对于酶的（热）不稳定性有两种情况：一种是当酶暴露于高温时发生的随时间推移逐渐失去活性的不可逆失活；另一种是由热诱导的瞬间和可逆的协同性去折叠。无论哪一种失活，水在其中均起着非常关键的作用。此外，水溶液引起酶失活的另一个普遍原因就是蛋白质降解，但这种情况在有机溶剂中不会发生。因此用有机溶剂代替水作反应介质，可防止酶在高温下的变性，从而使酶稳定，例如在100℃条件下，脂肪酶在缓冲液中立即失活，而在有机溶剂中其半衰期可长达数小时。

从生物催化工程方面来说，酶在有机溶剂中的稳定性与冻干前水溶液的pH值、盐浓度以及是否存在底物类似物等因素有关。酶的固定化能增强酶在有机溶剂中的稳定性，例如游离的嗜热蛋白酶在55℃的乙酸乙酯中保温4天后完全失活，而其交联的晶体酶在同样条件下保存18天后活力几乎没有变化。采用蛋白质技术手段同样可以提高酶在有机溶剂中的稳定性，向天然酶中引入一些能够提供内部氢键、增加盐桥数目以及内部交联程度的氨基酸，获得的突变酶可以具有更高的有机溶剂耐受性。例如：将枯草杆菌蛋白酶E中第218位的天冬酰胺（N）突变为丝氨酸（S）以改变内部氢键作用，结果该酶在有机溶剂二甲基甲酰胺中的稳定性显著提高。

有机溶剂中的酶催化是酶工程研究的一个重要领域。在酶的工业应用（特别是生产精细化学品和高分子等领域）中，大多数的有机化合物是水不溶性的，同时水会产生一些不需要的副反应，而且不少有机底物分子遇水易分解，许多过程的热力学平衡在水中处于不利条件，还有一些产物从水溶液中回收非常困难。研究有机溶剂对酶催化反应的影响，提高酶在有机溶剂中的稳定性，对于建立新的有机相酶反应体系具有重要的价值。