MocA和XdhC对恶臭假单胞菌氧化呋喃醛的影响文献综述

 2022-05-01 21:45:41

1.研究的目的及意义

木质纤维素生物质的预处理过程中会生成副产物呋喃醛，主要代表为糠醛和5-羟甲基糠醛（HMF），两者皆为重要的生物基平台化学品，其中HMF更是位居美国能源部宣布“Top10 4”平台化合物之列，其被认为是可由生物质原料制备的、最具价值和潜力替代石化工业中基础化学品的生物基平台化学品。氧化呋喃醛生成的一系列衍生物如糠酸，5-羟甲基糠酸，呋喃二甲酸等都是重要的合成中间体，在医药、能源和高分子等领域具有重要的应用价值。假单胞菌属是一类常见的对有机溶剂及有毒物具有高耐受性的菌株，且具有氧化呋喃醛类物质为毒性较低的呋喃酸类物质的潜力。对于呋喃醛的氧化，一般是由各种商品酶或微生物内的酶单独氧化但效果不佳，大部分情况下由酶协同其他物质氧化，很少有研究单独微生物对HMF的高效氧化。

本实验室前期筛选获得一株具有呋喃醛氧化能力的霍氏假单胞菌，并完成了基因组测序。本实验通过对基因组进行功能分析推测出的假定的醛氧化酶及其相关酶系可能对呋喃醛具有很强的底物特异性。此实验旨在鉴定在霍氏假单胞菌中发现的假定的醛氧化酶及其相关酶系的功能，从而为进一步研究该类酶对醛类物质的作用及该酶自身的性质奠定基础。

对于来源于常见的黄嘌呤氧化酶家族的醛氧化酶，目前对呋喃醛类物质的氧化研究不多，本文则主要研究了来源于霍氏假单胞菌内的醛氧化酶在氧化呋喃醛方面的功能鉴定，从而为进一步研究该酶的性质与应用奠定理论基础。

2.国内外同类研究现状

2.1 呋喃醛的研究背景

呋喃醛类抑制物主要有糠醛和HMF。目前国内对糠醛反应的研究仍处于初步的探索阶段，一般认为在以单一糖溶液为原料的反应中，己糖经脱水反应后生成HMF，戊糖经脱水反应后生成糠醛[1]。HMF的生成途径为己糖脱水。但是糠醛的生成途径不止一条:一是戊糖脱水生成糠醛;二是HMF受热裂解生成糠醛。HMF作为糖的热解产物，在高压灭菌和葡萄糖注射液的储存过程，或者含糖量很高的食品的储存过程中，如蜂蜜、甜酒、甜面酱等，都会产生糠醛和HMF。HMF位居美国能源部宣布的“TOP10＋4”平台化合物之列，是一个重要的生物基平台化合物[2]。

2.1.1 糠醛的性质

糠醛是一种呋喃衍生物，由于糠醛的呋喃2位上的氢原子被醛基取代，所以又叫做2-呋喃甲醛或者alpha;-呋喃甲醛，是一种重要的杂环类有机化合物，是一种广泛应用于化工合成、食品工业、医学研究等行业的重要有机原料[3]。糠醛是一种工业用化学制品，可以从各种农副产品中萃取出来，其中包括玉米穗轴、燕麦与小麦的麦麸和锯木屑。糠醛是一种芳香族醛，化学式为C5H4O2，是一种带有杏仁味的油状液体，实际生产的颜色是淡黄色或者黄色。糠醛易溶于有机溶剂中，如丙酮、苯、甲酸、氯仿、乙醚、异丁醇、甲醇、三氯甲烷、醋酸乙酯、乙二醇、四氯化碳、氮苯、松节油、甲苯、醋酸、丙酸、油酸、以及芳香族烃、不饱和烃等的有机溶剂，而糠醛难溶于饱和烃中[4]。常压下，糠醛在水中的溶解度比较小，但是随着温度升高，糠醛与水的溶解度也将增加，在临界溶解温度120.9 ℃以上时，糠醛与水可以以任意比例互溶[5]。

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