AL-ADEEB Abdulqader,乔郅钠,徐美娟,杨套伟,张显,邵明龙,饶志明

(江南大学 生物工程学院,江苏 无锡,214122)

α-酮异己酸是亮氨酸的无氮替代物,可作为慢性肾脏疾病和乙型肝炎病毒感染治疗的组成部分,为患者提供每日所需的L-亮氨酸[1],具有促进胰岛素分泌[2-3],抑制胰高血糖素分泌[4-5],减少体内氮消耗,促进肌肉合成[6-7],降低肌肉分解的作用[8-9],在食品、医药、饲料等方面应用广泛[10]。

α-酮异己酸最常用的生产方法是化学合成法,包括用二乙基草酰胺与格氏试剂加成产物的水解反应、双羰基化法和海因法等[11]。这些方法均需高成本的催化剂或特殊的起始结构,使得α-酮异己酸的生产成本较高。其次,还需使用有毒反应物,对环境造成严重危害。目前,生物法合成α-酮异己酸的研究越来越多,主要是发酵法和全细胞转化法[12]。BÜCKLE-VALLANT等[13]通过代谢工程改造谷氨酸棒杆菌实现了α-酮异己酸的直接发酵生产,但产量低(9.23 g/L),还存在副产物α-酮异戊酸及氨基酸缺陷型问题。为解决氨基酸缺陷型问题,改变了转氨酶B编码基因ilvE的起始密码子并将不同拷贝的基因整合到基因组上,α-酮异己酸含量达到6.1 g/L,但这种方法并没有完全解决氨基酸缺陷问题,且发酵过程仍需添加多种昂贵的氨基酸,副产物也较多[14],由此可见,基于代谢工程的α-酮异己酸合成方法存在产量低、副产物多,且需要添加多种昂贵氨基酸,不适合工业化生产。

全细胞转化法由于副产物少、操作简单、合成步骤少,而且反应过程中,无需添加有毒化学原料,产品纯度高,易于分离纯化,更适合工业化生产。……