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本论文探究一种以低成本可再生资源为原料生物转化法制备高附加值产品(法尼烯、脂肪酸甲酯和R-3-氨基丁酸)的路线，该绿色环保路线有助于降低制备成本和有效抑制废弃资源堆积导致的环境问题。具体研究内容如下：
(1)两步生物法利用废弃食用油(WCO)高效制备法尼烯和脂肪酸甲酯(FAME)的研究：开发了通过固定化脂肪酶Novozym435催化制备高产率FAME和高浓度副产物粗甘油的技术和以副产物粗甘油为底物通过重组大肠杆菌F4发酵制备高产量法尼烯的技术。重组大肠杆菌F4以粗甘油为底物发酵制备法尼烯，产量很低，其原因是粗甘油中甲醇含量过高，故开展WCO的预处理和酶促酯交换反应的工艺优化，可得到96%产率的FAME和甲醇含量为零的1200g/L副产物粗甘油。同时探究了酶法和化学法酯交换反应所得粗甘油的成分对比和发酵制备法尼烯的性能对比。以最佳酶法酯交换所得粗甘油为底物，发酵制备得到5.29g/L的法尼烯，比化学法所得粗甘油制备法尼烯的产量(2.62 g/L)高约100%。综上可知，该绿色环保两步生物转化法实现了高产率FAME(96%)和高产量法尼烯(5.29 g/L)的制备，为进一步工业放大制备奠定基础。
(2)利用重组大肠杆菌生物法高效制备R-3-氨基丁酸的研究：基于酶催化机理分析和PDB文库筛选所得的天冬氨酸酶突变体可特异性催化巴豆酸转化为R-3-氨基丁酸，并通过RBS优化构建可表达高酶活(1516 U/mg)天冬氨酸酶的工程菌BL21-22b-PT7-Asp-H。经过转化体系工艺优化和工业原料替代(发酵原料和生物转化原料)，转化24小时，巴豆酸的转化率和R-3-氨基丁酸的产率均达到97%和96%，产量达到287.6g/L，与实验室试剂结果一致。同时在小试体系中，通过发酵、透性化和生物转化操作单元的性能分析和工艺优化，转化24h，R-3-氨基丁酸的产量和产率提高到284g/L和95%，选择性为98%。同时经R-3-氨基丁酸(1 kg)的原料成本核算，所有工业原料成本(￥116.21/kg)大约为实验室原材料成本(￥479.76/kg)的1/4。综上可知，该研究路线具有条件温和、环境友好、工艺路线短、收率高、制备等优点，可为度鲁特韦(抗艾滋病药物)重要原料R-3-氨基丁酸的工业化生产提供可靠的技术支撑。
(1)两步生物法利用废弃食用油(WCO)高效制备法尼烯和脂肪酸甲酯(FAME)的研究：开发了通过固定化脂肪酶Novozym435催化制备高产率FAME和高浓度副产物粗甘油的技术和以副产物粗甘油为底物通过重组大肠杆菌F4发酵制备高产量法尼烯的技术。重组大肠杆菌F4以粗甘油为底物发酵制备法尼烯，产量很低，其原因是粗甘油中甲醇含量过高，故开展WCO的预处理和酶促酯交换反应的工艺优化，可得到96%产率的FAME和甲醇含量为零的1200g/L副产物粗甘油。同时探究了酶法和化学法酯交换反应所得粗甘油的成分对比和发酵制备法尼烯的性能对比。以最佳酶法酯交换所得粗甘油为底物，发酵制备得到5.29g/L的法尼烯，比化学法所得粗甘油制备法尼烯的产量(2.62 g/L)高约100%。综上可知，该绿色环保两步生物转化法实现了高产率FAME(96%)和高产量法尼烯(5.29 g/L)的制备，为进一步工业放大制备奠定基础。
(2)利用重组大肠杆菌生物法高效制备R-3-氨基丁酸的研究：基于酶催化机理分析和PDB文库筛选所得的天冬氨酸酶突变体可特异性催化巴豆酸转化为R-3-氨基丁酸，并通过RBS优化构建可表达高酶活(1516 U/mg)天冬氨酸酶的工程菌BL21-22b-PT7-Asp-H。经过转化体系工艺优化和工业原料替代(发酵原料和生物转化原料)，转化24小时，巴豆酸的转化率和R-3-氨基丁酸的产率均达到97%和96%，产量达到287.6g/L，与实验室试剂结果一致。同时在小试体系中，通过发酵、透性化和生物转化操作单元的性能分析和工艺优化，转化24h，R-3-氨基丁酸的产量和产率提高到284g/L和95%，选择性为98%。同时经R-3-氨基丁酸(1 kg)的原料成本核算，所有工业原料成本(￥116.21/kg)大约为实验室原材料成本(￥479.76/kg)的1/4。综上可知，该研究路线具有条件温和、环境友好、工艺路线短、收率高、制备等优点，可为度鲁特韦(抗艾滋病药物)重要原料R-3-氨基丁酸的工业化生产提供可靠的技术支撑。