جهت دست­یابی به بهینه­ترین حالت تشخیص انانتیومرها لازم است که محیط واکنش، مایع یونی یا محیط­های سنتی، با توجه به نوع ماده واکنش دهنده و نوع آنزیم بهینه­سازی شود. در واقع نمی­ توان یک مایع یونی را به عنوان بهترین گزینه برای انجام واکنش­های تفکیک مخلوط­های راسمیک نام برد، همان­طور که یک حلال آلی را نمی­ توان به طور کلی بهترین دانست. با ظهور مایعات یونی، گزینه­ های حلال انتخابی و بنابراین شانس یافتن محیط مناسب به میزان زیادی افزایش یافته است.

۱-۶- بررسی ساختار پروتئین به روش اسپکتروسکوپی فلورسانس^[۴۱]
ملکول پروتئین طی فرآیندهای غیرفعال شدن چند فاز مختلف را طی می­ کند. این پدیده نشان­دهنده یک سری وقایع درون ملکولی در کنفورماسیون­های گذرای پروتئین است (De Diego et al., ۲۰۰۴). از روش­های مختلفی جهت بررسی ساختار پروتئین استفاده می­ شود که از آن جمله می­توان روش­های ^[۴۲]DSC ، ^[۴۳]NMR، CD^[44]، FTIR^[45]، اسپکتروفتومتری ^[۴۶]UV، کریستالوگرافی اشعه ^[۴۷]X و اسپکتروسکوپی فلورسانس را نام برد. فلورسانس یک روش در دسترس است که می­توان از آن جهت بررسی ساختار سوم پروتئین استفاده کرد.
در پروتئین­هایی که دارای آمینواسیدهای فلوروفور^[۴۸] هستند (مثل تریپتوفان، تیروزین یا فنیل­آلانین) تغییر در ^[۴۹]I_Max فلورسانس و شیفت قرمز^[۵۰] در ^[۵۱]λ_Max فرایند دناتوره شدن پروتئین را نشان می­ دهند و هر دوی این تغییرات به دلیل افزایش قطبیت باقیمانده­های تریپتوفان پروتئین با قرارگیری آن در معرض حلال است. مکانیسم ملکولی پایدار شدن آنزیم در مایعات یونی (در بیوکاتالیز کاربردی) همچنان نامعلوم است و نیاز به بررسی­های بیشتر وجود دارد (De Diego et al., 2004).
پروتئین­ها پس از برانگیختگی در طول موج nm 280 (مربوط به همگی فلوروفورهای پروتئین) یا nm 295 (بیشتر مربوط به باقیمانده­های تریپتوفان)، به طور معمول نور را بین طول موج nm 300 و nm 350 منتشر می­ کنند. شدت فلورسانس در واقع جمع نور منتشر شده توسط هر کدام از باقیمانده­های فلوروفور پروتئین می­باشد. باز شدن نسبی ساختار پروتئین باعث افزایش برهم­کنش باقیمانده­های آمینواسیدی پروتئین با حلال (به طور معمول آب) می­ شود. همچنین ممکن است حلقه اندولی تریپتوفان با دیگر آمینواسیدهای موجود در ساختار پروتئین وارد برهم­کنش شود. هر دوی این پدیده ­ها سبب کاهش شدت فلورسانس و گاهی سبب ایجاد یک شیفت قرمز در پیک نشر فلورسانس (کاهش λ_Max) می­ شود که این پدیده را نشانه­ای از باز شدن پروتئین در محیط آبی می­دانند (Bekhouche et al., 2011).
با ورود مایعات یونی به محیط پروتئین­ها به عنوان حلال­های جدید، مشکلاتی در بررسی ساختار توسط روش­های مختلف ایجاد می­ شود. از جمله این مشکلات تداخل­های ایجاد شده در طیف­های CD و فلورسانس را می­توان نام برد که در گزارشات مختلفی به آن­ها اشاره شده است (Shu et al., 2011, Bekhouche et al., 2011, Attri and Venkatesu, 2013). با این وجود شاید بتوان ساختار پروتئین را بیش­تر بر اساس شیفت­های λ_Max و مقایسه شدت فلورسانس در حالت­های دمادهی مختلف در یک مایع یونی با غلظت مشخص، مورد بررسی قرار داد.
