金屬離子配合物的水解作用研究進展

王星宇，徐 瑩，李海燕，齊宏濤，汪東風

（中國海洋大學食品科學與工程學院，山東青島266003）

金屬離子配合物的水解作用研究進展

王星宇，徐 瑩，李海燕，齊宏濤，汪東風*

（中國海洋大學食品科學與工程學院，山東青島266003）

金屬離子配合物的水解作用正受到越來越多人的關注。相對于酶和化學試劑的水解作用，金屬離子配合物的水解具有條件溫和、易于實現和成本低廉的優點。綜述了金屬離子同環糊精、碳氮雜環、多聚糖和高分子支持物形成的配合物對肽鍵和磷酸鍵的水解作用的最新研究進展。

配合物，水解作用，肽鍵，磷酸酯鍵

自然界中，許多水解酶中都含有金屬離子，其催化水解作用都要靠金屬離子來完成。例如：羧肽酶和碳酸酐酶都含有Zn2+離子，前者能催化肽和蛋白質分子羧端氨基酸的水解，后者能加速催化體內代謝產生的二氧化碳的水合反應。金屬離子作為催化中心的一員，在電子轉移的過程中起著十分重要的作用，它們容易失去電子，在周圍形成電子空軌道，是一種典型的“路易斯酸”，這種狀態下的金屬離子對催化過程中的各個基團的移動具有很好的定向作用，從而降低催化反應的活化能，使反應向利于底物水解和產物形成的方向移動，加快反應速率。不同于一些具有水解能力的非酶化學試劑（如強酸、強堿、溴化氰等）[1]，金屬離子配合物對目標物的水解更為溫和，產物相對穩定，在不同配合物的作用下能表現出不同的催化水解狀態。這些獨特的優點使得金屬離子配合物在生物大分子結構分析、模擬酶的構筑和功能性材料的研發方面展現出極佳的應用前景。近些年來，各國科學家們在這方面的研究取得了許多令人欣喜的成果，本文將有關金屬離子配合物對肽鍵及磷酸酯鍵的水解作用研究進展進行了綜述。

1 金屬離子環糊精配合物的水解作用

環糊精（Cyclodextrin），簡寫為CD。1891年Villiers[2]首次發現了環糊精，并且闡明它們是由6，7，8個葡萄糖單元以1～4糖苷鍵結合而成，分別稱為α-CD，β-CD和γ-CD。環糊精表面含有的羥基很容易被化學修飾，同時還具有外親水、內疏水的極性結構，使其不但有很好的水溶解性，而且能為催化反應提供適宜的微環境[2]。因此環糊精和金屬離子形成的配合物自然也就成為了研究的熱點。

Breslow[3]等最早合成了環糊精金屬配合物，是一種羧肽酶模擬物：用一個或兩個肟修飾環糊精分別與Cu2+和Ni2+離子絡合，該配合物可利用金屬離子來催化包絡于環糊精空腔中的底物的水解反應。實驗結果表明，這兩種配合物均能催化對硝基苯甲酸酯的水解。但一旦向反應體系中加入己醇，對底物的水解就被抑制，從而說明了環糊精對底物的包絡作用。同樣，Alex[4]等通過二硫代氨基甲酸鹽修飾β-環糊精，其產物與Cu2+離子形成的配合物也具有催化水解硝基苯醋酸鹽的活性，然而若反應體系中沒有Cu2+離子參與時，其對硝基苯醋酸鹽的水解能力與自然狀態相差無幾，充分說明了金屬離子是催化水解的必要條件。

Zhou[5]等用二吡啶和聯苯修飾β-環糊精，并與Zn2+離子進行配合，這種配合物具有催化羧酸酯鍵的功能，在pH=7.0的條件下，其催化對硝基苯碳酸脂（BNPC）水解的效率比自然條件水解提高了3.89× 104倍，同時這種配合物也具有催化水解磷酸二酯鍵的能力，并且隨著pH的升高催化效率呈遞增趨勢，這為日后利用配合物實現水解DNA或RNA探明了道路。

