近日江南大學生物工程學院周哲敏教授團隊在L-丙氨酸的綠色合成方面取得突破，研究成果“Biosynthesis of L-alanine from cis-butenedioic anhydride catalyzed by a triple-enzyme cascade via a genetically modified strain”發表于《Green Chemistry》雜志（JCR一區，影響因子：10.182）（DOI:10.1039/d1gc02244j）。
L-丙氨酸可以通過發酵法和酶法催化L-天冬氨酸脫羧合成。由于成本效益，工業上主要是發酵方法合成L-丙氨酸；但是與酶催化相比，發酵法生產L-丙氨酸存在光學純度差、副產物多、純化困難等明顯缺點。隨著L-丙氨酸作為藥物前體的需求不斷增加，生產具有高光學純度的L-丙氨酸變得日益重要。
本研究基于多酶系統構建，探索了一種具有良好應用前景的低成本、高效率的L-丙氨酸工業化生產工藝。本工藝以馬來酸酐為原料，分別在馬來酸異構酶、天冬氨酸酶和天冬氨酸？？脫羧酶的催化下，轉化為L-丙氨酸。通過對關鍵酶的篩選、重組酶的表達優化以及宿主細胞的基因修飾，獲得了由宿主細胞基因組酶和兩種重組酶組成的三酶系統，既降低了細胞的生長壓力，又實現了重組酶的高效表達。同時，開發了L-丙氨酸轉化的循環工藝：三酶系統催化合成的高濃度L-丙氨酸，用馬來酸滴定法沉淀L-丙氨酸，沉降后的上清溶液循環用于下一批全細胞催化，大大降低了污水排放。
該工藝生成的L-丙氨酸成本低，產率和光學純度高，非常適合作為藥物前體。另外，反應液的循環利用可大幅減少廢水排放，符合綠色制造的發展戰略。
江南大學19級碩士生崔睿智為該論文第一作者，周哲敏教授和劉中美教授為該論文的共同通訊作者。上述研究工作得到了國際科技合作創新重點項目（2021YFC2100900, 2017YFE0129600）、國家自然科學基金（21878125）等項目的資助。
日期：2021-09-08
L-丙氨酸可以通過發酵法和酶法催化L-天冬氨酸脫羧合成。由于成本效益，工業上主要是發酵方法合成L-丙氨酸；但是與酶催化相比，發酵法生產L-丙氨酸存在光學純度差、副產物多、純化困難等明顯缺點。隨著L-丙氨酸作為藥物前體的需求不斷增加，生產具有高光學純度的L-丙氨酸變得日益重要。
本研究基于多酶系統構建，探索了一種具有良好應用前景的低成本、高效率的L-丙氨酸工業化生產工藝。本工藝以馬來酸酐為原料，分別在馬來酸異構酶、天冬氨酸酶和天冬氨酸？？脫羧酶的催化下，轉化為L-丙氨酸。通過對關鍵酶的篩選、重組酶的表達優化以及宿主細胞的基因修飾，獲得了由宿主細胞基因組酶和兩種重組酶組成的三酶系統，既降低了細胞的生長壓力，又實現了重組酶的高效表達。同時，開發了L-丙氨酸轉化的循環工藝：三酶系統催化合成的高濃度L-丙氨酸，用馬來酸滴定法沉淀L-丙氨酸，沉降后的上清溶液循環用于下一批全細胞催化，大大降低了污水排放。
該工藝生成的L-丙氨酸成本低，產率和光學純度高，非常適合作為藥物前體。另外，反應液的循環利用可大幅減少廢水排放，符合綠色制造的發展戰略。
江南大學19級碩士生崔睿智為該論文第一作者，周哲敏教授和劉中美教授為該論文的共同通訊作者。上述研究工作得到了國際科技合作創新重點項目（2021YFC2100900, 2017YFE0129600）、國家自然科學基金（21878125）等項目的資助。
日期：2021-09-08
