金屬有機骨架固定脂肪酶的研究進展

陳文藝，陸啟玉，鐘南京*

1.廣東藥科大學 食品科學學院，廣東 中山 528458

2.河南工業(yè)大學 糧油食品學院，河南 鄭州 450001

脂肪酶(lipase, EC 3.1.1.3)是一種三?；视退饷?。脂肪酶可以催化水解、酯化、酯交換、氨解、醇解等諸多反應，除此之外還可以表現(xiàn)出其他相關活性，如磷脂酶、溶血磷脂酶、酰肽水解酶、膽固醇酯酶活性[1]。作為良好的生物催化劑，脂肪酶廣泛應用于食品、制藥、化妝品、洗滌劑、皮革、紡織和造紙等不同行業(yè)中[2]。然而，天然脂肪酶由于存在難溶于非水相、穩(wěn)定性差、催化效率低、難以回收利用等缺陷，其在工業(yè)化大規(guī)模生產(chǎn)中的應用受到巨大的限制。酶的固定化技術(shù)在克服這些缺陷方面發(fā)揮著重要作用[3]。

固定化酶是指在物理上限制或束縛在一定的空間區(qū)域內(nèi)并保留其催化活性，并且可以重復和連續(xù)使用的酶。將酶固定在固體載體上，能更有效控制反應過程并提高酶在儲存和操作條件下的穩(wěn)定性。此外，固定化酶的異相性使其更容易地從產(chǎn)品中分離出來，將污染最小化，而且回收固定化酶可以降低生產(chǎn)過程的成本[4]。除了固定化酶帶來的潛在好處外，酶的化學和物理性質(zhì)可能也會因固定載體和方法的選擇而發(fā)生變化[5]。納米材料具有粒徑小、比表面積大、生物相容性等優(yōu)點，被認為是固定化酶的理想載體[6]。為了提高酶的穩(wěn)定性和活性，許多納米材料已被用于固定化酶，比如碳納米管[7]、石墨烯[8]、金屬納米顆粒[9]和金屬有機骨架等。在這些納米材料中，金屬有機骨架是一種比較特殊的類別，因為它們具有最大的比表面積和最廣泛的結(jié)構(gòu)多樣性。

金屬有機骨架(metal-organic frameworks，MOFs)，又被稱為多孔配位聚合物(porous coordination polymers，PCPs)，是由金屬離子與有機配體通過配位作用形成的一種高度有序的多孔有機-無機雜化材料[10]。由于MOFs的金屬節(jié)點和有機配體具有豐富的幾何結(jié)構(gòu)及兩者連接方式的多樣性，MOFs的結(jié)構(gòu)可以根據(jù)特定的功能來設計合成[11-12]。MOFs的多樣性使其在不同的應用領域得到了廣泛的應用，比如在催化、燃料儲存、分離和生物醫(yī)學等[13]。MOFs具有比表面積大、孔隙率高、易于調(diào)整的孔徑、易修飾的金屬節(jié)點和配體以及合成條件溫和等優(yōu)點，因此是酶固定化的有效載體[14-19]。近年來，許多MOF-酶復合材料都取得了空前的成果，在眾多方面都遠遠超過了游離酶，而MOFs作為酶固定化載體材料也越來越受到人們的歡迎[20-21]。作者綜述了脂肪酶在MOFs上的固定化策略，并分析了不同合成方法的優(yōu)勢和局限性，還概述了MOF-脂肪酶復合物在生物催化領域的應用進展。希望為MOFs應用于脂肪酶固定化的進一步研究和促進其在生物催化領域以及工業(yè)應用提供有益的參考。

1 MOFs固定脂肪酶的方法

根據(jù)脂肪酶和MOFs的性質(zhì)以及所需的應用，常見固定脂肪酶的方法主要包括表面吸附法、共價連接法、孔吸附法和共沉淀法。MOFs作為一種新型的多孔材料，具有極高的比表面積，依靠范德華力、氫鍵、π-π相互作用等相對較弱的物理作用力可以將脂肪酶固定到MOFs載體上，表面吸附的溫和操作條件使其非常適合保留酶的結(jié)構(gòu)和活性；MOFs的羧酸基團與脂肪酶表面上豐富的氨基以共價偶聯(lián)結(jié)合生成的肽鍵則可以防止酶從MOFs中浸出；尤其是中孔的MOFs，脂肪酶在MOFs孔中的擴散(孔吸附)不僅可以使酶負載量增加，而且還可以防止酶從孔中浸出從而使酶更加穩(wěn)定。共沉淀法的優(yōu)勢在于克服了脂肪酶尺寸限制對固定在MOFs上的應用，并且即使在苛刻條件下也能表現(xiàn)出色的穩(wěn)定性。

