微生物酶拆分DL-泛解酸内酯的研究
摘 要:泛酸即维生素B5，广泛存在于生物界中，是动物体内合成辅酶A的主要原料，其主要作用是参与糖、脂肪和蛋白质的代谢，广泛应用于医药、饲料和食品等领域。D-泛解酸内酯是D-泛酸合成过程中重要的手性中间体，生产D-泛酸的关键技术是DL-泛解酸内酯的手性拆分技术。对比采用昂贵手性拆分剂的化学拆分方法，微生物酶法拆分具有原料成本低，条件温和，易于操作，环境友好等优点。通过比较各种生物法的拆分路线，采用选择性醇脱氢酶氧化L型内酯的路线，即用L-立体专一内酯脱氢酶氧化外消旋内酯中的L-泛解酸内酯，得到酮基泛解酸内酯，再通过选择性醛酮还原酶得到D-泛解酸内酯，而L-泛解酸内酯得到废物利用。本文就醛酮还原酶、醇脱氢酶和羟腈裂解酶等在化学酶法合成D-泛解酸内酯的研究中的最新进展进行了综述。
关键词：D-泛解酸内酯；酶法拆分；醛酮还原酶；醇脱氢酶
一、前言
泛酸又称维生素B5，是水溶性维生素B族的一种，存在于植物以及低等生物的代谢过程中，并广泛分布于自然界中，因此又称为遍多酸[1]。其活性成分为D-构型的右旋泛酸。D-泛酸的发现历程久远，1933年由Williams R J从动物肝脏中提取出来，它能治愈鸡糙皮病，并在1940年人工合成成功[2]。如今D-泛酸在生物体内的代谢途径已确定，即由alpha;-酮异戊酸，利用酮泛解酸羟甲基转移酶生成酮泛解酸内酯，再利用酮泛解酸内酯还原酶形成泛解酸内酯，最后与beta;-丙氨酸形成D-泛酸[3]。目前，国内对维生素B5的年需求量达2000 t 以上，而全球年需求量达10000 t以上[4]。由于酸形式的D-泛酸稳定性较差，往往选取D-泛酸钙作为其商品形式，全球泛酸钙消费量在2009年就已达17000 t/a，欧美各国是泛酸钙的主要消费市场，其中美国约3200 t/a、欧洲约2800 t/a、亚洲约2500 t/a、拉美等地区约500 t/a[5]。随着人类生活质量的提升，对D-泛酸和D-泛酸钙的需求量会日益增加，进出口量不断增长。因此作为维生素B5前体的D-泛解酸内酯的工业化生产前景可观。目前生产D-泛解酸内酯的工艺主要包括化学合成、对映体过量结晶法以及水解酶拆分法，但是都存在一定的弊端，不满足D-泛解酸内酯绿色、高效合成工艺的要求。因此，D-泛解酸内酯作为合成维生素B5的重要手性中间体，开发一种能保持其高产、高纯度光学活性的方法具有一定的意义。
二、D-泛酸及其衍生物
（一）泛酸
泛酸又称遍多酸，广泛存在于生物界中，是动物体内合成辅酶的主要原料，结构如图1。其主要作用是参与糖、脂肪和蛋白质的代谢。人体缺乏泛酸会引起肌肉酸痛或痉挛、肾上腺机能不足和减退、注意力不集中、手脚麻木、便秘、精力缺乏、轻微锻炼后即筋疲力尽、忧虑、紧张以及磨牙等症状。泛酸以其特有的生化功能广泛应用于医药、饲料和食品等领域。其活性成分为D-构型的右旋泛酸，但因泛酸不稳定,其工业应用通常使用稳定性好的衍生物。目前比较有效、且广为利用的泛酸系列产品是泛酸钙、泛醇、泛硫乙胺等[5]。
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