近日江南大学生物工程学院周哲敏教授团队在L-丙氨酸的绿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”发表于《Green Chemistry》杂志（JCR一区，影响因子：10.182）（DOI:10.1039/d1gc02244j）。
L-丙氨酸可以通过发酵法和酶法催化L-天冬氨酸脱羧合成。由于成本效益，工业上主要是发酵方法合成L-丙氨酸；但是与酶催化相比，发酵法生产L-丙氨酸存在光学纯度差、副产物多、纯化困难等明显缺点。随着L-丙氨酸作为药物前体的需求不断增加，生产具有高光学纯度的L-丙氨酸变得日益重要。
本研究基于多酶系统构建，探索了一种具有良好应用前景的低成本、高效率的L-丙氨酸工业化生产工艺。本工艺以马来酸酐为原料，分别在马来酸异构酶、天冬氨酸酶和天冬氨酸？？脱羧酶的催化下，转化为L-丙氨酸。通过对关键酶的筛选、重组酶的表达优化以及宿主细胞的基因修饰，获得了由宿主细胞基因组酶和两种重组酶组成的三酶系统，既降低了细胞的生长压力，又实现了重组酶的高效表达。同时，开发了L-丙氨酸转化的循环工艺：三酶系统催化合成的高浓度L-丙氨酸，用马来酸滴定法沉淀L-丙氨酸，沉降后的上清溶液循环用于下一批全细胞催化，大大降低了污水排放。
该工艺生成的L-丙氨酸成本低，产率和光学纯度高，非常适合作为药物前体。另外，反应液的循环利用可大幅减少废水排放，符合绿色制造的发展战略。
江南大学19级硕士生崔睿智为该论文第一作者，周哲敏教授和刘中美教授为该论文的共同通讯作者。上述研究工作得到了国际科技合作创新重点项目（2021YFC2100900, 2017YFE0129600）、国家自然科学基金（21878125）等项目的资助。
日期：2021-09-08
