關于己二酸生物合成的相關研究

甄賀輝(唐山中浩化工有限公司，河北 唐山 063018)

關于己二酸生物合成的相關研究

甄賀輝(唐山中浩化工有限公司，河北 唐山 063018)

當前階段，我國在己二酸合成工藝上不夠先進，不僅會對環(huán)境造成極大的污染，也不利于化工企業(yè)的持久性發(fā)展。因此要探索出綠色無污染的替代合成方法，以此來保障化工產(chǎn)業(yè)的可持性發(fā)展。近些年來，利用生物來合成己二酸的新型合成方法正逐漸成為可能，本文便對這種己二酸生物合成方法的研究進展及可行性做出了相關研究。

己二酸；喘-粘康酸；生物合成；代謝工程

己二酸的英文簡稱又叫ADA，它的化學結(jié)構(gòu)內(nèi)包含六個脂肪族二元羧酸，在自然環(huán)境中還沒有被發(fā)現(xiàn)過，但在人體的尿液中卻存在著己二酸。己二酸是化工企業(yè)的一種單體原料，目前被廣泛應用于尼龍、塑料及化學纖維等聚合物的生產(chǎn)當中，在食品行業(yè)中也能被應用到。當前，化工企業(yè)在進行己二酸合成時，主要是以環(huán)己酮混合物與環(huán)己醇作為原料進行合成的，而且在合成過程中需要使用具有強氧化性的硝酸。而這種硝酸會對生產(chǎn)設備進行腐蝕，并且在合成過程中還會形成副產(chǎn)物，這種副產(chǎn)物能夠極大破壞空氣中的臭氧層，對環(huán)境有著極大的危害。而隨著我國對環(huán)境保護的不斷重視，這種傳統(tǒng)的己二酸合成方法已經(jīng)不能適用于生產(chǎn)了，因此必須探索出綠色、環(huán)保的新型己二酸合成方法，而通過生物方法來合成己二酸的構(gòu)思，也正逐漸成為可能。

1 己二酸前體物生物順，順-粘康酸合成分析

1.1 芳香族類化合物合成途徑

在上世紀80年代末期，外國的化學家就探索出了利用節(jié)桿菌將苯甲酸轉(zhuǎn)化為己二酸前體物的方法，轉(zhuǎn)化出的順，順-粘康酸在兩天以內(nèi)就達到了44克每升。后來經(jīng)過眾多化學家對這種方法的不斷完善，使順，順-粘康酸的產(chǎn)量有了非常大的提高，目前，我國在順，順-粘康酸的產(chǎn)量已經(jīng)達到了0.6克每小時，并且還在不斷提高當中，而這也為己二酸的規(guī)模化合成奠定了良好的基礎。

1.2 葡萄糖合成途徑

除了芳香族類化合物能夠合成順，順-粘康酸以外，葡萄糖也能合成己二酸的前體物順，順-粘康酸。早在1994年，就有化學家提出利用大腸桿菌作為出發(fā)菌，然后利用1,2雙氧化酶、外源基因、原兒茶酸脫羧酶、3-脫氫莽草酸脫水酶等進行催化，將葡萄糖作為碳源，從而合成出己二酸的前體物，即順,順-粘康酸。后來，其他化學家在此基礎上又進行了相應的改進，最終培養(yǎng)出比出發(fā)菌株還要強24倍的酵母菌株，生產(chǎn)出的粘康酸更是高達141毫克每升。

1.3 兒茶酚1，2-雙加氧酶

對兒茶酚1,2雙加氧酶進行研究有著十分重要的意義，兒茶酚1,2雙加氧酶能夠作用到鄰苯二酚及其衍生物，并且其可以對底物焦棓酸進行單加氧和雙加氧。兒茶酚1,2雙加氧酶能夠有效保留其他底物的活性，并非常適用于粘康酸的合成?；瘜W家通過對惡臭假單胞菌84103中提取出了catA酶，并對catA酶進行了大量的研究，當前已經(jīng)有許多菌株都被提取出了catA基因，并已經(jīng)構(gòu)建出了相關的突變體，能夠顯著增加順,順-粘康酸的產(chǎn)量。

2 己二酸生物轉(zhuǎn)化合成途徑研究

2.1 環(huán)烴類轉(zhuǎn)化合成己二酸途徑

21世紀，化學家經(jīng)過研究發(fā)現(xiàn),能夠在土壤棒桿菌中提取出環(huán)己醇基因簇,這種基因簇證實了環(huán)己醇能轉(zhuǎn)化為己二酸.后來其他化學家又利用異源表達找到了能夠進行己二酸生產(chǎn)的大腸桿菌,并分離出一株表皮短桿菌。后來又通過Out-PCR技術找到了表皮短桿菌中的兩種不同基因簇。這也充分證明了己二酸是能夠能過環(huán)烴類進行合成的。只不過，由于環(huán)烴類大多都源于石化資源，這種石化資源是不可再生的，因此，也使環(huán)烴類合成己二酸的發(fā)展受到了限制。

2.2 脂肪酸轉(zhuǎn)化合成己二酸途徑

脂肪酸可以轉(zhuǎn)化合成己二酸，只不是它是通過氧化途徑實現(xiàn)的，它主要是對脂肪酸中的β位上的碳進行氧化，從而使脂肪酸能夠?qū)︳然械奶歼M行遠離。氧化途徑共分為三個過程，第一個過程是脂肪酸會受到P450氧化酶的作用，使羧基中的氫被氧化成羥基。第二個過程是羥基會受到醇脫氫酶的影響而被氧化成醛基。第三個過程是醛基會受到醛脫氫酶的影響，而被氧化成羧基。這些物質(zhì)經(jīng)過組合會產(chǎn)生己二酸。

2.3 逆己二酸降解合成己二酸途徑

有關化學家提出了由己二酸進行逆降解過程，以此來實現(xiàn)對己二酸的生產(chǎn)，主要有兩條降解思路，第一種降解思路是利用乙酰酶A與琥珀酰輔酶A進行聚合的作用，以此來合成己二酸。第二種降解思路是由乙酰酶A與乙酰輔酶A來構(gòu)成3-酮基己二酰輔酶A，然后形成3-酮基-己二酸，再將這種物質(zhì)經(jīng)過二酸還原酶、3-羥基己二酸水合酶、烯脂還原酶的依次作用，來合成己二酸。目前，這兩種降解思路仍舊有待考證，對于己二酸的合成方法，最主要的還是要探索出合適的酶，只有找到合適的酶，才能進一步提高己二酸的產(chǎn)量。

綜上所述，本文通過對己二酸前體物生物順，順-粘康酸合成的相關合成途徑進行了分析，分析了芳香族類化合物、葡萄糖及兒茶酚1,2-雙加氧酶在合成順，順-粘康酸時的研究進度，并對己二酸生物合成法的可行性進行了探析，研究了環(huán)烴類、脂肪酸及逆己二酸降解合成己二酸的可行性。希望能通過此篇文章的研究，為探索出更加新型、綠色、無污染的己二酸合成方法提供積極的參考建議。

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