Kim[6]等將碳氮雜環鏈接到β-環糊精上，在雜環中心絡合Cu2+離子，對其水解對硝基苯酚乙酸酯（PNPA）的能力進行考查。這種配合物借助β-環糊精的疏水口袋（Hydrophobic Pocket）構造可以屏蔽水分子強極性的影響，在這種良好的微環境中，利用碳氮雜化與Cu2+離子形成的催化中心行使水解功能，結果表明，對PNPA的水解相對自然條件下提高了將近300倍。

Zhang[7]等合成了聯合吡啶橋連基修飾的環糊精Cu2+離子配合物模擬酶。聯合吡啶橋連基作為催化中心絡合Cu2+離子。在pH=7，37℃的條件下，若沒有Cu2+離子的參與，其催化效率僅是最初的80倍，但當Cu2+離子存在時，其對碳酸酯鍵的催化能力就可以提高10000倍。由此可知金屬離子對催化中心的重要性。

2 金屬離子碳氮雜環配合物的水解作用

雖然人們熱衷于對環糊精金屬離子配合物水解能力的研究，并且取得了很多令人欣喜的成績，但在日益增多的研究中，環糊精作為配合物的不足之處也逐漸凸顯出來。環糊精分子相對較小，雖然其同時擁有親水和疏水結構，但由于其中疏水空腔體積的限制，使一些針對大分子底物的水解難以實現，對于兩種最重要的生物大分子：核酸和蛋白質，基于環糊精的金屬離子配合對它們的水解還罕有報道。因此，空間位阻小、配位方式靈活的碳氮雜環化合物以及其衍生物的金屬離子配合物就成了水解蛋白與核酸的最佳候選。

1956年，Meriwether[8]最早發現Co2+在75℃，72h后能夠微弱水解甘氨酸-苯丙氨酸（Gly-Phe）二肽。隨后Buckingham[9]等利用能提供四個N原子的配體同Co2+配合，大大提高了Co2+的催化效率，在pH=7.5，60℃條件下，對甘氨酸-甘氨酸（Gly-Gly）的水解只需要30min。但長期以來，含有Co2+的碳氮配合物只能從N-端水解短肽和蛋白質，直到Kumar[10]與同事合作才克服了這一限制，他們在十分溫和的條件下，用配合物[Co（H2O）2（NH3）4]3+實現了對雞蛋溶菌酶的水解，并闡明水解發生在蛋白質內部的丙氨酸-色氨酸（Ala-Trp）位置。2003年，Jeon[11]與同事合作報道了Co（III）配合物水解蛋白的能力，他們用1，4，7，10—四氮雜環十二烷（Cyclen）同肽核酸（PNA）配合，制備了具有高反應活性的配合物。在pH=4.5，37℃條件下，30h后，對肌紅蛋白（Myoglobin）的水解程度可以大于50%。

Eric[12]等合成了1，4，7-三氮雜環壬烷二氯Cu2+離子配合物。這種配合物在生理pH和溫度下對雙鏈和單鏈DNA都有水解作用，48h后對濃度為1.0mol/L單鏈和雙鏈DNA的水解程度均能達到75%以上，并且還發現了配合物在不同溶劑體系中呈現不一樣的催化效率，推測可能是由于催化中心與溶劑分子形成的配位鍵不同所導致，從而提示我們可以利用不同的緩沖液體系對配合物的催化效率進行調節，以更好地滿足實際應用的需要。

Miki[13]等人發現Zr4+可以水解含有羥基的活性短肽，但對于側鏈缺乏活性基團的短肽就沒有明顯的水解能力，并且在高pH條件下還會有沉淀形成。他們隨即用各種大環冠醚及衍生物與Zr4+離子進行配合，發現配合物在生理pH具有水解Gly-Gly短肽的能力。隨后，其研究團隊的另一成員Sarah[14]發現Zr4+與4，13-二氮雜-18冠-6配合物具有水解牛胰島素B鏈的能力，并應用液相串聯質譜和飛行時間質譜表征了蛋白質的切割位點，結果發現，該金屬配合物對蛋白的水解除了在容易斷鏈的絲氨酸（Ser）和蘇氨酸（Thr）位點發生以外，還可以在半胱氨酸（Cys）、亮氨酸（Leu）、精氨酸（Arg）和組氨酸（His）部位實現水解斷鏈。

