重组大肠杆菌全细胞催化D,L-扁桃酸对映选择性制备L-苯甘氨酸

doi:10.7506/spkx1002-6630-20191104-030

食品科学 ›› 2021, Vol. 42 ›› Issue (2): 83-89.doi: 10.7506/spkx1002-6630-20191104-030

重组大肠杆菌全细胞催化D,L-扁桃酸对映选择性制备L-苯甘氨酸

贾园园，李祥，张振华，张闪，杨露露，唐存多

（1.南阳师范学院昆虫生物反应器河南省工程实验室，河南省南水北调中线水源区生态安全重点实验室，河南南阳 473061；2.车用生物燃料技术国家重点实验室，河南南阳 473061）

出版日期:2021-01-18 发布日期:2021-01-27
基金资助:
国家自然科学基金青年科学基金项目（31900916）；国家自然科学基金面上项目（31870917）；车用生物燃料技术国家重点实验室开放课题（KFKT2018003）；南阳师范学院青年项目（2018QN004）；河南省科研服务平台专项（2016151）；河南省南水北调中线水源区水生态安全创新型科技团队专项（17454）；河南省高校科技创新团队项目（20IRTSTHN024）；河南省高校省级大学生创新创业训练计划项目（S201910481006）

Enantioselective L-Phenylglycine Production from D,L-Mandelic Acid Using Engineered Escherichia coli Whole Cells

JIA Yuanyuan, LI Xiang, ZHANG Zhenhua, ZHANG Shan, YANG Lulu, TANG Cunduo

(1. Henan Provincial Engineering Laboratory of Insect Bio-reactor, Henan Key Laboratory of Ecological Security for Water Source Region of Mid-line of South-to-North, Nanyang Normal University, Nanyang 473061, China; 2. State Key Laboratory of Automotive Biofuel Technology, Nanyang 473061, China)

Online:2021-01-18 Published:2021-01-27

摘要/Abstract

摘要： 借助pACYCDuet-1和pET28a双质粒共表达系统，构建携带Agrobacterium radiobacter来源扁桃酸消旋酶（Ar mandelate racemase，ArMR）、Lactobacillus harbinensi来源D-扁桃酸脱氢酶（Lh D-mandelate dehydrogenase，LhDMDH）和Exiguobacterium sibiricum DSM 17290来源L-亮氨酸脱氢酶（Es L-leucine dehydrogenase，EsLeuDH）编码基因的重组大肠杆菌，将其命名为E. coli BL21（DE3）/pACYCDuet-1-EsLeuDH-LhDMDH:pET28a-ArMR。在低温、低浓度诱导剂的诱导下，该重组菌成功表达了具有各自催化活性的3 种重组酶，其发酵液中LhDMDH、EsLeuDH和ArMR的活性分别为195.8、56.2 U/mL和174.5 U/mL。以诱导后的全细胞为催化剂、D,L-扁桃酸为底物，在D,L-扁桃酸初始浓度50 mmol/L、pH 9.5的500 mmol/L NH4Cl-NH3·H2O缓冲液体系下，180 r/min、30 ℃反应48 h后，L-苯甘氨酸得率可达77.48%，其对映体过量值大于99%。本研究具有较大的产业化潜力，为实现L-苯甘氨酸规模化的生物合成奠定了坚实的基础。

关键词: L-苯甘氨酸；全细胞催化；绿色化学；共表达；级联反应

Abstract: In this study, a recombinant Escherichia coli strain carrying D-mandelate dehydrogenase, L-leucine dehydrogenase and mandelate racemase encoding genes was established by using a dual plasmid co-expression system of pACYCDuet-1 and pET28a, which was named as E. coli BL21(DE3)/pACYCDuet-1-EsLeuDH-LhDMDH:pET28a-ArMR. Under low temperature and in the presence of low concentrations of the inducer, the recombinant strain successfully expressed three recombinant enzymes with catalytic activities, and the activities of D-mandelate dehydrogenase, L-leucine dehydrogenase and mandelate racemase in its fermentation broth were 195.8, 56.2 and 174.5 U/mL respectively. Using the induced whole cells as the catalyst and D,L-mandelic acid as the substrate, the yield of L-phenylglycine was 77.48% after reaction at 30 ℃ for 48 h in 500 mmol/L NH4Cl-NH3·H2O buffer at pH 9.5 with an agitation rate of 180 r/min with an enantiomeric excess (e.e.) value of greater than 99%. This study has potential for industrial application, laying a solid foundation for large-scale biosynthesis of L-phenylglycine.

