关于己二酸生物合成的相关研究

甄贺辉(唐山中浩化工有限公司，河北 唐山 063018)

关于己二酸生物合成的相关研究

甄贺辉(唐山中浩化工有限公司，河北 唐山 063018)

当前阶段，我国在己二酸合成工艺上不够先进，不仅会对环境造成极大的污染，也不利于化工企业的持久性发展。因此要探索出绿色无污染的替代合成方法，以此来保障化工产业的可持性发展。近些年来，利用生物来合成己二酸的新型合成方法正逐渐成为可能，本文便对这种己二酸生物合成方法的研究进展及可行性做出了相关研究。

己二酸；喘-粘康酸；生物合成；代谢工程

己二酸的英文简称又叫ADA，它的化学结构内包含六个脂肪族二元羧酸，在自然环境中还没有被发现过，但在人体的尿液中却存在着己二酸。己二酸是化工企业的一种单体原料，目前被广泛应用于尼龙、塑料及化学纤维等聚合物的生产当中，在食品行业中也能被应用到。当前，化工企业在进行己二酸合成时，主要是以环己酮混合物与环己醇作为原料进行合成的，而且在合成过程中需要使用具有强氧化性的硝酸。而这种硝酸会对生产设备进行腐蚀，并且在合成过程中还会形成副产物，这种副产物能够极大破坏空气中的臭氧层，对环境有着极大的危害。而随着我国对环境保护的不断重视，这种传统的己二酸合成方法已经不能适用于生产了，因此必须探索出绿色、环保的新型己二酸合成方法，而通过生物方法来合成己二酸的构思，也正逐渐成为可能。

1 己二酸前体物生物顺，顺-粘康酸合成分析

1.1 芳香族类化合物合成途径

在上世纪80年代末期，外国的化学家就探索出了利用节杆菌将苯甲酸转化为己二酸前体物的方法，转化出的顺，顺-粘康酸在两天以内就达到了44克每升。后来经过众多化学家对这种方法的不断完善，使顺，顺-粘康酸的产量有了非常大的提高，目前，我国在顺，顺-粘康酸的产量已经达到了0.6克每小时，并且还在不断提高当中，而这也为己二酸的规模化合成奠定了良好的基础。

1.2 葡萄糖合成途径

除了芳香族类化合物能够合成顺，顺-粘康酸以外，葡萄糖也能合成己二酸的前体物顺，顺-粘康酸。早在1994年，就有化学家提出利用大肠杆菌作为出发菌，然后利用1,2双氧化酶、外源基因、原儿茶酸脱羧酶、3-脱氢莽草酸脱水酶等进行催化，将葡萄糖作为碳源，从而合成出己二酸的前体物，即顺,顺-粘康酸。后来，其他化学家在此基础上又进行了相应的改进，最终培养出比出发菌株还要强24倍的酵母菌株，生产出的粘康酸更是高达141毫克每升。

1.3 儿茶酚1，2-双加氧酶

对儿茶酚1,2双加氧酶进行研究有着十分重要的意义，儿茶酚1,2双加氧酶能够作用到邻苯二酚及其衍生物，并且其可以对底物焦棓酸进行单加氧和双加氧。儿茶酚1,2双加氧酶能够有效保留其他底物的活性，并非常适用于粘康酸的合成。化学家通过对恶臭假单胞菌84103中提取出了catA酶，并对catA酶进行了大量的研究，当前已经有许多菌株都被提取出了catA基因，并已经构建出了相关的突变体，能够显著增加顺,顺-粘康酸的产量。

2 己二酸生物转化合成途径研究

2.1 环烃类转化合成己二酸途径

21世纪，化学家经过研究发现,能够在土壤棒杆菌中提取出环己醇基因簇,这种基因簇证实了环己醇能转化为己二酸.后来其他化学家又利用异源表达找到了能够进行己二酸生产的大肠杆菌,并分离出一株表皮短杆菌。后来又通过Out-PCR技术找到了表皮短杆菌中的两种不同基因簇。这也充分证明了己二酸是能够能过环烃类进行合成的。只不过，由于环烃类大多都源于石化资源，这种石化资源是不可再生的，因此，也使环烃类合成己二酸的发展受到了限制。

2.2 脂肪酸转化合成己二酸途径

脂肪酸可以转化合成己二酸，只不是它是通过氧化途径实现的，它主要是对脂肪酸中的β位上的碳进行氧化，从而使脂肪酸能够对羧基中的碳进行远离。氧化途径共分为三个过程，第一个过程是脂肪酸会受到P450氧化酶的作用，使羧基中的氢被氧化成羟基。第二个过程是羟基会受到醇脱氢酶的影响而被氧化成醛基。第三个过程是醛基会受到醛脱氢酶的影响，而被氧化成羧基。这些物质经过组合会产生己二酸。

2.3 逆己二酸降解合成己二酸途径

有关化学家提出了由己二酸进行逆降解过程，以此来实现对己二酸的生产，主要有两条降解思路，第一种降解思路是利用乙酰酶A与琥珀酰辅酶A进行聚合的作用，以此来合成己二酸。第二种降解思路是由乙酰酶A与乙酰辅酶A来构成3-酮基己二酰辅酶A，然后形成3-酮基-己二酸，再将这种物质经过二酸还原酶、3-羟基己二酸水合酶、烯脂还原酶的依次作用，来合成己二酸。目前，这两种降解思路仍旧有待考证，对于己二酸的合成方法，最主要的还是要探索出合适的酶，只有找到合适的酶，才能进一步提高己二酸的产量。

综上所述，本文通过对己二酸前体物生物顺，顺-粘康酸合成的相关合成途径进行了分析，分析了芳香族类化合物、葡萄糖及儿茶酚1,2-双加氧酶在合成顺，顺-粘康酸时的研究进度，并对己二酸生物合成法的可行性进行了探析，研究了环烃类、脂肪酸及逆己二酸降解合成己二酸的可行性。希望能通过此篇文章的研究，为探索出更加新型、绿色、无污染的己二酸合成方法提供积极的参考建议。

[1]韩丽等.己二酸的生物合成[J].生物工程学报,2013,10: 1374-1385.

[2]徐卫海等.生物基戊二胺己二酸盐改性聚酯的合成及结构分析[J].东华大学学报(自然科学版),2016,05:663-668.