双酶偶联转化富马酸制备β-丙氨酸的工艺的建立与优化.PDF

生 物 工 程 学 报 高宇 等/双酶偶联转化富马酸制备 β-丙氨酸的工艺的建立与优化 875 Chinese Journal of Biotechnology /cjbcn May 25, 2017, 33(5): 875−879 DOI: 10.13345/j.cjb.160416 ©2017 Chin J Biotech, All rights reserved ·生物育种与工艺优化· β- 高宇，刘中美，刘克，周哲敏，崔文璟 214122 , , , . β-. , 2017, 33(5): 875–879. Gao Y, Liu ZM, Liu K, et al. Biocatalytic access to β-alanine by a two-enzyme cascade synthesis. Chin J Biotech, 2017, 33(5): 875–879. 摘 要: 酶转化法是生产 β- 丙氨酸的重要途径，但单一酶法转化存在底物价格较高的问题。通过构建双酶催 化体系制备 β- 丙氨酸，即将来源于大肠杆菌的天冬氨酸酶 (AspA) 和来源于谷氨酸棒杆菌的 L-天冬氨酸 α- 脱羧酶 (PanD) 偶联，以富马酸和氨为底物进行酶促反应合成β- 丙氨酸。催化反应中AspA 与PanD 的最适加 酶比例为 1 ∶80 ，其中AspA 的浓度为10 μg/mL ，转化温度为37 ℃，pH 为7.0；浓度为100 mmol/L 的富马酸 可在8 h 内被完全转化，转化率为100%，摩尔产率为90.9% ，β- 丙氨酸的产量为90 mmol/L ，约为7 g/L ；浓 度为200 mmol/L 的富马酸在反应8 h 后，体系中 β- 丙氨酸的产量为126 mmol/L，约合9.8 g/L ，继续延长反应 时间，转化率并没有明显提高。根据该研究提出的双酶偶联转化工艺可将价格低廉的富马酸一步转化为具有高 附加值的β- 丙氨酸。 : 天冬氨酸酶，L-天冬氨酸 α-脱羧酶，β- 丙氨酸，天冬氨酸酶，双酶偶联 Biocatalytic access to β-alanine by a two-enzyme cascade synthesis Yu Gao, Zhongmei Liu, Ke Liu, Zhemin Zhou, and Wenjing Cui College of Bioengineering, Jiangnan University , Wuxi 214122, Jiangsu, China Abstract: Enzymatic synthesis is an important way to produce β-alanine, but the biological method is expensive generally because of the high price of substrate. In this paper, a two-step enzymatic cascade system was developed, combining L-aspartase from Escherichia coli DH5α and L-aspartate α-decarboxylase from Corynebacterium glutamicum. This system catalyzes Fumarate and ammonia to β-alanine. The optimal ratio of AspA and PanD was 1:80 (W/ W), and the concentration of AspA was 10 μg/mL, at 37 ℃ and pH 7.0.