2-酮丁酸的分离提取与应用

概述

2-酮丁酸、也称为2-氧代丁酸、草酰乙酸，是一种有机化合物和羧酸，是氨基酸代谢的中间体。2-酮丁酸是一个四碳分子，是克雷布斯循环中的重要中间体，也是氨基酸、脂质和其他分子生物合成的关键中间体。它是许多生物体代谢的重要组成部分，参与碳水化合物、蛋白质和脂质的代谢。此外，它也是体内重要的代谢产物，在能量代谢的调节中发挥着重要作用。2-酮丁酸还被证明可以抑制胰岛素抵抗和细胞培养。

分离提取

文献报道了一种从酶转化液中分离提取2-酮丁酸的方法。采用酶催化法生产2-酮丁酸时，酶催化液中除了含有2-酮丁酸，还含有菌体，水溶性蛋白，色素，苏氨酸，钠盐等杂质，由于2-酮丁酸具有在水相和有机相中易容，沸点低等特点，故分离提取困难。该方法首先通过双膜即微滤膜，超滤膜分离系统错流过滤去除发酵液中的菌体，大部分蛋白和色素，膜过滤液依次通过粉末活性炭脱色，加碱除蛋白，减压浓缩，阳离子交换柱除杂质，冷冻真空干燥操作步骤，得到纯度95.0%以上的2-酮丁酸结晶，收率达到80%以上。分离过程采用微滤和超滤双膜过滤菌体蛋白，菌体去除彻底，过滤液澄清透明。采用阳离子交换工艺除杂质，高效去除难分离的苏氨酸，钠盐等杂质[1]。

应用

2-酮丁酸常用作合成氨基酸、脂质和其他分子的底物，还可用于研究碳水化合物、蛋白质和脂质的代谢。

例如，催化长侧链芳香族胺与2-酮丁酸可以合成L-2-氨基丁酸。采用ω转氨酶作为催化剂催化长侧链芳香族胺与2-酮丁酸合成L-2-氨基丁酸。相关ω转氨酶ppTA在利用无论是芳香族胺——苄胺，还是长侧链芳香族胺S苯基丁胺，在合成L-2-氨基丁酸方面有巨大潜力，在生物医药领域有较大的应用前景[2]。

另外，以2-酮丁酸作为辅底物，在7ɑ-羟基类固醇脱氢酶，α-羟丁酸脱氢酶，鹅去氧胆酸以及辅酶NAD+的作用下可以生成7-酮石胆酸，且酶催化的转化率能够达到99.5%以上。成本比现有工艺路线极具优势，有工业化应用的潜力[3]。

在黄曲霉素的有关研究中，实验发现，黄曲霉在2mg/mL的2‑酮丁酸添加后，经过24及48小时培养，2‑酮丁酸能有效达到90％以上的抑菌率。碘化丙啶(PI)染色显示2‑酮丁酸处理对真菌细胞膜有损害。转录组学分析显示，2‑酮丁酸会下调黄曲霉素生合成的基因表达。HPLC分析也可看出黄曲霉菌在经过2‑酮丁酸的处理后，相对于对照组，黄曲霉素有明显的下降[4]。

参考文献

[1]陈宁,齐俊生,徐庆阳,等.一种从酶转化液中分离提取2-酮丁酸的方法:CN201610056886.0[P].CN105461544A.

[2]罗玮,胡佳桂.催化长侧链芳香族胺与2-酮丁酸合成L-2-氨基丁酸的方法.CN202110149981.6.

[3]傅荣昭,谷绪顶,周文俊.一种低成本制备7-酮石胆酸的生物酶催化方法:CN202110994867.3[P].CN202110994867.3.

[4]陈芳芳,陈煜沛,吴黉坦,等.2-酮丁酸的应用:202310923237[P].