1.1 表面吸附

表面吸附是MOFs固定脂肪酶最直接的方法，酶分子通過弱相互作用錨定在MOFs表面。該方法使用的MOF允許預先合成，從而使合成條件超過目標酶的變性范圍。同時由于酶和MOF之間相互作用的非特異性，該方法對MOF要求較低(不需要孔徑或特定官能基團)。

基于這一策略，Liu等[22]采用直接物理吸附法將豬胰脂酶(PPL)固定在一系列微孔MOFs上，這些MOFs包括UiO-66(Zr)、UiO-66NH2(Zr)、MIL-53(Al)和炭化MIL-53(Al)。在該研究中，他們首先將新合成的MOFs浸泡在甲醇和二甲基亞砜的PPL溶液中，然后用渦流混合1 h，最后離心得到PPL@MOF粉末。FTIR、XRD和SEM等結(jié)構(gòu)表征證實了PPL成功地吸附在MOFs上，并且具有良好的穩(wěn)定性和結(jié)晶度；并且PPL@MOF在48 ℃下儲存35 d后，其催化合成華法林的產(chǎn)率仍超過65%。此外，Nobakht等[23]采用兩種介孔MOFs材料(HKUST-1和MIL-100(Fe))對PPL進行固定化。PPL@HKUST-1和PPL@-100(Fe)在25 ℃下保存20 d后，分別保留了78%和90%的初始活性，而同樣情況下游離脂肪酶只保留其初始活性的66%。Cheong等[24]用氫氧化銨(NH4OH)溶液對ZIF-8納米顆粒進行改性，形成親水性較強的胺官能化的ZIF-8(An-ZIF-8)。然后將An-ZIF-8與洋蔥伯克霍爾德氏菌脂肪酶(BCL)混合，通過形成多點連接的氫鍵，將BCL固定在An-ZIF-8表面。由于親水性的增加，BCL@AN-ZIF-8在油水界面處的分散性提高，有助于脂肪酶暴露其活性位點，從而保持高催化活性。此外，An-ZIF-8上官能團(NH2)的存在有助于提高BCL@An-ZIF-8的穩(wěn)定性，并且可以防止BCL從An-ZIF-8表面上脫落。

在協(xié)同催化中，化學和生物催化劑的結(jié)合進行級聯(lián)反應(Cascade Reactions)是改進化學合成的有力工具。但是，在級聯(lián)過程中，生物催化劑和化學催化劑的不相容性通常會使兩種催化劑失活[25]。Wang等[26]采用UiO-66-NH2逐步固定Pd納米粒子(NPs)和假絲酵母脂肪酶B(CALB)制備了用于級聯(lián)反應的生物雜化催化劑。微小的Pd NPs被吸附在MOF的內(nèi)孔中，而CALB由于尺寸較大則被固定在MOF的表面。這種情況下，以MOF為載體的固定化可以使化學催化劑和生物催化劑在不同的位置進行分隔，從而避免它們相互失活以及提高其催化活性。

1.2 共價連接

相比于表面吸附，酶分子與MOFs的共價連接能夠顯著提高其穩(wěn)定性及重復利用性。MOFs 表面含有大量游離的羧基、氨基和羥基等官能團，可以與酶表面的反應性基團，如氨基、環(huán)氧基或乙醛酸等發(fā)生共價連接。Jung等[27]首次通過EDC或DCC活化1D-MOF、2D-MOF和IRMOF-3暴露在外面的羧基，然后將其與CALB上的氨基進行連接。與游離酶相比，其活性提高了數(shù)百倍，且對映體選擇性相同。此外，Zare等[28]合成了MIL-101(Cr)、NH2-MIL-101(Cr)以及TCT@NH2-MIL和Glu@NH2-MIL兩種化學修飾形式的NH2-MIL-101(Cr)，并首次將其用作脂肪酶固定化載體。在該研究中，他們將合成的MOFs分散在PBS中，然后加入皺紋假絲酵母脂肪酶(CRL)溶液，放置后通過離心分離得到固定化酶。研究結(jié)果表明，所有固定化形式的酶活性及穩(wěn)定性都有不同程度提高，特別是對于CRL@TCT@NH2-MIL和CRL@Glu@NH2-MIL。

