4-草酰巴豆酸互变异构酶催化合成肉桂醛的条件优化及其应用潜力分析

Reaction System Optimization and Application Potential Analysis of 4-Oxalocrotonate Tautomerase in Catalytic Synthesis of Cinnamaldehyde

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摘要肉桂醛是一种重要的天然产物,广泛应用于医药、食品及饲料添加剂领域,然而传统化学合成方法存在高能耗和环境污染等问题,限制了其工业化应用.酶催化作为一种绿色合成途径,具有专一性高、环境友好的优点,对于探索酶催化合成肉桂醛具有重要意义.利用4-OT构建pET-20b-4-OT表达载体,在大肠杆菌中表达并纯化4-草酰巴豆酸互变异构酶(4-oxalocrotonate tautomerase,4-OT),验证以苯甲醛和乙醛为底物合成肉桂醛的能力,并在不同pH、温度、酶浓度、盐浓度及底物浓度下研究其合成性能,通过高效液相色谱检测肉桂醛产量并分析优化条件对肉桂醛生成的影响.结果表明,4-OT在最适pH 7.3,最适温度37℃,酶浓度为15 mg·mL-1时肉桂醛产量较初始条件提高181%,125 mmol·L-1 K2HPO4-KH2PO4能显著提升酶活性;底物苯甲醛和乙醛的最优浓度分别为0.5和500 mmol·L-1.扩大反应体系至400 mL后,肉桂醛产量最终提升719倍,转化率提高143倍.研究优化了4-OT催化合成肉桂醛的条件,显著提升了其催化效率和产量,为4-OT在肉桂醛绿色合成中的工业应用提供了有力支持.