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作者：刘杰;顾秋亚;邓怀利;姜烁琦;余晓斌;
单位：江南大学生物工程学院;
摘要：4-乙烯基愈创木酚(4-vinylguaiacol, 4-VG)在制药、化妆品和食品工业中应用广泛，具有重要的商业价值，目前主要通过化学法合成，不环保且有副产物。通过酚酸脱羧酶(phenolic acid decarboxylase, PAD)催化阿魏酸(ferulic acid, FA)实现非氧化脱羧的生物法合成4-VG被认为是一种具有前景的方法，然而，FA和4-VG的抑制效应导致转化率低、产物浓度低、无重复利用，限制了该方法的实际应用。该研究将萎缩芽孢杆菌(Bacillus atrophaeus)来源的酚酸脱羧酶(Bapad)展示于酿酒酵母表面(SD-Bapad),并同步在毕赤酵母中表达，用于比较酶学特性及其对高浓度底物、产物和有机溶剂环境的耐受性。随后，采用双相反应体系在5L生物反应器中应用SD-Bapad进行4-VG的生产。结果显示，在55℃下孵育1 h后SD-Bapad仍保留54.7%相对酶活性，在pH 3和pH 10下孵育1 h仍保留65%以上相对酶活性，而游离酶几乎失活，且其在高浓度底物、产物及有机溶剂条件下表现出更强的耐受性。此外，SD-Bapad在有机/水两相体系中重复使用6次后仍保持63%的酶活性。最终，在5L反应器中利用SD-Bapad作为全细胞催化剂，将FA高效转化为4-VG,在20 h内获得约为157.4 g/L(1 047.9 mmol/L),产率约为7.9 g/(L·h),摩尔转化率约为84.8%。研究结果表明，酿酒酵母表面展示技术可显著提升Bapad的稳定性和重复使用性，为工业化生物法生产4-VG提供了新途径和潜在解决方案。
关键词：阿魏酸;;4-乙烯基愈创木酚;;酚酸脱羧酶;;酿酒酵母表面展示;;双相反应
基金资助：国家轻工技术与工程一流学科自主课题(LITE2018-11)