除了MOFs 本身的游離基團和酶基團發(fā)生共價連接外，研究者還嘗試了利用交聯(lián)劑將酶固定在MOFs上。Chen等[29]用UiO-66-NH2成功固定了豬胰脂酶(PPL@MOF)，該工作利用戊二醛(GA)作為交聯(lián)劑將酶分子與MOF表面氨基進行交聯(lián)，其結(jié)果顯示PPL@MOF具有較高的豬胰脂酶負載量(98.31 mg/g)和相對回收率(104.4%)。

目前，在一些研究中磁性納米粒子(如Fe3O4)已經(jīng)被成功地引入到MOF-脂肪酶復合材料中，使其更易于分離和重復使用。Wang等[30]通過層層組裝的方法在羧基功能化的Fe3O4納米粒子外包裹具有分級孔結(jié)構(gòu)的MIL-100(Fe)，制備了磁性Fe3O4@MIL-100(Fe)復合微球。利用EDC/NHS或Zn2+活化后,通過共價結(jié)合或金屬-離子親和作用將皺紋假絲酵母脂肪酶(CRL)固定在復合微球上。同樣，Samui等[31]采用Fe3O4納米顆粒附著在NH2-MIL-88B(Fe)表面或鑲嵌其內(nèi)部合成了胺功能化磁性MOF，然后利用EDC激活CRL的羧酸官能團后將其固定在磁性Fe3O4@NH2-MIL-88B(Fe)表面。與游離脂肪酶相比，固定化脂肪酶均具有較高的催化活性、穩(wěn)定性和重復利用性。

1.3 孔吸附

通過改變結(jié)構(gòu)單元(金屬或有機配體)可以合成不同孔徑的MOFs，介孔MOFs可以將酶吸附到孔道中，實現(xiàn)酶的固定化。Lykourinou等[32]首次報道了將酶吸附在介孔MOF(Tb-mesoMOF)的孔道中，該介孔MOF與其介孔二氧化硅材料MCM-41相比，顯示出優(yōu)越的酶催化性能。脂肪酶被限制在MOFs的孔道或空腔中，有助于提高脂肪酶的穩(wěn)定性并減少循環(huán)使用中的浸出。Dutta等[33]在合成ZIF-67的過程中加入聚乙烯吡咯烷酮(PVP)，通過競爭配位以破壞部分咪唑-Co(II)聯(lián)結(jié)，并在所得的DP-ZIF67晶體中產(chǎn)生大的介孔(>20 nm)。然后將Pd納米粒子(NPs)和假絲酵母南極脂肪酶A(CALA)逐步吸附到DP-ZIF67介孔中，制備了基于介孔MOF的多級催化納米反應器(MCNR)。

由于脂肪酶分子的尺寸比較大，直接合成穩(wěn)定且足夠大的孔來容納脂肪酶的MOFs比較困難，因此近期有研究者提出利用無模板的合成策略來制備介孔MOFs用于固定脂肪酶。Cao等[34-35]采用無模板法在溫和的條件下簡便地制備了Cu-BTC層狀多孔MOF材料，其中的納米級微孔Cu-BTC顆粒堆積在一起形成介孔。然后采用物理吸附將修飾后的枯草芽孢桿菌脂肪酶(BSL2)固定在Cu-BTC上，循環(huán)使用10次之后，固定化BSL2仍具有較高的催化活性。這是首例在有機溶劑體系下把脂肪酶固定化在MOF材料中的工作。

1.4 共沉淀

由于到目前為止報道的大多數(shù)MOF的孔徑都小于脂肪酶的大小，因此，需要采用多種策略來擴大MOF作為脂肪酶固定化平臺的選擇范圍。最近，有研究者通過共沉淀策略來探索在MOF的框架內(nèi)包埋脂肪酶。采取這個方法的關鍵是在室溫條件下合成MOF，以便保持酶的活性和穩(wěn)定性。

