有机溶剂-水两相体系（biphasic aq ueous-organic solution）是指由水相和非极性有机溶剂相组成的双相反应体系，酶溶解于水相中，底物和产物溶解于有机相中。有机相一般为亲脂的溶剂，如烷烃、醚和氯代烷烃等，这样可使酶与有机溶剂在空间上相分离，以保证酶处在有利的水环境中，而不直接与有机溶剂相接触。水相中仅存在有限的有机溶剂，从而减少了它对酶的抑制作用。反应中及时将产物从酶表面移去将会推动反应朝着有利于产物生成的方向进行。由于双相体系中酶催化反应仅在水相中进行，因而必然存在反应物和产物在两相之间的质量传递，很显然振荡和搅拌将会加快两相反应体系中生物催化反应的速度。

一个特定反应的相分配系数取决于底物和产物在两相中的溶解度，这是一种潜在的速率因子。在两相体系中，分配系数（热力学参数）和质量传递系数（动力学参数）决定了酶的Kcat，因此整个反应的速率主要由这两个因素（溶解度、搅拌速度等）所决定，而与酶的催化能力关系不大。值得注意的是增加搅拌可以增加质量传递以提高酶催化反应的速度，但不适当的搅拌会产生机械和化学张力导致酶失活。(www.daowen.com)

有机溶剂-水两相体系已成功地用于强疏水性底物如甾体、脂类和烯烃类的生物转化，在两相体系中已成功地运用微生物催化烯烃不对称环氧化，珊瑚诺卡氏菌（Nocardia corallina）生物转化烯烃产生的环氧化物及时转移到有机相中，可使产物环氧化物对微生物的毒性降低到最低程度。