本文主要研究内容
作者师赛赛（2019）在《重组E.coli_CtSAPDH细胞催化生物基呋喃醛选择性氧化的研究》一文中研究指出：糠醛和5-甲氧基甲基糠醛（5-methoxymethylfurfural,MMF）是重要的生物基平台化合物,可以由碳水化合物脱水制备得到。MMF及糠醛中均含有甲酰基,可分别被选择性氧化成5-甲氧基甲基-2-糠酸（5-methoxymethyl-2-furancarboxylic acid,MMFA）及糠酸。这两种产物是制备香料、药物、农业化学品、光电材料及合成纤维的重要中间体。目前,化学法仍是合成MMFA和糠酸的主流方式,但该法存在环境不友好、选择性欠佳、能耗高及反应条件苛刻等问题。而生物催化能有效解决上述问题,符合绿色可持续的发展理念,有望取代化学法用于糠酸及其类似物的合成。最近本实验室分离得到一株可高效催化5-羟甲基糠醛（5-hydroxymethyl-furfural,HMF）氧化的Comamonas testosteroni SC1588,随后从中发掘出一个可高效催化HMF氧化的3-琥珀酰半醛-吡啶脱氢酶（3-succinoylsemialdehyde-pyridine dehydrogenase,SAPDH）基因,并成功构建出E.coliCtSAPDH。当前,关于SAPDH的研究仍较少,仅有关于降解尼古丁及生产降压药原料3-琥珀酰吡啶的报道。基于上述情况,本论文将重组E.coliCtSAPDH细胞用于生物基呋喃醛的氧化中,系统地研究了诱导及反应条件对E.coliCtSAPDH催化糠醛及MMF氧化的影响,建立了高效、高选择性合成糠酸及MMFA的生物催化途径;对比研究了糠醛、HMF、MMF及其相应羧酸衍生物对重组菌细胞的毒性及抑制作用。结果表明,诱导条件中诱导温度是影响重组菌细胞催化糠醛氧化性能最显著的条件;最适诱导温度是30℃。诱导剂异丙基硫代半乳糖苷（IPTG）浓度及诱导时间对重组菌催化活性影响甚微。E.coliCtSAPDH细胞催化糠醛氧化的最适反应温度和pH范围分别为30℃和pH 7.0-8.0。在最适反应条件下,该重组菌对糠醛及HMF的耐受水平约为100 mM。当底物浓度低于100 mM时,糠酸及5-羟甲基-2-糠酸（5-hydroxymethyl-2-furancarboxylic acid,HMFCA）产率达95-98%。借助底物分批流加策略,该重组菌能在96 h内合成147 mM糠酸,时空产率约为4.2 g·L-1·d-1。当以MMF为底物时,该菌能在20.5 h内合成242 mM MMFA,时空产率达44.2 g·L-1·d-1。此外,该重组菌还能催化其他呋喃醛及一系列苯甲醛衍生物选择性氧化合成相应的羧酸,产率最高达100%。全细胞催化MMFA合成体系被放大到50 mL规模,结果表明200 mM MMF在6 h内被完全转化,生成174 mM MMFA,时空产率达到108.5 g·L-1·d-1;目标产物经有机溶剂萃取后,MMFA回收率约为97%,纯度为85%。此外,我们还对比了HMF、MMF及糠醛对重组菌的细胞毒性及抑制作用。发现三者对重组菌的毒性及抑制作用强弱顺序均为:糠醛>MMF>HMF。产物HMFCA、MMFA、糠酸对重组菌的细胞的毒副作用主要源于其酸性;三者对细胞抑制及毒性作用强弱顺序均为:糠酸>MMFA>HMFCA。本研究拓展了SAPDH在合成化学种的应用范畴,初步阐明了重组菌E.coliCtSAPDH催化呋喃醛氧化的反应特性及规律,揭示了三种呋喃醛及相应的羧酸衍生物对细胞的毒性及抑制作用。该研究不仅丰富了生物基平台化合物转化的相关理论知识,而且还将为高附加值呋喃衍生物的大规模制备奠定技术基础。
Abstract
kang quan he 5-jia yang ji jia ji kang quan （5-methoxymethylfurfural,MMF）shi chong yao de sheng wu ji ping tai hua ge wu ,ke yi you tan shui hua ge wu tuo shui zhi bei de dao 。MMFji kang quan zhong jun han you jia xian ji ,ke fen bie bei shua ze xing yang hua cheng 5-jia yang ji jia ji -2-kang suan （5-methoxymethyl-2-furancarboxylic acid,MMFA）ji kang suan 。zhe liang chong chan wu shi zhi bei xiang liao 、yao wu 、nong ye hua xue pin 、guang dian cai liao ji ge cheng qian wei de chong yao zhong jian ti 。mu qian ,hua xue fa reng shi ge cheng MMFAhe kang suan de zhu liu fang shi ,dan gai fa cun zai huan jing bu you hao 、shua ze xing qian jia 、neng hao gao ji fan ying tiao jian ke ke deng wen ti 。er sheng wu cui hua neng you xiao jie jue shang shu wen ti ,fu ge lu se ke chi xu de fa zhan li nian ,you wang qu dai hua xue fa yong yu kang suan ji ji lei shi wu de ge cheng 。zui jin ben shi yan shi fen li de dao yi zhu ke gao xiao cui hua 5-qiang jia ji kang quan （5-hydroxymethyl-furfural,HMF）yang hua de Comamonas testosteroni SC1588,sui hou cong zhong fa jue chu yi ge ke gao xiao cui hua HMFyang hua de 3-hu po xian ban quan -bi ding tuo qing mei （3-succinoylsemialdehyde-pyridine dehydrogenase,SAPDH）ji yin ,bing cheng gong gou jian chu E.coliCtSAPDH。dang qian ,guan yu SAPDHde yan jiu reng jiao shao ,jin you guan yu jiang jie ni gu ding ji sheng chan jiang ya yao yuan liao 3-hu po xian bi ding de bao dao 。