生物合成L-苯甘氨酸

背景技术

L-苯甘氨酸是一种高值的非天然芳香族a-氨基酸，是合成食品添加剂和药物中间体重要的手性砌块。L-苯甘氨酸及其衍生物是合成紫杉醇、β-内酰胺类抗生素及重磅炸弹药物-氯吡格雷的重要中间体。随着化工技术的不断发展，L-苯甘氨酸的化学合成工艺已非常成熟。但其传统的合成过程所使用的氰化物或强碱，对工人的安全威胁较大，且对环境极不友好。此外，化学合成L-苯甘氨酸的对映选择性较差，增大了后续纯化精制的成本。与传统的化学合成相比，新型的生物合成具有手性选择性强、反应条件温和、环境友好及对设备要求低等优势，随着环境问题日益突出，绿色、环保的生物合成更受关注和青睐。

近年来，关于苯甘氨酸生物合成研究较多的主要有苯海因酶转化法、D-苯甘氨酸氨基转移酶法和氨基酸脱氢酶法等。然而，它们仍存在一定的缺陷，例如需要硫酸辅助、催化活性低或需要额外的辅酶循环系统等。因此，开发转化率高、对映选择性好、成本低廉且环境友好的L-苯甘氨酸生物合成工艺具有重要的学术意义和应用前景。

制备方法

借助pACYCDuet-1和pET28a双质粒共表达系统，构建携带Agrobacterium radiobacter来源扁桃酸消旋酶(Ar mandelate racemase, ArMR) 、 Lactobacillus harbinensi来源D-扁桃酸脱氢酶(Lh D-mandelatedehydrogenase，LhDMDH)和Exiguobacterium sibiricum DSM 17290来源L-亮氨酸脱氢酶(Es L-leucinedehydrogenase，EsLeuDH)编码基因的重组大肠杆菌，将其命名为E.coli BL21(DE3)/pACYCDuet-1-EsLeuDH-LhDMDH:pET28a-ArMR。在低温、低浓度诱导剂的诱导下，该重组菌成功表达了具有各自催化活性的3种重组酶，其发酵液中LhDMDH、EsLeuDH和ArMR195.8、56.2U/mL和174.5U/mL。以诱导后的全细胞为催化剂、D,L-扁桃酸为底物，在D,L-扁桃酸初始浓度50mmol/L、pH9.5的500mmol/L NH4CI·NH3H2O缓冲液体系下，180r/min、30℃反应48h后，L-苯甘氨酸得率可达77.48%，其对映体过量值大于99%。

参考文献

[1]贾园园,李祥,张振华,等. 重组大肠杆菌全细胞催化D,L-扁桃酸对映选择性制备L-苯甘氨酸[J]. 食品科学,2021,42(2):83-89. DOI:10.7506/spkx1002-6630-20191104-030.