1,4-丁二胺的生物合成方法

1,4-丁二胺(也称1,4-二氨基丁烷或腐胺)属于氨基酸衍生物，作为聚合物，药物，农用化学品，表面活性剂和其他添加剂的组分，具有许多工业应用。由于它作为合成高性能聚酰胺尼龙-4,6的单体而倍受关注，尼龙-4,6因其高熔点、高结晶度、高耐热性和高机械强度以及出色的耐溶剂性而成为一种优异的工程塑料。因此，1,4-丁二胺具有十分广阔的市场应用前景。本文将介绍它的一种生物合成方法^[1]。

化学法与生物法

工业规模上1,4-丁二胺的生产主要是采用琥珀腈加氢的化学合成法，琥珀腈通过在丙烯腈中添加氰化氢产生。化学路线需要不可再生的石油化工产品作为原材料和相对苛刻的反应条件，以及昂贵的催化剂。由于反应物具有剧毒和易燃性，因此从环境和人类健康的角度来看，化学合成路线并不可取。

而目前具有应用前景的生物法制备1,4-丁二胺的方法主要是酶转化法，酶法转化有两种路径：1、利用精氨酸脱羧酶与胍丁胺酶串联表达将精氨酸转化为1,4-丁二胺；2、利用鸟氨酸脱羧酶将鸟氨酸转化为1,4-丁二胺。与化学合成法相比，利用酶法转化生产1,4-丁二胺具有步骤简单、副产物少以及绿色环保等优势，但是酶法转化需要以价格昂贵的精氨酸或鸟氨酸为底物，具有成本高的缺陷，这大大阻碍了酶法转化生产1,4-丁二胺的工业化进程。

生物酶法

(1)将化学合成的精氨酸脱羧酶突变体基因speA和胍丁胺酶基因speB串联后连接到表达载体pXMJ19上，构建重组质粒；

(2)将步骤(1)制备得到的重组质粒转化到C.crenatum SYPA5-5中，制备得到重组钝齿棒杆菌。

(3)将步骤(2)重组钝齿棒杆菌接种至种子培养基中，培养得到种子液，将得到的种子液接种至发酵培养基中发酵制备得到1,4-丁二胺。

参考文献

[1] 一种利用钝齿棒杆菌发酵生产1,4-丁二胺的方法. CN113061562A