生物法合成丁三醇关键酶——2-酮酸脱羧酶的研究进展文献综述

 2021-10-22 21:43:33

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早期生产1,2,4-丁三醇主要是化学法合成,近年来合成技术不断发展完善,成果显著:目前丁三醇的生产主要采用NaBH4还原苹果酸二酯或铷和碳催化苹果酸加氢等化学合成法。

这些方法反应条件苛刻,环境污染严重,收率低,提纯难度大【1】。

直到2003年,研究人员首次以酶是实假单胞杆菌(pseudomonas fragi)为宿主,利用菌体自身脱氢酶催化反应合成阿拉伯糖酸及木糖酸,最终反应得率为70%,后期通过基因工程手段在大肠杆菌中异源表达苯甲酰甲酸脱羧酶得到木糖酸,其筛选自恶臭假单胞杆菌(pseudomonas putida),在经过脱水,脱羧,还原三步反应转化为BT,转化率可达到17.5%。

后期研究主要以价格低廉易得的底物代替木糖生产BT【2】。

为获得更高的1,2,4-丁三醇产量,研究人员把工作重点放在了生物反应过程的关键酶上。

通过对酶的筛选和改造,可以发展出更多种,更高效的2-酮酸脱羧酶。

目前,1,2,4-丁三醇全球有200家供应商,国内厂家145家。

各单位的科研人员也在加紧研究其生物合成的产量提高和工业放大。

美国密歇根州立大学 Niu 等人 2003 年在美国化学会志(Journal of the American Chemical Society)上发表文章,介绍了1,2,4-丁三醇的微生物合成法【3】。

具体方法为:D-木糖在假单胞菌的氧化下转化成 D-木糖 酸,产率 70%,再由大肠埃希氏菌DH5α/pWN6.186A催化D-木糖酸转化成D-1,2,4-丁三醇,产率25%;L-阿拉伯糖在P. fragi 的氧化下转化成 L-阿拉伯-1,4-内酯和L-阿拉伯糖酸的混合物,总产率 54%,内酯水解 后,L-阿拉伯糖酸采用 Escherichia coli BL21 (DE3)/pWN6.222A 转化生成 L-1,2,4-丁三醇,产率 35%。

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