Factors Affecting Catalytic Performance in YADH-catalyzed Reductions in Non-conventional Media

摘要

The effects of parameters including water content, the amount of celite and the co-factor regeneration system on reduction of benzaldehyde to benzyl alcohol by yeast alcohol dehydrogenase (YADH) immobilized on celite in non-conventional media were investigated. Kinetic parameters (apparent) such as V_(max), K_m, and k_(cat) for different organic solvents used (butyl acetate, hexane, heptane and i-octane) were determined. K_m values for benzaldehyde increased as the solvent was varied in the following manner: butyl acetate < hexane < i-octane < heptane. The highest K_m value (20.26 mmol/L) was noted in heptane and the lowest (3.24 mmol/L) in butyl acetate. The V_(max) value in heptane was more than an order of magnitude higher than that in butyl acetate. Catalytic efficiencies (as expressed by k_(cat)/K_m) ranged from 0.703 x 10~(-4) L/mol·s for hexane to 0.171 x 10~4 L/mol · s for butyl acetate. In general, linear relationships were observed between k_(cat)/K_m and the following solvent physico-chemical constants: dielectric constant, ε, logarithm of the saturated molar solubility of water in the organic solvents, log S_(w/o), logarithm of partition coefficient of organic solvent in water/octanol two-phase system, log P, Hildebrand solubility parameter, δ, and solvatochromism of pyridinium-N-phenoxide betaine dye, ET(30).%On a étudié les effets de paramètres comme la teneur en eau, la quantité de célite et le système de régénération des cofacteurs sur la réduction du benzaldéhyde en alcool benzylique par la déshydrogénase de l'alcool de levure (YADH) immobilisée sur de la célite en milieu non traditionnel. Les paramètres cinétiques (apparents) tels que V_(max), K_m, and k_(cat) ont été déterminés pour différents solvants organiques (butyl, acétate, hexane, heptane et i-octane). Les valeurs de K_m pour le benzaldéhyde augmentent lorsqu'on fait varier le solvant de la façon suivante: acétate de butyle < hexane < i-octane < heptane. La plus forte valeur de K_m a été notée dans l'heptane et la plus faible (3,24 mmol/L) dans l'acétate de butyle. La valeur de V_(max) dans l'heptane est supérieure de plus d'un ordre de grandeur que celle de l'acétate de butyle. Les rendements catalytiques (tels qu'exprimés par k_(cat)/K_m) s'échelonnent entre 0,703 x 10~(-4) L/mol · s pour l'hexane et 0,171 x 10~(-4) L/mol-s pour l'acétate de butyle. En général, on a observé des relations linéaires entre k_(cat)/K_m) et les constantes physico-chimiques de solvants suivantes: la constante diélectrique, ε, le logarithme de solubilité molaire saturée de l'eau dans les solvants organiques, log S_(w/o), le logarithme du coefficient de séparation du solvant organique dans le système biphasique eau/octanol, log P, le paramètre de solubilité d'Hildebrand, δ, et, enfin, le solvatochromisme de la teinture de bétaine de pyridinium-N-phénoxyde, ET(30).