Shrivastava[15]等人合成了Cu2+和咪唑-嘧啶配合物。發現Cu2+離子可以通過與周圍原子的電荷轉移來催化水解牛血清白蛋白（BSA）。通過N端標記和高效液相色譜法，得知BSA在三級結構的His專一位點被水解，得到了49、45、22、17ku的小肽段。目前在蛋白質測序時廣泛使用的內切酶中，還沒有一種能夠專一地在His位點進行水解[16]。Cu2+在配合物的引導作用下定向結合于His進行水解，這再一次為蛋白質的測序和高級結構的表征提供了重要的技術支持。

在化工領域，金屬鉑（Pt）和鈀（Pd）通常被用作強效催化劑。Kostic＇[17]團隊最早發現其二價離子Pt2+、Pd2+具有水解肽鍵的能力，且專一性水解含有Cys和Met的肽段。隨后，他們利用cis-[Pd（en）（H2O）2]2+配合物（en代表乙二胺）水解大分子肽段，發現配合物的加入能使底物在非Cys和Met位點發生水解[18]，即提高了配合物的水解能力。ZHU[19]等發現，BSA在pH=4.5，60℃的條件下，經過8d可被trans-[Pd（py）2（H2O）2]2+（py代表吡啶）水解60%；其團隊隨后發現cis-[Pd（dtco-OH）（H2O）2]2+（dtco代表二硫環辛烷）可以在多個位點水解血紅蛋白（Hemoglobin）[20]，24h水解率可達到39%。Kostic＇[21]等利用微波輔助加熱，使cis-[Pt（en）（H2O）2]2+水解細胞色素c（Cytochrome C）能力提高了一倍多，這為用非化學方法提高配合物水解效率提供了一條新途徑。

3 金屬離子多糖配合物的水解作用

許多金屬包括Ce（Ⅳ）、Co（Ⅱ）、Co（Ⅲ）、Cu（Ⅱ）、Fe（Ⅲ）、Mo（Ⅳ）、Ni（Ⅱ）、Pd（Ⅱ）、Pt（Ⅱ）、Zn（Ⅱ）、Zr（Ⅳ）[22-24]都有水解多肽和蛋白的能力。這些金屬離子在反應過程中能改變反應的平衡，使反應向有利于肽鍵水解的方向進行。一般來說，金屬離子會同肽鍵上的N原子和羧基上的O原子形成配位鍵，在極化羰基氧的同時增加反應體系中氫氧根負離子（-OH）的親核性，從而加速肽鍵的水解[25]，已經闡明的四種可能的催化機理如圖1所示[26]。

鑭系金屬元素（Lanthanide Metals）由于其較強路易斯酸性，優先與羰基氧原子發生配位反應，易于引導-OH進攻肽鍵實現水解，并且不會形成阻礙肽鍵水解的金屬—氨基氮原子配位鍵[27]，從而最早被人們利用來水解短肽和蛋白質中的肽鍵。

圖1 四種金屬配合物催化肽水解可能的機理Fig.1 Four alternative pathways lead to the hydrolysis of peptides promoted by metal ion complexes

Bamann與同事合作[28]，于1958年發現了Ce（Ⅳ），Ce（Ⅲ）和La（Ⅲ）水解二肽的能力。其中Ce（Ⅳ）的水解能力最為突出，在pH=8.6，70℃條件下經過24h可以使甘氨酸-亮氨酸（Gly-Leu）二肽水解70%[29]。隨后有很多科研團隊開始投入這方面的研究，但在這一個領域成果最為出眾的是來自日本東京大學的Komiyama團隊。Komiyama[30]等實驗了全部鑭系元素水解Gly-Phe二肽的能力，發現Ce（Ⅳ）的水解能力遠遠高于其他鑭系元素，并且不易形成阻礙水解反應的二環肽，并且提出了解釋[30-32]：由于穩定的Ce（Ⅲ）的存在，四價Ce（Ⅳ）離子比其它鑭系元素離子能更有效的吸取電子，然而其它的鑭系元素，其二價態本身就不能穩定存在，所以其三價態離子就不如四價Ce4+離子吸取電子的能力強，從而降低了水解肽鍵的能力。同時其團隊也發現了Ce（Ⅳ）水解DNA的能力[33-34]。

