异麦芽酮糖醇的生理活性及生物合成研究进展

异麦芽酮糖(又称“帕拉金糖”)是由1分子葡萄糖和1分子果糖以α-1,6糖苷键连接形成的还原型二糖,将异麦芽酮糖氢化还原后可以制得异麦芽酮糖醇(又称“帕拉金糖醇”),是国际上新兴的功能性食用糖醇。异麦芽酮糖醇是1种包含2种立体异构体即α-D-吡喃葡萄糖基-(1,6)-D-山梨醇(GPS)和α-D-吡喃葡萄糖基-(1,1)-D-甘露醇二水合物(GPM)的白色晶状混合物。根据GPS和GPM比例的不同,主要有ISOMALT ST、ISOMALT GS、ISOMALT DC和ISOMALT LM 4种不同的产品。异麦芽酮糖醇是迄今为止唯一完全由蔗糖衍生获得的二元糖醇,其口感近似于蔗糖,甜度约为蔗糖的45%,热值为蔗糖的50%,具有化学性质稳定、不致龋齿、摄取后不会导致血糖和胰岛素水平波动等优点,可以作为蔗糖的健康替代品。对异麦芽酮糖醇的生理功能、工业制造及应用现状进行了梳理,系统介绍了异麦芽酮糖醇的制造工艺路线(生物催化法和加氢还原技术),并重点介绍了异麦芽酮糖醇生物合成过程的关键酶——蔗糖异构酶的结构、催化机理和分子改造等方面的研究进展,以期为相关研究工作的开展和工业化生产提供指导。

立体选择性羰基还原酶及其在手性醇合成中的应用

手性醇是重要的医药中间体与精细化工品,立体选择性羰基还原酶催化制备手性醇具有重要的研究与应用价值,受到国内外科学家和工程师的高度关注。本文主要围绕羰基还原酶的发现与分类、催化羰基还原反应的活性与立体选择性机制、酶的筛选挖掘与分子改造技术、辅酶还原型烟酰胺腺嘌呤二核苷酸(磷酸)的再生方法、羰基还原酶催化合成手性醇医药中间体与精细化学品技术开发与应用等方面展开综述。重点阐述了羰基还原酶催化制备降血脂、抗细菌或病毒感染、抗肿瘤、抗抑郁症、抗癫痫等重要疾病治疗药物中间体及脂肪族、芳香族手性醇精细化工品的国内外技术进展与应用,为高效能立体选择性生物催化剂的创制和手性化合物的生物合成提供理论借鉴和成功范例。

环氧化物水解酶交联细胞聚集体催化合成(R)-环氧氯丙烷

利用聚乙烯亚胺(PEI)絮凝、戊二醛(GA)交联对环氧化物水解酶全细胞进行了交联细胞聚集体(CLCAs)制备,考察了PEI浓度、GA浓度及硅藻土载体用量对CLCAs活力回收率的影响,结果表明PEI浓度、GA浓度及硅藻土载体用量最优值分别为3%(体积)和1%(体积)和6 g/L,此时CLCAs活力回收率可达88.4%。以CLCAs作为催化剂,以外消旋环氧氯丙烷((R,S)-ECH)为底物,在异辛烷/磷酸盐缓冲液两相体系中催化合成(R)-环氧氯丙烷((R)-ECH)。结果表明,在异辛烷与缓冲液的体积比3∶7,底物浓度800 mmol/L,CLCAs加入量18 g/L,缓冲液pH 8.0,温度35℃条件下,(R)-环氧氯丙烷的摩尔产率达到45.2%,产物光学纯度为99.1%ee。考察了CLCAs在两相体系中的操作稳定性,重复使用9个批次活力基本保持不变,显示了良好的操作稳定性。

多酶催化体系在医药化学品合成中的应用

多酶催化体系成为近年来生物催化领域的研究热点。由于过程可控性及下游易分离的特性,越来越多的体外多酶催化体系已成功构建,部分体系还可耦合化学催化步骤,应用于精细化学品的合成。随着多酶催化体系构建技术的逐步成熟,将会给未来化工与医药类产品的生物制造带来广阔的应用前景。本文介绍了多酶催化体系的相关设计原则,通过对反应过程和合成路径进行热力学和动力学分析,设计高价值产物的生物合成路径,挖掘路径中的关键酶,结合各类新型组装策略将功能各异的酶级联组装成一个结构和功能整体,形成“底物通道”,减少中间体损失和降低副反应,实现从简单底物向复杂产物的高效生物转化。系统分析了多酶催化体系在医药化学品(如抗生素、抗癌药物、心血管疾病治疗药物、肝病治疗药物和精神疾病治疗药物及各类活性成分如D-葡萄糖二酸、萜类化合物和5-氨基乙酰丙酸)合成中的应用实例,并总结多酶催化体系仍存在的问题及可能的解决方法。