酶催化的特點(diǎn)更加符合現(xiàn)代化社會對于綠色、環(huán)保的要求，酶催化具有高效性、專一性和溫和性。然而，由于大多數(shù)的酶是蛋白質(zhì)，對于溫度、pH值等條件十分敏感，容易變質(zhì)導(dǎo)致酶失活，因此酶催化的反應(yīng)對于pH控制精度、靈敏度要求較高。以下是對綠色、高效的酶催化反應(yīng)的pH控制的詳細(xì)分析
一、pH對酶催化反應(yīng)的影響
影響酶活性：酶在最適pH范圍內(nèi)表現(xiàn)出活性，大于或小于最適pH，都會降低酶的活性。這主要表現(xiàn)在兩個(gè)方面：一是改變底物分子和酶分子的帶電狀態(tài)，從而影響酶和底物的結(jié)合；二是過高或過低的pH都會影響酶的穩(wěn)定性，進(jìn)而使酶遭受不可逆破壞。
影響反應(yīng)收率：許多酶催化反應(yīng)最后收率不高，可能都是隨著反應(yīng)進(jìn)行，體系的pH值發(fā)生變化而未及時(shí)糾正導(dǎo)致。
影響產(chǎn)物構(gòu)型：有些酶催化后的產(chǎn)物甚至只有單一的構(gòu)型，如果pH控制不當(dāng)，可能導(dǎo)致生成外消旋產(chǎn)物或其他非目標(biāo)產(chǎn)物。
二、pH控制方法
緩沖液法：傳統(tǒng)的pH控制方法是配制緩沖液，使反應(yīng)體系的pH值穩(wěn)定在一定范圍內(nèi)。然而，緩沖溶液存在有效緩沖范圍，并且大量緩沖溶液和反應(yīng)體系存在一定的離子效應(yīng)。
pH自動(dòng)控制加液系統(tǒng)：該系統(tǒng)能夠?qū)崟r(shí)檢測反應(yīng)體系的pH值，并根據(jù)設(shè)定的目標(biāo)pH值自動(dòng)調(diào)整加酸或加堿的量，從而確保反應(yīng)體系的pH值始終維持在設(shè)定范圍內(nèi)。這種方法具有精度高、穩(wěn)定性好、操作簡便等優(yōu)點(diǎn)。例如，SC-100A pH自動(dòng)控制加液系統(tǒng)就是一款集pH值實(shí)時(shí)在線或靜態(tài)控制、測量與自動(dòng)加酸、加堿調(diào)整于一體的新型自動(dòng)化控制設(shè)備。它廣泛應(yīng)用于高等院校、科研院所實(shí)驗(yàn)室、中試車間以及工業(yè)生產(chǎn)流程中特定pH溶液的配制和調(diào)節(jié)。
三、應(yīng)用實(shí)例
在實(shí)驗(yàn)室重現(xiàn)的文獻(xiàn)實(shí)例中，反應(yīng)是3,5-二羰基己酸叔丁酯被選擇性地還原為（R）-3-羰基-5-羥基己酸叔丁酯。該酶催化反應(yīng)體系會變得越來越酸，隨著反應(yīng)的進(jìn)行，體系內(nèi)pH會不斷下降。如果不及時(shí)中和掉生成的酸，可能會引起酶的失活，導(dǎo)致反應(yīng)無法繼續(xù)進(jìn)行，或者反應(yīng)物繼續(xù)反應(yīng)但生成外消旋產(chǎn)物。采用pH自動(dòng)控制加液系統(tǒng)（如EasyMax & SevenExcellence組合）可以實(shí)現(xiàn)實(shí)時(shí)pH反饋控制。在全自動(dòng)加料泵中加入5%的氫氧化鈉水溶液，設(shè)定目標(biāo)pH值為6.9。體系開始反應(yīng)后，pH一旦低于預(yù)設(shè)值6.9，便會根據(jù)pH變化速率自動(dòng)滴加適量的堿來中和生成的酸。結(jié)果表明，pH值一直被有效地控制在6.85~6.95之間，保障了酶的有效催化活性以及酶催化反應(yīng)的順利進(jìn)行。
綜上所述，綠色、高效的酶催化反應(yīng)需要精確的pH控制。通過采用先進(jìn)的pH自動(dòng)控制加液系統(tǒng)可以實(shí)現(xiàn)對反應(yīng)體系pH值的實(shí)時(shí)監(jiān)測和精確控制，從而確保酶催化反應(yīng)的順利進(jìn)行并提高產(chǎn)物的質(zhì)量和收率。
