綠色高效L-蛋氨酸合成技術(shù)進(jìn)一步提高

　　浙江工業(yè)大學(xué)日前宣布，該校生物工程學(xué)院研究團(tuán)隊(duì)發(fā)明高效合成L-蛋氨酸的技術(shù)。

　　L-蛋氨酸是人體和動(dòng)物所必需的唯一含硫氨基酸，在醫(yī)藥、食品、飼料等領(lǐng)域具有廣泛應(yīng)用，其綠色高效合成受到了廣泛關(guān)注。

　　目前，L-蛋氨酸的主流合成方法為化學(xué)法，但是在合成過程中要使用氫氰酸等有毒物質(zhì)，反應(yīng)條件苛刻，三廢排放量大，越來越不滿足先進(jìn)工業(yè)的要求。而構(gòu)建微生物細(xì)胞工廠直接進(jìn)行發(fā)酵生產(chǎn)，需要一碳單位和硫源的供給，代謝途徑受到多層次嚴(yán)格調(diào)控，目前難以實(shí)現(xiàn)工業(yè)化?！鞍l(fā)酵—酶催化”偶聯(lián)路線是L-蛋氨酸合成的重要方法，以葡萄糖為底物，發(fā)酵生產(chǎn)前體O-琥珀酰-L-高絲氨酸（OSH），進(jìn)一步在O-琥珀酰-L-高絲氨酸巰基轉(zhuǎn)移酶（MetZ）作用下與甲硫醇反應(yīng)合成L-甲硫氨酸，經(jīng)濟(jì)性高、三廢排放少，具有重要應(yīng)用前景。

　　上述研究團(tuán)隊(duì)長期致力于生物制造工程技術(shù)創(chuàng)新，聚焦醫(yī)藥、農(nóng)藥、食品營養(yǎng)等生物產(chǎn)品的工程技術(shù)創(chuàng)新及產(chǎn)業(yè)化技術(shù)開發(fā)，形成了以生物工程技術(shù)為核心，融合有機(jī)合成、化學(xué)工程原理和方法的生物有機(jī)合成技術(shù)體系。在該研究中，綜合運(yùn)用合成生物學(xué)與生物催化轉(zhuǎn)化關(guān)鍵技術(shù)，建立了“發(fā)酵—酶催化”偶聯(lián)高效合成L-蛋氨酸的技術(shù)路線。

　　該技術(shù)通過構(gòu)建OSH高效細(xì)胞工廠，建立微生物適應(yīng)性進(jìn)化和基于拉曼在線監(jiān)測發(fā)酵模型的發(fā)酵過程調(diào)控策略，實(shí)現(xiàn)OSH產(chǎn)量達(dá)120克/升，糖酸轉(zhuǎn)化率達(dá)60%以上。進(jìn)一步建立MetZ催化性能調(diào)控方法，通過計(jì)算機(jī)輔助設(shè)計(jì)，明確底物/產(chǎn)物進(jìn)出關(guān)鍵通道以及構(gòu)成氧負(fù)離子洞的功能片段和關(guān)鍵氨基酸殘基，構(gòu)建突變文庫并基于高通量篩選新策略，獲得了催化性能顯著提升的有益突變體，純酶酶活達(dá)17.5/毫克，并進(jìn)一步明確了影響Met突變體催化性能的關(guān)鍵分子機(jī)制。

　　在此基礎(chǔ)上，通過甲硫醇鈉分批補(bǔ)料策略，解除了底物對酶的抑制作用，實(shí)現(xiàn)對發(fā)酵產(chǎn)物OSH的完全轉(zhuǎn)化。目前，該“發(fā)酵—酶催化”偶聯(lián)合成L-蛋氨酸的技術(shù)路線已經(jīng)完成了噸級中試，下一步將推進(jìn)其產(chǎn)業(yè)化。

　　轉(zhuǎn)自：中國食品報(bào)

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