状況を閲覧できません。
Sigma-Aldrich
トルエン, anhydrous, 99.8%
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