به طور کلی می­توان گفت که طیف وسیعی از آنزیم­ها می­توانند مخلوط­های آبی مایعات یونی را به عنوان محیط واکنش تحمل کنند. به سختی می­توان مایع یونی را یافت که هیچ آنزیمی نتواند با آن سازگار باشد. عقیده بر این است که مایعات یونی در غلظت­های بالاتری، نسبت به حلال­های ملکولی قابل امتزاج با آب، می­توانند توسط آنزیم­ها تحمل شوند.
بسیاری از هیدرولازها به خصوص آن­هایی که توانایی تحمل حلال­های ملکولی را دارند به میزان قابل توجهی می­توانند واکنش­های غیرهیدرولازی را در مایعات یونی کاتالیز کنند. میزان فعالیت آنزیم­ها در مایعات یونی در حد فعالیت آن­ها در حلال­های آلی و یا حتی بالاتر نیز می­باشد. به علاوه در بسیاری از موارد افزایش پایداری دمایی و عملکردی و افزایش اختصاصیت انانتیو و ریجیو نیز دیده شده است.
مایعات یونی سازگار با آنزیم­ها به طور معمول برهم­کنش قوی با آنزیم نمی­دهند و باعث حل شدن آنزیم نمی­شوند. تاکنون اساس نظری برای پیش ­بینی سازگار بودن یا نبودن مایع یونی با آنزیم ایجاد نشده است هرچند با توجه به علاقه زیادی که در این موضوع وجود دارد انتظار می­رود که به زودی یک اساس نظری در این زمینه مطرح گردد.
مایعات یونی قابلیت بالایی در کاربرد به عنوان حلال در واکنش­های بیوترانسفورماسیون مربوط به واکنش­دهنده­های بسیار قطبی مانند پلی­ساکاریدها دارند؛ زیرا چنین واکنش­هایی به دلیل محدودیت­های تعادل واکنش در آب قابل انجام نیستند. چنین جایگزینی یک محیط فرار با محیط غیرفرار مایعات یونی بدون شک ادامه خواهد یافت و به تدریج توسط صنایع شیمیایی پذیرفته خواهد شد و سهم بزرگی در ایجاد کارآیی بالای واکنش­های مختلف خواهد داشت. توسعه مایعات یونی ارزان­تر نیز باعث افزایش استفاده از آن­ها در بیوترانسفورماسیون­های صنعتی خواهد شد. به علاوه باید این موضوع را در نظر داشت که سیستم­های حلالی که بر پایه مایعات یونی هستند قابلیت بالایی در انجام ترانسفورماسیون­های چند کاتالیزوری دارند. برای دست­یابی به این اهداف تلاش­ های جدیدی انجام گرفته است.
بدون شک انتظار می­رود که مایعات یونی سبز و زیست سازگار به زودی در دسترس باشند؛ زیرا به کارگیری مایعات یونی در ایجاد صنایع شیمیایی سبزتر، امری کاملا ضروری است. این­گونه به نظر می­رسد که انجام بیوترانسفورماسیون در مایعات یونی بسیار امید بخش است.
فصل دوم
مروری بر پژوهش­های پیشین
۲-۱- پیشینه کاربرد مایعات یونی در بیوکاتالیز
اولین گزارش از بیوکاتالیز در محیط مایعات یونی مربوط به سال ۲۰۰۰ است (Cull et al., 2000). اولین کارهای انجام شده در این زمینه شامل مایعات یونی متشکل از کاتیون­های ۱و۳- دی آلکیل ایمیدازولیوم یا N- آلکیل پیریدینیوم و یک آنیون ضعیف کئوردینه کننده بود (شکل۲-۱و جدول ۲-۱). این نوع مایعات یونی هنوز نقش اصلی را در واکنش­های آنزیمی ایفا می­ کنند. هرچند که تحقیقات در حال حاضر بیشتر به سمت مایعات یونی با ساختارهای جدید گرایش یافته است. تاکنون مقالات مروری خوبی در زمینه بیوکاتالیز در مایعات یونی منتشر شده است که از آن جمله مقاله مروری ون رنتویجک و شلدون و مقالات مروری منیرالزمان را می­توان نام برد (Van Rantwijk and Sheldon, 2007, Moniruzzaman, 2010 a& b).

شکل۲-۱- ساختارهای نمونه از کاتیون مایعات یونی که به طور مرسوم در بیوکاتالیز استفاده می­شوند
(Van Rantwijk and Sheldon, 2007).
جدول۲-۱- آنیون­های متداول در مایعات یونی