然而，Ce（Ⅳ）具有很高的水解DNA和蛋白質的能力的同時，由于本身的強酸性，其在中性或堿性pH條件下會與-OH結合發生凝膠沉淀，這就在很大程度上限制了其在生物和食品工業領域的應用。隨后Sumaoka[35]等在進一步的研究中發現，多糖衍生物可與Ce（Ⅳ）形成穩定的多糖配合物，可有效地減少單獨使用Ce（Ⅳ）形成的凝膠沉淀，這一發現，極大地拓寬了Ce（Ⅳ）的應用范圍[36]。在此基礎上，汪東風[37-38]等利用褐藻多糖、茶葉多糖為配體與Ce（Ⅳ）等離子絡合，研究了多糖金屬配合物對DNA和牛血清白蛋白的裂解作用，發現在多糖的螯合保護下，Ce（Ⅳ）對DNA和牛血清白蛋白都呈現出了較好的水解作用。在此之后，薛勇[39]等制備的巖藻聚糖硫酸酯寡糖和Ce（Ⅳ）配合物也被證明有水解膠原蛋白的作用。

基于配合物對磷酸酯鍵的高效水解能力，Luo[40]等將同樣的褐藻多糖Ce4+離子的配合物用于水解含有磷酸酯鍵的有機磷農藥毒死蜱。發現經過48h處理后，毒死蜱的降解率可高達94.28%。吳昊[41]等用殼聚糖鈰配合物制備了具有流體性質的配合物凝膠液，對黃瓜進行了涂膜處理，與非涂膜的黃瓜在相同條件下進行對照實驗。結果表明，該配合物涂膜不但能很好地保持黃瓜的外觀、質地和營養成分，還對殘留于表面的對硫磷農藥也有明顯的降解效果。并且這種保鮮方式成本低廉，容易實現，還具有其它保鮮方式所沒有的降低農藥殘留危害的特點，值得進一步的推廣和研究。

4 金屬離子高分子配合物的水解作用

自然界存在的絕大多數具有水解作用的酶都是蛋白質，其本身就是以多肽鏈為骨架，在不同的位置出現不同的側鏈氨基酸，通過這些氨基酸所包含的各種功能基團（側鏈）并配合所需的金屬離子，從而實現其催化功能[42]。基于大自然給予的靈感，我們可以采用比多肽鏈成本低廉，在實驗室條件下易于進行化學修飾的高分子化合物作為骨架，接枝必要的功能基團，再螯合特定的金屬離子，就有可能得到同天然酶的催化水解能力相近的金屬離子配合物。

1998年，Suh[43]等以多乙烯多胺（PEI）為支持物，利用三個溴乙酰基水楊酸鹽分子與一個Fe（III）組成催化中心，制備了具有水解γ-球蛋白能力的高分子金屬離子配合物。這種配合物在25℃，pH=7.0的條件下時可以將蛋白質肽鍵的半衰期縮短到1h，相對于自然狀態下需要1000年才能降解一半的蛋白質肽鍵[27]，其催化效率的大幅度提高顯而易見。這是全世界第一次報道的具有水解完整蛋白質的高分子金屬離子配合物，克服了前人總是以含有肽鍵或磷酸酯鍵小分子作為模式底物的缺陷，首次在全蛋白質分子水平上實現了非酶水解。

