将构建好的重组质粒转化进入大肠杆菌进行表达,经过对诱导时间、诱导温度、诱导前生长时间以及诱导剂的添加量等参数进行了研究及优化后,获得了稳定的甲酸脱氢酶高产工程菌株,构建了良好的辅NAD(P)H再生系统。目前甲酸脱氢酶再生NADH体系是最成功的再生系统,并已应用于工业生产,它以反应不可逆,甲酸价格低廉且较高的耐受性优势受到广泛认可[3]。
1。2辅酶再生的方法
目前,辅酶再生的研究和应用主要集中在NAD(P)H。它所参与的反应约占待开发酶促反应工艺的40%[3]。它以两种形式存在:还原态的NAD(P)H和氧化态的NAD(P)+。依赖NAD+的酶促反应要比NADP+的酶促反应多,后者大约只有前者的1/ 4。它们价格昂贵,通常比酶促反应所得产物要贵的多。现已知辅酶还原型的价格比氧化型更高,且更不稳定。因此为了推动氧化还原酶的生物催化过程的应用发展,就需开发更为高效的辅酶再生方法。
1。2。1各种辅酶再生方法的比较
方方法
原理 应用优点 缺点
化化学法 化学试剂或衍生物能从还原型辅酶接受电子,将NADH氧化为NAD+ 二亚硫酸盐能够作为还原剂使NAD+还原为NADH[4] 化学试剂价格便宜;不需额外加入酶 缺乏特异性;辅酶易被钝化;化学试剂污染产物使得分离困难
电电化学法 NAD+ + H+ + 2 e = NADH 在电催化中间体进行电子的氧化还原,早期多采用直接电解还原法 电能为再生能源,成本低;检测易;过程易监控;不需要其他酶的参与,避免副产物产生[5] 特异性低;再生辅酶比活底;酶系统会由于电化学反应而受到损害;
光光化学法 激发态的光敏剂直接从NAD(P)H得电子从而将其氧化生成NAD(P)+ 有机染料如亚甲基蓝、N-甲基苯唑甲基磺酸盐等作为光敏剂 不需加酶;再生试剂不需以化学计量加入 循环次数低;所用光催化剂受到一定限制;酶在生物反应器条件下不稳定文献综述
酶酶法 NAD(P)为辅酶反应和需NAD(P)H为辅酶的酶促反应可以分别用NAD(P)H和NAD(P) +的酶法再生[6] 利用酶耦联法一个酶催化底物转化,另一个酶则催化辅酶循环再生。 选择性高;再生体系与合成体系兼容性好;过程易于监控 在一些体系中酶不稳定、速率低、产物不易分离
1。2。2研究目的及意义
氧化还原酶进行生物催化时需要辅酶的参与才能完成,但由于辅酶的稳定性低、价格昂贵等缺点,必须创建稳定性高、成本低的高效辅酶再生系统,以达到预期效果。现已运用在工业生产中的辅酶再生系统如formate/ FDH和glucose/ GDH再生体系,由于甲酸和CO2都无毒且易于除去,同时原料甲酸盐和葡萄糖价格低廉,所以具有强大的潜在实际应用意义。但其应用还是受到了限制,原因在于要用大量比较贵的辅酶去进行催化转化,在整个不断再生过程中都要使用到价格较高的NAD(H)。现采用基因工程的手段,实现甲酸脱氢酶FDH和葡萄糖脱氢酶GDH的高效表达,并与相应的氧化还原酶如乙醛还原酶(ALR)、亮氨酸脱氢酶(LeuDH)、丙氨酸脱氢酶(AlaDH)等进行偶联,构成双酶偶联体系。只要在生物催化转化的过程中不在添加大剂量的辅酶,就可提供辅酶循环再生的效果,从而达到降低生产成本,提高其工业应用价值。