氧化微杆菌醇脱氢酶的发酵优化及催化特性研究

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手性醇及其衍生物是非常有用的中间体,可用于合成天然产物、药物、农用化学品和功能材料等。醇类的生物催化氧化以其温和的反应条件,突出的环保优点而被备受关注。本实验室筛选到一株氧化微杆菌(Microbacterium oxydans ECU2010),其胞内含有的醇脱氢酶能高选择性氧化消旋1-苯乙醇中的R构型对映体,保留(S)-1-苯乙醇,符合Anti—Prelog规则(对映选择率E=153)。通过正交实验对产酶发酵条件进行了优化,确定最佳培养基为(g/L):葡萄糖15,牛肉膏30,蛋白胨20,NaCl 1.O,KH2PO40.5,K2HPO40.5,MgSO40.5,pH 7.0。优化后的产酶活力达到120 U/L,较优化前提高了6倍。该酶催化醇脱氢反应时需要辅酶NAD+作为辅助底物。通过对生物氧化反应条件的优化,发现其最适pH值和温度分别为:pH 8.0(KPB,0.1 M)和30℃。在最适条件下,利用静息细胞进行1-苯乙醇(50 mM)的克级规模氧化动力学拆分,制备获得光学纯(S)-1-苯乙醇,对映体过量(ee)为99.9%,分析产率49.8%,分离产率40.1%。通过添加吸附树脂,进一步提高了反应体系的底物浓度,达到150 mm。最后通过与实验室原有菌种红酵母的组合催化,成功实现了(R,S)-1-苯乙醇的去消旋化,在30 mm底物浓度下,(s)-1-苯乙醇的产率达98%,ee值达99.5%以上。
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