酶的催化反應一般都在水中進行，由于酶在一定濃度下本身具有良好的水溶性，因此大部分研究的酶催化都可以看做“均相催化”。但由于游離酶在催化后難以從產物中分離，導致多數酶只能一次使用，造成這種蛋白催化劑極大的浪費[44]。固定化酶的出現就很好地解決了這個問題，通過交聯、包埋、螯合等方法[44]，將原來離散存在的酶蛋白分子集中到一種支持物上，這不但解決了酶催化反應后回收利用的問題，而且還在一定程度上提高了酶的熱穩定性和對極端pH的耐受能力，在實際生產中具有很高的應用價值。源于固定化酶的靈感，同樣可以推廣到高分子金屬配合物的研究中去。以高分子聚合物為載體，將具有催化功能的基團鏈接到高分子支持物上，視情況再配合不同類型的金屬離子。這樣，這種“金屬離子高分子配合物”在具有酶的催化能力的同時，由于高分子支持物的存在，使其本身的催化能力和反應穩定性都有了很大的提高，并且可以和固定化酶一樣在反應后回收，通過再生處理后進行二次利用。目前，有不少科研團隊在這個領域的研究取得了諸多可喜的成績。

Jang等[45]報道了水不溶性Cu2+離子配合物。他們以聚氯甲基苯乙烯二乙烯基本樹脂（PCD）為固相支持物，分別用4-氨基丁酸胍基硫酸鹽（Agmatine sulfate）和1，4，7，10—四氮雜十二烷（Cyclen）對其表面進行修飾，再同Cu（Ⅱ）配合。這樣制備出的配合物在非均相條件下就可以催化水解γ-球蛋白，并且擁有很高的催化效率，酸性條件下，可以將底物蛋白的半衰期縮短到10～30min，展示了良好的催化水解活性。

2004年，Ko[46]等在先前研究的基礎上，用不同種氨基酸分子去修飾含有1，4，7，10—四氮雜十二烷（Cyclen）和Cu（Ⅱ）的聚氯甲基苯乙烯二乙烯基苯樹脂（PCD），并研究了被不同氨基酸修飾的樹脂對不同蛋白質（BSA、雞蛋白溶菌酶、馬骨骼肌球蛋白、牛血清血紅蛋白）的水解效果。他們發現，含有的氨基酸殘基不同，其對四種蛋白的催化水解能力都不相同。對于同一種蛋白質（BSA），由于修飾氨基的差別，其催化半衰期在1.5h到6h不等。這就說明：改變模擬酶催化中心的組成結構，就能調節其對特定底物的催化效率。這為今后研究專一蛋白質的特定水解指明了方向。

Yu[36，47]等分別利用瓊脂糖和殼聚糖制備的樹脂為固相載體，再同Ce（IV）進行配合，以多糖分子中的多個-NH2基團在空間形成的簇作為金屬離子催化水解提供微環境。用此方法制備出來的金屬離子-樹脂配合物同時具有水解肽鍵和磷酸酯鍵的能力。由于天然多糖本身對人體無害，蘇琳[48]等將制備出的功能性樹脂用于果酒和橙汁的工業生產中。基于配合物對肽鍵和磷酸酯鍵的水解作用，一方面，可以將酒中易于同多酚形成沉淀的蛋白質分解成不易導致沉淀并且具有一定營養價值的多肽和氨基酸；另一方面可以降解生產果酒和橙汁中殘留的有機磷農藥。李海燕[49]等利用這種樹脂研究了其對橙汁中苦味物質的影響，發現配合物樹脂能有效地脫除橙汁中的柚皮苷和檸檬苦素，脫除率分別達到54.86%和43.20%，并且配合物樹脂對橙汁的營養價值和香氣成分沒有顯著的影響。這樣，利用殼聚糖金屬配合物樹脂生產的飲料，在增進產品口感、延長貨架期和增加營養價值的同時，還降低了其中殘留農藥中毒的危險[50]，這對當前傳統飲料生產工藝的革新具有很強的指導意義。

5 展望

金屬離子配合物的水解能力在近些年來受到了越來越多科研團隊的重視。在天然酶分子中，金屬離子可以作為催化中心的一員行使電子轉移的功能，進而實現肽鍵和磷酸酯鍵的水解。但在非酶分子環境中，由于有利的疏水微環境和輔助催化基團的缺失，造成了金屬離子本身催化能力的下降[42]。通過金屬離子和不同配合物的配合，為金屬離子的催化水解提供必要的輔助基團和良好的微環境，就有可能在完全人工模擬的條件下實現對生物大分子的水解。

