近期，我校生物工程学院倪晔教授团队在生物质化学-酶法合成手性非天然氨基酸方面取得重要进展，研究成果“Sustainable one-pot chemo-enzymatic synthesis of chiral furan amino acid from biomass via magnetic solid acid and threonine aldolase”正式发表于Bioresource Technology (IF=9.642) (https://doi.org/10.1016/j.biortech.2021.125344)。
手性非天然氨基酸是许多重要药物合成的关键中间体或关键手性模块，因此具有很高的应用价值。其中，呋喃丝氨酸（b-(2-furyl)serine）属于呋喃基β-羟基-α-氨基酸，是呋喃抗生素和2-氨基-1-(2-呋喃)乙醇，2-氨基-3-(呋喃-2-基)丙酸的前体模块。目前，呋喃丝氨酸主要通过化学法合成，但该过程需要使用大量的有机溶剂和强碱，并且保持在4℃操作环境，反应周期较长。因此，开发绿色可持续的呋喃丝氨酸合成方法是一项重要的研究课题。
倪晔教授团队提出了一种高效的一锅化学-酶催化合成路径，利用廉价易得的木质纤维素直接转化为呋喃丝氨酸。通过以玉米芯为起始原料，开发了一种新型的磁性固体酸（Fe3O4@MCM-41/SO42–），以及筛选出高活性的L-苏氨酸醛缩酶重组细胞（E.coliPpLTA），构建化学-酶法级联反应体系，实现玉米芯—糠醛—呋喃丝氨酸的多步高效联产转化，最终呋喃丝氨酸产率可达73.6%，ee为99%，de为20%。另外，在一锅反应体系中探索了固体酸和重组细胞催化剂的可回收重复利用性，以提高工艺过程的可持续性和经济性。将化学合成与酶催化相结合，化学-酶级联工艺具有原料可持续性、中间体不分离、效率高、环境友好等优点，具有广泛的应用价值。
倪晔教授为论文通讯作者，生物工程学院博士生龚磊为第一作者。上述研究工作得到了国家重点研发计划项目(2018YFA0901700, 2019YFA0906400)；国家自然科学基金项目(22077054, 22078127, 21776112)，江苏省研究生科研与实践创新项目(KYCX19_1834)；国家一流学科轻工技术与工程专业(LITE2018-07)；学科人才引进计划(111-2-06)的资助。
图1磁性固体酸的表征分析
(A): SEM, (B): FT-IR, (C): XRD, (D): VSM, (E): EDAX and (F): PR-IR; (a): Fe3O4, (b): Fe3O4@MCM-41 and (c): Fe3O4@MCM-41/SO42‒
图2化学-酶级联催化合成呋喃丝氨酸