He等[36]通過簡單研磨氧化鋅、2-甲基咪唑和嗜熱脂肪酶(QLM)與微量乙醇的混合物得到QLM@ZIF-8。系列表征證明，QLM成功嵌入到ZIF-8骨架中，而且QLM@ZIF-8在酯水解反應中表現(xiàn)出較高的催化活性和穩(wěn)定性，同時在非水介質(zhì)中動力學拆分仲醇方面表現(xiàn)出良好的對映選擇性和重復利用性。Nadar等[37]還試驗了用水代替化學溶劑進行ZIF-8共沉淀包埋脂肪酶過程的可能性，在該項工作中，通過超聲波處理來提高黑曲霉脂肪酶的活性，然后將醋酸鋅和2-甲基咪唑水溶液與酶溶液混合，離心分離得到ANL@ZIF-8復合物。Gascón等[38]采用共沉淀法將脂肪酶固定在半晶態(tài)Fe-BTC上，與合成法制備的Lip@MIL-100(Fe)相比，Lip@Fe-BTC在固定化率、催化活性、催化效率和防止酶脫落等方面均呈現(xiàn)出更好的效果。

核苷酸雜化金屬配位聚合物(NMCP)具有良好的自適應自組裝特性，已被廣泛用于制備MOF-酶復合物[39-40]。Li等[41]以醋酸鋅為金屬離子和腺嘌呤為有機配體，通過共沉淀法固定產(chǎn)堿桿菌嗜熱脂肪酶，所得QLM@Bio-MOF在高溫、堿性條件下和金屬離子存在下均表現(xiàn)出良好的催化活性和穩(wěn)定性。同樣，Li等[42]同時將檸檬酸修飾的Fe3O4納米顆粒和皺褶假絲酵母脂肪酶(CRL)包埋在Zn/AMP納米纖維載體中，得到具有磁性的MOF-脂肪酶復合物。所得Ca-Fe3O4@Zn/AMP凝膠不僅保留了Zn/AMP凝膠原有的纖維結(jié)構(gòu)，而且磁性納米顆粒的加入為其分離提供了方便。此外，Ca-Fe3O4@Zn/AMP凝膠具有良好的pH穩(wěn)定性、熱穩(wěn)定性和儲存穩(wěn)定性。

2 MOF-脂肪酶復合物的特性

新型納米材料MOFs 用于脂肪酶的固定化具有顯著的特性，所得固定化酶在催化活性、選擇性、熱穩(wěn)定性、pH穩(wěn)定性、有機溶劑穩(wěn)定性、儲存穩(wěn)定性、可重復利用性等酶學性能均有很大的提高。

2.1 催化活性

與游離脂肪酶相比，許多MOF-脂肪酶復合物均表現(xiàn)出較強的催化活性和選擇性。MOFs作為一種新型的多孔材料，具有極高的比表面積和孔體積，極有利于脂肪酶的吸附和擴散，從而阻止不必要的酶自聚集，提高催化活性。在異辛烷溶液中，BSL2@Cu-BTC催化合成月桂酸芐酯的初始反應速率是游離BSL2的17倍左右[34-35]。CALB@IRMOF-3在保持原有對映體選擇性不變的情況下，在有機溶劑(異丙醚)中的活性是游離酶的103倍[27]。除了在有機相中，在水相中也有一些催化活性增強的例子，如脂肪酶-脯氨酸@ZIF-8的催化活性為游離酶的135%[43]。

MOFs的功能可以通過親水或疏水相互作用影響固定化酶的活性。如與PPL@UiO-66(Zr)相比，PPL@UiO-66-NH2(Zr)的轉(zhuǎn)化率低11%，而固定在炭化MIL-53(Al)上的PPL比PPL@MIL-53(Al)的活性提高了5%[22]。由此可以看出，UiO-66(Zr)和炭化MIL-53(Al)的疏水性有利于疏水脂肪酶在MOF表面的吸附，并使酶活性位點暴露以至于有較高的催化性。