酶是一種天然的生物催化劑，對底物具有高效性和專一性。但由于其只能在一定的環境下才能發揮活性，因此在實際應用中受到了很大的限制。而金屬離子配合物是一種非生物催化劑，可以通過有機合成來制備，相比于從生物有機體中提取天然酶，其在大規模的工業應用中更容易實現。雖然對這種催化劑的研制還處在初始階段，其本身還有催化效率不高、活性不穩定等缺點[29]，但隨著人們對金屬離子配合物的結構及其作用機理的深入研究，必將得到與天然酶相匹敵的人工配合物體系。金屬離子配合物價格低廉，制備簡易，并且可以在極端的環境和溫度中發揮水解作用。基于這些優點，相信在不久的將來，在多學科交叉的基礎上，能研究出比天然水解酶催化效率更高、穩定性更強、適用范圍更廣泛的金屬離子配合物。

[1]Allen G.Specific Protein Degradation by Copper（II）Ions[J]. Met Ions Biol Syst，2001，38：197.

[2]宋發軍，丁志剛.β-環糊精衍生物的金屬配合物催化RNA的水解[J].分子催化，2001，15（2）：139-142.

[3]Breslow R，Overman L E.Artificial enzyme combining a metal catalytic group and a hydrophobic binding acavity[J].J Am Chem Soc，1970，92（4）：1075-1077.

[4]Alex F，Roberto C，Maysa Ba～nos.Esterase activity of cyclodextrin dithiocarbamates[J].Tetrahedron Letters，2004，45：4069-4071.

[5]Zhou Yinghua，Zhao Meng，Mao Zongwan，et al.Ester Hydrolysis by a Cyclodextrin Dimer Catalyst with a Metallophenanthroline Linking Group[J].Chem Eur J，2008，14：7193-7201.

[6]Kim DH，Lee SS.Origin of Rate-Acceleration in Ester Hydrolysis with Metalloprotease Mimics[J].Bioorganicamp;Medicinal Chemistry，2000，8：647-652.

[7]Zhang Biliang，Breslow R.Ester Hydrolysis by a Catalytic Cyclodextrin Dimer Enzyme Mimic with a Metallobipyridyl Linking Group[J].J Am Chem Soc，1997，119：1676-1681.

[8]Meriwether L，Westheimer F H.Metal Ion Promoted Hydrolysis of Glycine Amide and of Phenylalanylglycine Amide[J].J Am Chem Soc，1956，78：5119.

[9]Buckingham D A，Collman J P，Happer D A R，et al.Hydrolysis of N-Terminal Peptide Bonds and Amino Acid Derivatives by theβ-Hydroxoaquotriethylenetetraminecobalt（III）ion[J].JAmChem Soc，1967，89：1082.

[10]Kumar C V，Buranaprapuk A，Cho A，et al.Artificial Metallopeptidases：Regioselective Cleavage of Lysozyme[J].J Chem Soc Chem Commun，2000：597.

[11]Jeon J W，Son S J，Yoo C E，et al.Toward Protein-Cleaving Catalytic Drugs：Artificial Protease Selective for Myoglobin[J]. Bioorg Med Chem，2003，11：2901.

[12]Eric L H，Judith N B.Copper（II）Macrocycles Cleave Single-Stranded and Double-Stranded DNA under Both Aerobic and Anaerobic Conditions[J].Inorg Chem，1996，35：7474-7481.

[13]Mikik，KathrynBG.TuningZr（IV）-assistedpeptidehydrolysis at near-neutral pH[J].Inorganic Chemistry Communications，2008，11：521-525.

[14]Sarah S，Cepeda，Kathryn B Grant.Hydrolysis of Insulin Chain B Using Zirconium（Iv）At Neutral pH[J].Journal of Chemistry，2008，32：388-391.

[15]Shrivastava H Y，Kanthimathi M，unni n B.Copper（II）complex of a tridentate ligand：an artificial metalloprotease for bovine serum albumin[J].Biochimica et Biophysica Acta，2002，1573：149-155.

[16]Milovic N M，Kostic＇N M.Palladium（II）Complex as a Sequence-Specific Peptidase：Hydrolytic Cleavage under Mild Conditions of X-Pro Peptide Bonds in X-Pro-Met and X-Pro-His Segments[J].J Am Chem Soc，2003，125：781.

