酶在非水介质中进行的催化作用称为酶的非水相催化。这里所说的非水反应介质是指那些以有机物质（溶剂、底物、产物等）为主的介质（有机介质），以区别于那些以水为主的常规介质，它们不同于标准的水溶液体系，在这类反应体系中水含量受到不同程度的控制。

在活体细胞中，正常的生命活动不可缺少的水含量为70%～80%，因此传统酶学研究都是在以水为介质的体系中进行。直到1984年，非水酶催化的先驱者美国学者A.M.克里巴诺夫^[注]在《科学》（Science）杂志上发表了一篇关于在有机介质中酶催化反应的文章，可以在仅含微量水的有机介质（microaqueous media）中成功地酶促合成了酯、肽、手性醇等有机化合物，并且明确指出只要条件合适，酶可以在非生物体系的疏水介质中催化天然或非天然的疏水性底物和产物的转化。 这使得“生物催化必须在水溶液中进行”的酶学概念发生了革命性变化，并由此开创了非水相生物催化的新时代。已知酯酶、脂肪酶、蛋白酶、纤维素酶、淀粉酶等水解酶类，过氧化物酶、过氧化氢酶、醇脱氢酶、胆固醇氧化酶、多酚氧化酶、多细胞色素氧化酶等氧化还原酶类，以及醛缩酶等转移酶类中的十几种酶在适宜的有机溶剂反应体系中具有与水体系可比的催化活性。

具有以下优点：①可进行水不溶性化合物的生物转化，极大扩展了生物催化剂的应用范围。②改变催化反应的平衡点，使在水溶液中不能或很难发生的反应得以向期望的方向顺利进行。③在非水介质（如有机溶剂）中，由于酶结构 “刚性”的增加，对底物的专一性大大提高，使采用溶剂工程对酶催化反应进行调控成为可能。④大大提高了一些酶的热稳定性。⑤减少或防止由水引发的副反应。⑥由于酶不溶于大多数有机溶剂，因此反应后易分离、回收和重复使用。⑦当使用挥发性溶剂作为介质时，反应后的分离过程能耗降低。⑧不会或很少发生微生物污染。

非水酶学研究主要集中在3个方面：①非水酶学基本理论的研究，包括非水介质中酶学性质和影响非水介质中酶催化的因素。②通过研究酶在非水介质中的结构和功能，阐明非水介质中酶的催化机制。③非水介质中酶催化反应的应用。

通常所说的非水酶学反应介质是指以有机溶剂为主的介质。在这类反应体系中水含量受到不同程度的控制，主要包括：水-有机溶剂单向系统、水-有机溶剂两相系统、微水有机溶剂单相系统、无溶剂或微溶剂反应系统、含有表面活性剂的乳液或微乳液系统。其他反应介质包括：超临界流体介质、离子液体和气相反应介质等。   

非水酶学介质中酶催化反应是酶工程的重要研究之一，如何调节和控制酶的活性和稳定性一直都是非水酶学研究的核心问题。一方面，利用定点突变或定向进化的方法改造酶的分子结构，用高通量筛选方法筛选出性能比天然酶更为优异的突变体；同时通过对酶外界环境的微调，促使酶的空间构象向更优异的方向改变。另一方面，在水与有机溶剂形成的均相或非均相体系、有机溶剂与有机溶剂的混合体系、胶束与反胶束体系、微乳液体系基础上，进一步开发气相、固相、固液混合物、高黏性的固态液晶体系、无溶剂体系、超临界流体和离子液体等新型介质体系以及它们的优化组合，以适应各种底物和酶对介质多样性的要求。

酶的非水相催化技术的研究，不但在理论上提高了对酶催化的认识，而且在实际应用中具有重要的价值。通过对酶和反应溶剂系统全方位的改造和有机组合，非水相酶催化反应将在有机合成化学和过程化学等方面得到更广泛的应用，并且将为药物、食品、新材料等的制备和生产开辟新的途径。