合成生物催化中關(guān)鍵科學(xué)問(wèn)題的研究進(jìn)展

張松平，蘇志國(guó)，姬曉元，2

1.中國(guó)科學(xué)院過(guò)程工程研究所，生化工程國(guó)家重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室，北京 100190 2.中國(guó)科學(xué)院大學(xué)，北京 100049

合成生物催化中關(guān)鍵科學(xué)問(wèn)題的研究進(jìn)展

張松平1，蘇志國(guó)1，姬曉元1，2

1.中國(guó)科學(xué)院過(guò)程工程研究所，生化工程國(guó)家重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室，北京 100190 2.中國(guó)科學(xué)院大學(xué)，北京 100049

合成生物催化以多酶催化為特征，通過(guò)靈活選擇不同功能的酶和反應(yīng)路線設(shè)計(jì)，可以實(shí)現(xiàn)復(fù)雜生物基化學(xué)品的合成，在反應(yīng)效率、原子經(jīng)濟(jì)性和環(huán)境友好方面有著不可替代性。但是其還存在兩個(gè)關(guān)鍵科學(xué)問(wèn)題：①氧化還原酶催化過(guò)程中輔酶的循環(huán)再生和重復(fù)利用；②酶在非水相和油水兩相反應(yīng)體系中如何實(shí)現(xiàn)穩(wěn)定。以CO2合成生物甲醇和天然油脂制備生物聚氨酯材料這兩個(gè)具有代表性的多酶催化過(guò)程為例，介紹了合成生物催化關(guān)鍵科學(xué)問(wèn)題的研究進(jìn)展。其中，新型納米材料與生物技術(shù)相結(jié)合在解決催化體系中輔酶再生、多酶協(xié)同以及酶的界面穩(wěn)定方面有著廣闊的發(fā)展前景。

合成生物催化；輔酶再生；油-水界面催化；CO2轉(zhuǎn)化；生物基聚氨酯

工業(yè)生物催化是全球生物經(jīng)濟(jì)發(fā)展的核心任務(wù)之一。近十年來(lái)，構(gòu)建和應(yīng)用多酶催化系統(tǒng)成為生物催化發(fā)展的主要趨勢(shì)。將具有不同催化功能的生物酶組合在一起，通過(guò)靈活設(shè)計(jì)反應(yīng)路線，可以在生物體外實(shí)現(xiàn)傳統(tǒng)微生物發(fā)酵過(guò)程難以完成的復(fù)雜生物合成過(guò)程，并具有更高的原子經(jīng)濟(jì)性和環(huán)境友好性。如美國(guó)弗吉尼亞大學(xué)的研究團(tuán)隊(duì)曾構(gòu)建了由13種酶和輔酶級(jí)聯(lián)反應(yīng)催化木糖產(chǎn)氫的路線，產(chǎn)氫率可以達(dá)到微生物產(chǎn)氫理論值的近3倍[1]。……