基于低共熔溶剂构建缺陷型Zr-MOF固定化酶高效转化人参皂苷Rb1 为稀有人参皂苷CK的研究

　　针对传统Zr-MOF合成环境不友好、传质受限及稀有人参皂苷CK产量不足的问题，研究人员创新性地采用胆碱基低共熔溶剂(DES)快速构建缺陷型球形UNP-66载体，通过戊二醛共固定蜗牛酶(Sna)和β-糖苷酶(β-G)，获得酶载量达158 mg/g的复合催化剂。该材料在77.23%的CK转化率下保持优异稳定性，6次循环后仍保留72.82%活性，为绿色制备高价值天然产物提供新策略。

　　

人参作为传统中药材，其核心活性成分人参皂苷经肠道菌群代谢生成的稀有皂苷（如CK）具有更强的生物利用度和药理活性。然而，天然人参中CK含量极低，难以满足临床需求。目前酶催化转化法虽效率高，但传统载体材料存在合成过程污染大、传质效率低等问题。金属有机框架(MOF)材料因其可调控的孔道结构和表面官能团成为理想载体，但常规合成方法需使用有毒有机溶剂，且完美晶体结构反而会限制底物扩散。

针对这一矛盾，来自陕西大学的研究团队创新性地采用胆碱基低共熔溶剂(DES)替代传统溶剂，以丙酸为调节剂，仅用6小时就成功制备出缺陷数达0.7719的球形UNP-66材料。这种缺陷工程策略不仅加速合成过程，更创造了丰富的活性位点。通过戊二醛交联将蜗牛酶(Sna)和β-糖苷酶(β-G)共固定在载体上，获得酶载量高达158 mg/g的Sna@UNP-66@β-G复合材料。研究发现DES环境能显著减少酶活性损失，固定化酶在温度60℃、pH 5.0条件下展现优异稳定性，连续6次催化人参皂苷Rb₁
转化后仍保持72.82%活性，最终CK产率达77.23%。该成果发表于《Biochemical Engineering Journal》，为绿色高效制备高价值天然产物开辟新途径。

关键技术方法
研究采用溶剂热法在DES中合成缺陷型UNP-66，通过SEM、EDS和热重分析表征材料特性；使用戊二醛共价固定Sna和β-G，测定酶活性和载量；优化Rb₁
转化条件后，通过HPLC监测CK产率并评估循环稳定性。

研究结果
Preparation and characterization of UNP-66 and Sna@UNP-66@β-G
SEM显示UNP-66呈规则球形，酶固定后分散性更佳。EDS证实Zr²⁺
与配体成功配位，N元素分布变化证明酶的有效负载。

CONCLUSIONS
缺陷工程与DES协同策略突破传统MOF合成瓶颈，固定化酶系统实现Rb₁
→CK的高效转化。该技术兼具环境友好与工业化潜力，为天然药物活性成分的规模化生产提供范例。

重要意义
该研究首次将DES化学与缺陷MOF设计相结合，突破酶固定化领域"高载量必低活性"的传统认知。所建立的"绿色合成-精准固定-协同催化"技术体系，不仅适用于人参皂苷转化，更为其他高值天然产物的生物制造提供普适性方法学参考。