2.2 穩(wěn)定性

脂肪酶的穩(wěn)定性是擴大其在各個領域的適用性所要考慮的重要因素之一。當酶暴露于極端溫度，極端pH值或有機溶劑中時，會使酶的構(gòu)象發(fā)生改變，活性位點變形而導致酶活性降低。而將脂肪酶固定在MOFs上，能夠使得在這些條件下酶的活性喪失最小，從而增強酶對變性條件的耐受性。由于載體和酶之間的多點連接，形成了穩(wěn)定的構(gòu)象，固定在Zn-(NH2-BDC) MOFs的CRL的熱穩(wěn)定性和pH穩(wěn)定性與游離酶相比都有較大提高，而且儲存49 d后其活性仍保持在初始活性的86%左右[44]。同樣，CRL@TCT@NH2MIL和CRL@Glu@NH2-MIL在60 ℃和80 ℃下保持30 min,其剩余活性仍保留初始活性的85%以上；此外，CRL@NH2-MIL和CRL@MIL也有類似的抗熱失活能力。然而，游離的CRL，在60 ℃下保持30 min只有初始活性的25%左右，且在70 ℃下完全失活[28]。這很可能是由于CRL與MOFs載體的共價連接而提供的酶的穩(wěn)定性。此外，與游離酶相比，ANL@ZnGlu-MNPs在乙醇、乙酸乙酯、正己烷、乙腈等幾種有機溶劑中都表現(xiàn)出較強的耐受性[45]。

2.3 重復利用性

相對于游離酶，固定化酶的最大優(yōu)勢之一就是它們的可重復利用性，這在MOFs作為載體材料中顯得尤為突出，可大大降低其應用成本。一般來說，游離脂肪酶容易在有機溶劑中聚集，但由于BSL2完全分散在Cu-BTC分級多孔的內(nèi)表面，從而有效防止聚集或其他失活現(xiàn)象。并且循環(huán)使用10次后，BSL2@Cu-BTC仍能保持90.7%的初始酶活性和99.6%的初始轉(zhuǎn)化率[34-35]。同樣，由于共價連接能夠有效防止酶使用過程中的變性和脫落，CRL @PES-NH2-MIL在連續(xù)使用12次后仍能保持初始活性的50%，而CRL@PES只有20%[46]。

此外，在某些情況下，磁性Fe3O4被用于制備MOF-脂肪酶復合材料[30-31, 42,45]。這一策略使催化劑更容易分離，從而極大地提高了復合材料的重復利用性，特別是對于納米尺度的小顆粒MOF-脂肪酶復合物。

3 MOF-脂肪酶復合物在不同催化中的應用

根據(jù)脂肪酶的性質(zhì)，MOF-脂肪酶復合物在生物催化領域應用諸多，包括水解反應、酯化反應、酯交換反應、Michael加成反應、氧化反應和醇酰化反應等。

由于脂肪酶都具有水解活性，MOF-脂肪酶被廣泛用于催化水解反應且表現(xiàn)出比游離酶更高的水解活性。如用CRL@Fe3O4@MIL-100(Fe)催化橄欖油水解反應，表現(xiàn)出較強的催化活性和穩(wěn)定性，重復10次使用后，C-ICR和M-ICRL兩種固定方式的剩余活力分別為74.04%和61.16%[30]。同樣，固定在Zn-(NH2-BDC)MOFs上的CRL在水解對硝基苯丁酸酯反應中表現(xiàn)出良好的穩(wěn)定性和催化活性，而且固定化CRL在重復使用10次后仍保持了其初始活性的79%[44]。

酯化反應是脂肪酶最常見的應用之一。在催化酯化合成肉桂酸芐酯反應中，對于PPL@PW@MIL-100(Fe)，肉桂酸的轉(zhuǎn)化率為80.6%，而游離酶的轉(zhuǎn)化率只有44.4%；并且在連續(xù)使用5次后，PPL@PW@MIL-100(Fe)仍保持了90.4%的初始活性，重復使用8次后活性仍保持在80.0%[23]。同樣，用BSL2@Cu-BTC在異辛烷體系中催化合成月桂酸芐酯，在20 h后轉(zhuǎn)化率便高達90%，而游離酶的不到10%；經(jīng)過10次循環(huán)，BSL2@Cu-BTC仍然保持 90.7%的初始催化效率，酯化反應的轉(zhuǎn)化率也高達初始值的 99.6%[34-35]。