[17]ParacTN，Kostic＇NM.NewSelectivityand Turnover in Peptide Hydrolysis by Metal Complexes.A Palladium（II）Aqua Complex Catalyzes Cleavage of Peptides Next to the Histidine Residue[J]. J Am Chem Soc，1996，118：51.

[18]Kaminskaia N V，Johnson T W，Kostic＇N M.Regioselective Hydrolysis of Tryptophan-Containing Peptides Promoted by Palladium（II）Complexes[J].J Am Chem Soc，1999，121：8663.

[19]ZhuL，Kostic＇NM.Sequence-DependentCleavageofAlbumins withPalladium（II）Complexes：RoleofSerineResidue in Controlling the High Regioselectivity of Protein Cleavage[J].Inorg Chim Acta，2002，339：104.

[20]Zhu L，Bakhtiar R，Kostic＇N M.Transition Metal Complexes as Alternatives to Proteolytic Enzymes.Regioselective Cleavage of Myoglobin by Palladium（II）Aqua Complexes[J].J Biol Inorg Chem，1998，3：383.

[21]Dutca l M，Ko K S，Pohl N L，et al.Platinum（II）Complex as an Artificial Peptidase：Selective Cleavage of Peptides and a Protein by cis-[Pt（en）（H2O）2]2+Ion under Ultraviolet and Microwave Irradiation[J].Inorg Chem，2005，44：5141.

[22]Kassai m，Ravi r G，Shealy S J，et al.Unprecedented Acceleration of Zirconium（IV）-Assisted Peptide Hydrolysis at Neutral pH[J].Inorg Chem，2004，43：6130.

[23]Shrivastava H Y，Unni n B.Cleavage of Human Orosomucoid by a Chromium（V）Species：Relevance in Biotoxicity of Chromium [J].Biochem Biophys Res Commun，2000，279：980.

[24]Erxleben A.Interaction of Molybdocene Dichloride with Cysteine-Containing Peptides：Coordination， Regioselective Hydrolysis，and Intramolecular Aminolysis[J].Inorg Chem，2005，44：1082.

[25]Sayre l M.Metal Ion Catalysis of Amide Hydrolysis[J].J Am Chem Soc，1986，108：1632.

[26]Chin J.Developing Artificial Hydrolytic Metalloenzymes by a Unified Mechanistic Approach[J].Acc Chem Res，1991，24：145.

[27]Yashiro M，Takarada T，Miyama S，et al.Cerium（IV）-Cyclodextrin Complex for Peptide Hydrolysis in Neutral Homogeneous Solutions[J].J Chem Soc Chem Commun，1994：1757.

[28]BamannE，TrapmannH，RotherA.TheHydrolysisofDipeptides in the Presence of Lanthanum，Cerium（III），and Cerium（IV）Ions [J].Chem Ber，1958，91：1744.

[29]Bamann E，Rother A，Trapmann H.Metal-Catalyzed Cleavage of the Peptide Bond[J].Naturwiss，1956，43：326.

[30]Takarada T，Yashiro M，Komiyama M.Catalytic Hydrolysis of Peptides by Cerium[J].Chem Eur J，2000，6：21.

[31]Komiyama M.Lanthanide Ion-Mediated Peptide Hydrolysis [J].Met Ions Biol Syst，2001，38：25.

[32]Komiyama M，Takarada T.Lanthanide-Promoted Peptide Bond Hydrolysis[J].Met Ions in Biol Syst，2003，40：355.

[33]Kajimura A，Sumaoka J，Komiyama M.DNA Hydrolysis by Cerium（IV）-Saccharide Complexes[J].Carbohydrate Res，1998：309-345.

[34]Kitamura Y，Sumaoka J，Komiyama M.Hydrolysis of DNA by cerium（IV）EDTA complex[J].Tetrahedron，2003，59：10403-10408.

[35]Sumaoka J，Kajimura A，Komiyama M.Homogeneous catalyst for DNA hydrolysis：Efficient DNA hydrolysis by lanthanide saccharide complexes[J].Nucleic Acids Symp Ser，1997，37：211.

