为了实现高效的1,5-戊二胺生产,可构建了一种能够外源表达L-赖氨酸脱羧酶的工程菌.该酶具有宽泛的pH适应性和良好的稳定性,能够适应催化过程中pH的大幅变化.L-赖氨酸脱羧酶CmLdcC的最适催化pH为8.0,在pH为4.5-9.0的范围内,其催化活性保持在最适pH催化活性的70%以上.此外,该酶在pH为5.5-8.5的体系中孵育12小时后,催化活性依然保持在80%以上,展现了优异的pH稳定性.
在工程菌的构建过程中,可使用NcoI和XhoI对pET28a载体进行酶切,并将编码L-赖氨酸脱羧酶的基因连接至线性化片段中,构建重组质粒.随后,将重组质粒转化至大肠杆菌中,筛选得到高效表达L-赖氨酸脱羧酶的工程菌株.通过发酵和诱导表达,最终获得可用于催化反应的菌体细胞或粗酶液.
在催化合成1,5-戊二胺的工艺中,可以L-赖氨酸为底物,辅以辅因子5-磷酸吡哆醛(PLP),在最优条件下进行反应.通过实验验证,催化反应的最适温度为50℃,pH为8.0.在反应过程中,随着1,5-戊二胺的积累,体系pH会逐渐上升,但CmLdcC酶的宽pH适应性确保了反应的连续性和高效性.反应结束后,通过分离纯化即可得到高纯度的1,5-戊二胺.
为降低生产成本,可尝试使用不同形式的L-赖氨酸作为底物,包括L-赖氨酸盐酸盐,L-赖氨酸硫酸盐以及含有L-赖氨酸的溶液.实验表明,虽然底物形式不同,但催化效果无明显差异,这为大规模工业化生产提供了更多选择.