MOFs固定脂肪酶用于催化酯交換也受到了許多研究者的關注。利用CRL@ZIF-8在Pickering界面催化體系中催化正丁醇和醋酸乙烯酯的酯交換反應，12 h內(nèi)即可達到100%的轉(zhuǎn)化率，但對于底物較大的3-(4-羥基苯基)丙烷-1-醇和月桂酸乙烯酯的酯交換反應，經(jīng)過長時間的反應，而轉(zhuǎn)化率只有不到3%[47]。這種催化差異與ZIF-8殼層的尺寸選擇性導致底物與酶接觸的位置不同有關。脂肪酸-CALB-ZrMOF催化(±)-1-苯乙醇和醋酸乙烯酯的酯交換在不同溶劑中表現(xiàn)出不同效果，在正己烷中，與ZrMOF偶聯(lián)的脂肪酸越長，其轉(zhuǎn)化率越高，最高可達2.4倍[48]。由此可以看出，CALB附近引入疏水分子可以改變局部環(huán)境，從而提高CALB的活性。此外，QLM@Bio-MOF在催化葵花籽油與甲醇的酯交換合成生物柴油中具有較好的性能，重復使用5次后，葵花籽油的轉(zhuǎn)化率僅下降了約20%。這歸因于脂肪酶在MOFs骨架中的分散性較好，對甲醇的抗性較強[41]。

除上述水解、酯化和酯交換反應外，MOF-脂肪酶還可用于Michael加成反應、氧化反應和醇?；磻?。與PPL@SBA-15相比，PPL@MOFs催化4-羥基香豆素與亞芐基丙酮進行Michael加成反應合成華法林，均表現(xiàn)出較高的催化活性和產(chǎn)率[22]。ANL@ZnGlu-MNPs在催化環(huán)辛烯環(huán)氧化反應中表現(xiàn)出較好的活性及操作穩(wěn)定性，在重復利用10次后，該環(huán)氧化反應的相對產(chǎn)率仍然可以達到51.6%，并且?guī)缀醪挥绊懏a(chǎn)物的對映體選擇性[45]。利用CALA@Pd@DP-ZIF67催化消旋反應和醇?；磻苽鋵τ呈中砸阴；醮迹D(zhuǎn)化率高于97%，且具有較好的重復利用性[33]。

4 展望

綜上所述，MOFs作為一種新興且優(yōu)異的酶固定載體，憑借自身的獨特性質(zhì)，結(jié)合表面吸附、共價連接、孔吸附和共沉淀這4種固定方式，使得脂肪酶的性質(zhì)如催化活性、選擇性、穩(wěn)定性以及可重復利用性得到極大改善，并推動了MOF-脂肪酶復合物應用于水解、酯化和酯交換等生物催化領域。從合成方法上看，不同的固定化策略各有優(yōu)缺點。如由于酶與MOFs之間的弱非共價相互作用，通過表面吸附固定的脂肪酶在回收利用過程中可能會遭受明顯的浸出。這在共價連接中不太明顯，但MOFs與脂肪酶之間共價鍵的形成通常需要修飾活化，而這種方法相對復雜且容易引起酶活性的損失。這兩種方法都會導致脂肪酶暴露于環(huán)境中而不受保護，容易受極端環(huán)境影響而導致變性?？孜侥軐⒅久赣行Ч潭ㄔ贛OFs孔道或空腔中，顯示出較強的再循環(huán)性能和對極端環(huán)境的抵抗力，但選擇這種方法的前提是脂肪酶分子大小必須小于MOFs 的孔徑尺寸。共沉淀可避免許多上述問題，但只能與具有溫和合成條件的MOFs一起使用。

目前MOFs固定化脂肪酶還存在一些缺陷，然而與傳統(tǒng)固定化載體相比，MOFs仍有許多優(yōu)勢。MOF-脂肪酶復合材料在水解、酯化和酯交換等生物催化領域中表現(xiàn)出良好的催化活性、選擇性、穩(wěn)定性以及重復利用性，具有巨大的應用前景，因此，MOF-脂肪酶復合材料在生物催化領域的應用是今后的研究方向之一。需要指出的是，這一研究領域仍處于初期階段，拓展和探究MOFs 固定化脂肪酶在生物催化中新的應用途徑和技術(shù)手段也是研究者今后亟待解決的關鍵問題。如設計具有大孔徑的高介孔MOFs材料來容納尺寸較大的脂肪酶，Deng等[17-18]采取延長有機配體的方法設計合成了孔徑最大可達9.8 nm MOFs材料。但目前此方法有機配體的合成較為困難，設計不同的功能化MOFs材料以適應不同的催化體系，以及設計多種脂肪酶共固定在MOFs上用于級聯(lián)反應以催化更加復雜的反應等。隨著研究的逐步深入，MOF-脂肪酶復合材料的各種性能將會顯著提高，在實用化和工業(yè)化應用方面的進一步發(fā)展值得期待。