Key words: L-phenylglycine; whole-cell catalysis; green chemistry; co-expression; cascade reaction

中图分类号:

TS202.1

贾园园，李祥，张振华，张闪，杨露露，唐存多. 重组大肠杆菌全细胞催化D,L-扁桃酸对映选择性制备L-苯甘氨酸[J]. 食品科学, 2021, 42(2): 83-89.

JIA Yuanyuan, LI Xiang, ZHANG Zhenhua, ZHANG Shan, YANG Lulu, TANG Cunduo. Enantioselective L-Phenylglycine Production from D,L-Mandelic Acid Using Engineered Escherichia coli Whole Cells[J]. FOOD SCIENCE, 2021, 42(2): 83-89.

[1]	郑炯. 不同解冻方式对速冻方竹笋品质的影响[J]. 食品科学, 0, (): 0-0.
[2]	韦铮贺燕黄先智沈以红丁晓雯. 茶多糖-茶多酚对小鼠肠道氧化应激的改善与作用机制[J]. 食品科学, 0, (): 0-0.
[3]	贾蕾向极钎殷红清何慧侯焘. 生物活性硒肽的研究进展[J]. , 0, (): 0-0.
[4]	周秀雯吴浩陈海泉颜治靳保辉谢丽琪赵燕赵超敏陈辉潘家荣. 基于矿物元素指纹差异的榴莲产地甄别[J]. , 0, (): 0-0.
[5]	王斌陈逸伦夏文水. 壳寡糖对酒精诱导的新生大鼠脑组织氧化应激损伤和凋亡因子的影响[J]. 食品科学, 0, (): 0-0.
[6]	李祥，解玉丽，贾园园，张闪，王红艳，刘先吏，罗湘艳，唐存多. 基于基因组挖掘技术的新型谷氨酸脱羧酶基因挖掘及表达鉴定[J]. 食品科学, 2021, 42(10): 79-85.
[7]	刘柯欣林松毅胡胜杰张秀敏孙娜. 南极磷虾蛋白营养与功能特性及食用安全性研究进展[J]. 食品科学, 0, (): 0-0.
[8]	王佳玉，陈凤莲，吴迪，汤晓智. 谷氨酰胺转氨酶对全麦面团特性及微观结构的影响[J]. 食品科学, 2021, 42(4): 51-57.
[9]	王佳玉陈凤莲吴迪汤晓智. 谷氨酰胺转氨酶对全麦面团特性及微观结构的影响[J]. , 0, (): 0-0.
[10]	王岩. 离子色谱串联三重四级杆质谱测定婴幼儿配方乳粉和牛乳中的肌醇[J]. , 0, (): 0-0.
[11]	王岩，王娟，吴春敏，张春林，王东，高镯，张雷雷，张岩. 离子色谱串联三重四极杆质谱测定婴幼儿配方乳粉和牛乳中的肌醇[J]. 食品科学, 2020, 41(24): 185-189.
[12]	李昭锋，曹潇，朱杰，陈思谦，李琳. 细菌纤维素在植物细胞壁结构与功能研究中的应用及进展[J]. 食品科学, 2020, 41(19): 263-271.
[13]	张欣昕张福金刘广华张尧莎娜连海飞. 基于矿质元素和稳定同位素的马铃薯产地溯源技术[J]. , 0, (): 0-0.
[14]	张欣昕，张福金，刘广华，张尧，王雪娇，莎娜，连海飞. 基于矿质元素和稳定同位素的马铃薯产地溯源技术[J]. 食品科学, 2020, 41(18): 296-302.
[15]	牛丽影, 李大婧, 刘春泉, 宋江峰, 陈计峦, 陈艳萍, 袁建华. 鲜食玉米发育过程中游离糖和氨基酸变化[J]. 食品科学, 0, (): 165-172.

重组大肠杆菌全细胞催化D,L-扁桃酸对映选择性制备L-苯甘氨酸

Enantioselective L-Phenylglycine Production from D,L-Mandelic Acid Using Engineered Escherichia coli Whole Cells

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