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ChemCatChem:以乙醇醛和甲醛为底物,通过酶法催化合成甘油

  • 分类:行业动态
  • 宣布时间:2024-10-12 12:50
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【提要形貌】甘油是一种简朴的多元醇,可以通过丙烯合成、油的水解、酵母发酵等要领天生,可用于合成药品、化妆品、食物、防冻剂等。

ChemCatChem:以乙醇醛和甲醛为底物,通过酶法催化合成甘油

【提要形貌】甘油是一种简朴的多元醇,可以通过丙烯合成、油的水解、酵母发酵等要领天生,可用于合成药品、化妆品、食物、防冻剂等。

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甘油是一种简朴的多元醇,可以通过丙烯合成、油的水解、酵母发酵等要领天生,可用于合成药品、化妆品、食物、防冻剂等。与上述要领差异,本文先容了一种以果糖-6-磷酸醛缩酶(FSA)和醛还原酶(ALR)为催化剂,使用甲醛(FALD)和乙醇醛(GALD)天生甘油的新要领,如图1所示:

图1. 天生甘油的反映式
果糖-6-磷酸醛缩酶(FSA)能够合成C-C键,尤其是来自于大肠杆菌的EcFSA,能够合成多种亚胺糖或其它多羟基的化合物。以FALDGALD为底物,通过EcFSA催化能够获得两种产物,划分为D-苏糖或L-甘油醛。当反映的受体和供体均为GALD时,产物是D-苏糖;当反映的受体和供体划分为FALDGALD时,产物是L-甘油醛。以是,当反映系统中FALD的量凌驾GALD时,使用EcFSA催化合成的产物是L-甘油醛。醛还原酶(ALR)的作用是催化L-甘油醛还原天生甘油。详细研究历程如下:

以FALD和GALD为底物天生L-甘油醛

能够以FALDGALD为底物天生L-甘油醛的FSA是来自于Aeromonas mediaAmFSA、Gilliamella picolaGaFSAEscherichia coliEcFSA。差异的酶发生甘油醛的最佳反映条件差异,而且差异的酶在最佳反映条件下的动力学参数也差异。通过较量天生L-甘油醛的kcat/Km值,发现GaFSAkcat/Km值为49.27±2.30 sec-1·M-1,具有较高催化活性。
L-甘油醛还原酶

本文选用的ALR来自于Candida tenuis的木糖还原酶(CtXR)和来自Hypocrea jecorina的DL-甘油醛还原酶 (HjGLD)。凭证这两个酶的最佳反映条件和天生甘油的动力学常数(CtXR的kcat/Km值为11659.80±611.63 sec-1·M-1HjGLD的kcat/Km值为7519.82±409.17 sec-1·M-1),确定在还原L-甘油醛为甘油的反映历程中,CtXR的活性比HjGLD高。

本文研究发现L-甘油醛还原酶CtXRHjGLD在以NADPH为电子供体时体现出的活性高于以NADH为电子供体,这是由于ALR(CtXR和HjGLD)辅酶团结区域中的守旧氨基酸残基与NADPH的2'-磷酸基团形成了氢键,如图2所示。形成的氢键不仅使得底物与酶的团结越发稳固,酶与底物的团结速率也变得更快。
图2. CtXRHjGLDNADPH团结的结构对比
以FALD和GALD为底物,使用酶GaFSA和CtXR天生甘油

使用酶GaFSACtXR一锅法制备甘油能够发生6.3 mM的甘油,而使用两步法却能天生8.8mM的甘油。本文推测的缘故原由有两个:第一个缘故原由是CtXRGaFSA的最佳反映条件差异,详细如表1所示,特殊是一锅法中的pH值会影响产物的天生量;第二个缘故原由是底物FALDGALDCtXR具有毒性,如图3所示。

表1. CtXR和GaFSA的最佳反映条件

图3. FALDGALDGaFSA (A)CtXR (B)活性的影响

总结与展望
GALDFALD为底物,通过GaFSACtXR两步法能够合成8.8 mM的甘油,该生物催化反映的转化率仅有35%。若是想提高转化率同时降低副产物(D-苏糖)的量,接纳以下战略:①对GaFSA工程刷新来提升L-甘油醛的产量;② FALD的投加浓度要高于GALD;③使用其他酶催化FALD天生GALD,实现直接以FALD为底物天生甘油;④提高CtXRFALDGALD的耐受性。
 
文章泉源:https://doi.org/10.1002/cctc.202400188
 
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