[36]Yu Lina，Wang Dongfeng，Li Haiyan，et al.Hydrolysis activities of resins of complexes made from polysaccharides and Ce4+[J]. Journal of Rare Earths，2006，24：125-129.

[37]汪東風，須磨罔淳，王常紅，等.褐藻多糖鈰配合物對質粒DNA及牛血清白蛋白的裂解作用[J].中國稀土學報，2002，20（3）：283-285.

[38]Wang Dongfeng，Sun Jipeng，Du Dehong，et al.Enzyme-like activities of algal polysaccharide-cerium complexes[J].Journal of Ocean University of China，2005，4（1）：29-33.

[39]薛勇，薛長湖，杜世振，等.巖藻聚糖硫酸酯寡糖Ce（Ⅳ）配合物水解膠原蛋白的研究[J].中國海洋大學學報，2006，36（2）：273-276.

[40]WangDongfeng，LuoYi，SunJipeng，etal.TheUseofComplexes of Algae Polysaccharides and Ce4+to Degrade Compounds Containing Phosphodiester or Peptide Bonds[J].Carbohydrate Polymers，2005，62（1）：1-5.

[41]吳昊，汪東風，于麗娜，等.殼聚糖鈰（Ⅳ）配合物的制備及其對黃瓜保鮮和對硫磷的降解作用[J].中國稀土學報，2007（增刊）：176-181.

[42]張煒，江濤，任素梅，等.環糊精金屬配合物模擬金屬蛋白酶的研究進展[J].化學試劑，2005，27（3）：145-148，152.

[43]Suh J H，Hah S S.Organic Artificial Proteinase with Active Site Comprising Three Salicylate Residues[J].J Am Chem Soc，1998，120：10088-10093.

[44]Xia WenShui，TAN Li.Advances in immobilization of enzyme on chitosan and its deriritives[J].Food and Machinery，2007，23：6.

[45]Jang B B，Lee K P，MIN D H，et al.Immobile Artificial Metalloproteinase Containing Both Catalytic and Binding Groups [J].J Am Chem Soc，1998，120：12008-12016.

[46]Ko E H，Suh J H.Artificial Metalloproteases with Broad Substrate Selectivity Constructed on Polystyrene[J].Bull Korean Chem Soc，2004，25：12.

[47]Yu Lina，Wang Dongfeng，Su Lin，et al.Hydrolysis activities of the particle of agarose-Ce4+complex for compounds containing phosphodiester or peptide bonds[J].Journal of Ocean University of China，2005，4（3）：272-275.

[48]蘇琳，汪東風，于麗娜，等.殼聚糖/Ce4+復合物微球在蘋果汁澄清中的應用[J].食品與發酵工業，2006，32（1）：141-143.

[49]李海燕，汪東風，于麗娜，等.殼聚糖鈰配合物樹脂對橙汁苦味物質的脫除及其對品質的影響[J].稀土，2008，29（4）：21-25.

[50]汪東風，于麗娜，蘇琳，等.殼聚糖鈰配合物微粒在蘋果汁生產的應用研究[J].稀土，2006，27（1）：11-14.

Research advances in hydrolytic action of metal ion complexes

WANG Xing-yu,XU Ying,LI Hai-yan,QI Hong-tao,WANG Dong-feng*
（College of Food Science and Engineering,Ocean University of China,Qingdao 266003,China）

The hydrolytic action of metal ion complexes has become increasingly important in recent years. Comparing to the hydrolytic action of enzymes and chemical regeants,metal ion complexs easily hydrolyse substrates in mild pathways and consume less resources.The hydrolytic actions of metal complexes prepared from cyclodextrin,heterocyclic compound,polysaccharides and polymeric scaffold were reviewed,focusing on the current advances of their hydrolysis capabilities towards peptide and phosphate bond.

complex；hydrolytic action；peptide bond；phosphate bond

TS201.2

A

1002-0306（2012）01-0396-05

2010－11－22 *通訊聯系人

王星宇（1985-），男，碩士研究生，研究方向：食品化學與營養。

國家自然科學基金（30972289）；國家海洋公益性項目（201005020）。