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重组大肠杆菌全细胞催化合成L-苯乳酸

2021-08-02邵宇张显胡孟凯魏玉霞杨套伟徐美娟邵明龙高敏杰饶志明

食品与发酵工业 2021年14期
关键词:体系

邵宇,张显,胡孟凯,魏玉霞,杨套伟,徐美娟,邵明龙,高敏杰,饶志明

(工业生物技术教育部重点实验室(江南大学),江苏 无锡,214122)

苯乳酸(phenyllactic acid,PLA),即2-羟基-3-苯基丙酸[1],是一种小分子天然有机酸,广泛存在于干酪、天然蜂蜜中。溶解性良好,具有耐酸、耐碱、耐高温等特性[2],并能有效的抑制食腐性微生物[3]的生长,在食品工业中具有广阔的应用前景。L-苯乳酸(L-PLA)作为PLA两种对映异构体中的一种,是合成许多药物制剂的前体[4]。

合成L-PLA方法主要为化学合成法、微生物发酵和生物催化合成。化学合成法[5]技术路线复杂,反应条件苛刻,易产生环境污染,后续分离困难,不易纯化。微生物发酵法[6]通过微生物分解与合成代谢生产PLA。由于其发酵周期长,培养基利用率不高,生产效率低,不具工业利用价值。基因工程和蛋白质工程[7]的发展使得生物催化技术得到广泛的运用。XU等[8]通过在大肠杆菌中共表达源于干酪乳杆菌(Lactobacilluscasei)的酮酸还原酶(LcKAR)和葡萄糖脱氢酶(glucose dehydrogenase,GDH),以苯丙酮酸(phenylpyruvic acid,PPA)为底物不对称合成PLA,时空产率达到10.12 g/(L·h)。LUO等[9]研究中以PPA为底物目前产量达到20.5 g/L。近几年以PPA为底物合成PLA的研究较多,关于苯丙氨酸(phenylalanine,Phe)一步合成PLA的报道相对较少,且PPA价格偏高,挖掘能够成本低廉并高效转化的生物催化合成PLA方法是未来研究亟待解决的问题。

L-氨基酸脱氨酶(L-amino acid deaminase,L-AAD)可以用来催化Phe生成PPA,L-AAD有广泛的底物特异性[10],对疏水性氨基酸有显著催化特性,L-AAD是膜蛋白[11],更有利于制备全细胞催化剂。苯丙酮酸还原酶(phenylpyruvate reductase,LaPPR)是一种还原型辅酶Ⅰ(nicotinamide adenine dinucleotide health,NADH)依赖型的氧化还原酶,具有对芳香族和脂肪族酮酸的底物偏好[12]。……

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