ji yu shang shu qing kuang ,ben lun wen jiang chong zu E.coliCtSAPDHxi bao yong yu sheng wu ji fu nan quan de yang hua zhong ,ji tong de yan jiu le you dao ji fan ying tiao jian dui E.coliCtSAPDHcui hua kang quan ji MMFyang hua de ying xiang ,jian li le gao xiao 、gao shua ze xing ge cheng kang suan ji MMFAde sheng wu cui hua tu jing ;dui bi yan jiu le kang quan 、HMF、MMFji ji xiang ying suo suan yan sheng wu dui chong zu jun xi bao de du xing ji yi zhi zuo yong 。jie guo biao ming ,you dao tiao jian zhong you dao wen du shi ying xiang chong zu jun xi bao cui hua kang quan yang hua xing neng zui xian zhe de tiao jian ;zui kuo you dao wen du shi 30℃。you dao ji yi bing ji liu dai ban ru tang gan （IPTG）nong du ji you dao shi jian dui chong zu jun cui hua huo xing ying xiang shen wei 。E.coliCtSAPDHxi bao cui hua kang quan yang hua de zui kuo fan ying wen du he pHfan wei fen bie wei 30℃he pH 7.0-8.0。zai zui kuo fan ying tiao jian xia ,gai chong zu jun dui kang quan ji HMFde nai shou shui ping yao wei 100 mM。dang de wu nong du di yu 100 mMshi ,kang suan ji 5-qiang jia ji -2-kang suan （5-hydroxymethyl-2-furancarboxylic acid,HMFCA）chan lv da 95-98%。jie zhu de wu fen pi liu jia ce lve ,gai chong zu jun neng zai 96 hnei ge cheng 147 mMkang suan ,shi kong chan lv yao wei 4.2 g·L-1·d-1。dang yi MMFwei de wu shi ,gai jun neng zai 20.5 hnei ge cheng 242 mM MMFA,shi kong chan lv da 44.2 g·L-1·d-1。ci wai ,gai chong zu jun hai neng cui hua ji ta fu nan quan ji yi ji lie ben jia quan yan sheng wu shua ze xing yang hua ge cheng xiang ying de suo suan ,chan lv zui gao da 100%。quan xi bao cui hua MMFAge cheng ti ji bei fang da dao 50 mLgui mo ,jie guo biao ming 200 mM MMFzai 6 hnei bei wan quan zhuai hua ,sheng cheng 174 mM MMFA,shi kong chan lv da dao 108.5 g·L-1·d-1;mu biao chan wu jing you ji rong ji cui qu hou ,MMFAhui shou lv yao wei 97%,chun du wei 85%。ci wai ,wo men hai dui bi le HMF、MMFji kang quan dui chong zu jun de xi bao du xing ji yi zhi zuo yong 。fa xian san zhe dui chong zu jun de du xing ji yi zhi zuo yong jiang ruo shun xu jun wei :kang quan >MMF>HMF。chan wu HMFCA、MMFA、kang suan dui chong zu jun de xi bao de du fu zuo yong zhu yao yuan yu ji suan xing ;san zhe dui xi bao yi zhi ji du xing zuo yong jiang ruo shun xu jun wei :kang suan >MMFA>HMFCA。ben yan jiu ta zhan le SAPDHzai ge cheng hua xue chong de ying yong fan chou ,chu bu chan ming le chong zu jun E.coliCtSAPDHcui hua fu nan quan yang hua de fan ying te xing ji gui lv ,jie shi le san chong fu nan quan ji xiang ying de suo suan yan sheng wu dui xi bao de du xing ji yi zhi zuo yong 。gai yan jiu bu jin feng fu le sheng wu ji ping tai hua ge wu zhuai hua de xiang guan li lun zhi shi ,er ju hai jiang wei gao fu jia zhi fu nan yan sheng wu de da gui mo zhi bei dian ding ji shu ji chu 。
论文参考文献
论文详细介绍
论文作者分别是来自华南理工大学的师赛赛，发表于刊物华南理工大学2019-10-23论文，是一篇关于生物基呋喃论文,重组菌论文,氧化反应论文,醛脱氢酶论文,生物催化论文,华南理工大学2019-10-23论文的文章。本文可供学术参考使用，各位学者可以免费参考阅读下载，文章观点不代表本站观点，资料来自华南理工大学2019-10-23论文网站，若本站收录的文献无意侵犯了您的著作版权，请联系我们删除。
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