背景及概述[1][2]
尼龍是一種非常重要的工程材料，其單體聚酰胺多由石油化學法生產(chǎn)。因此，生物衍生化學品作為環(huán)境友好型材料有巨大的潛能去替代化石原料。5-氨基戊酸鹽酸鹽作為一種生物衍生化學品可用于合成尼龍5的戊內酰胺。除此之外，5-氨基戊酸作為一種C5平臺化合物還可用于合成戊二酸、戊二醇、5-戊酸等。目前已報道的5-氨基戊酸的生物合成途徑主要有三種：酶催化途徑，全細胞催化途徑和發(fā)酵途徑。
通過酶催化途徑得到的5-氨基戊酸轉化液為pH7.8的NH4HCO3溶液，轉化液中還含有少量的底物賴氨酸和產(chǎn)物5-氨基戊酸；用全細胞催化的方法得到的5-氨基戊酸轉化液中含有大約14g/L的磷酸鹽緩沖溶液，大約2g/L的硫酸鹽，剩余少量的賴氨酸和葡萄糖；由發(fā)酵法得到的5-氨基戊酸發(fā)酵液中含有大約10g/L的磷酸鹽，大約16g/L的硫酸鹽，少量剩余的葡萄糖和賴氨酸；利用分離γ-氨基丁酸的方法，通過離子交換樹脂分離5-氨基戊酸，其方法要經(jīng)過絮凝過濾除菌體，大孔吸附樹脂脫色，最后通過離子交換樹脂分離5-氨基戊酸。
其給出的方法較模糊，而且沒有給出回收率和純度等數(shù)據(jù)。但是，不管由何種途徑得到的5-氨基戊酸轉化液中都含有大量的鹽離子，離子交換樹脂會吸附鹽離子，這極大地降低離子交換樹脂對目標產(chǎn)物的吸附，并影響目標產(chǎn)物的純度。
結構
制備[1-3]
方法1：一種利用大孔吸附樹脂分離純化5-氨基戊酸的方法，包括如下步驟：
1）將5-氨基戊酸轉化液通過預處理好的大孔吸附樹脂柱進行吸附；
2）達到吸附平衡后，用純水洗脫大孔吸附樹脂柱，直到?jīng)]有物質洗脫下來后，換用鹽酸進行洗脫；
3）將步驟2）中純水洗脫液進行減壓濃縮后再經(jīng)乙醇重結晶，得到5-氨基戊酸；將鹽酸洗脫液進行減壓濃縮得到5-氨基戊酸鹽酸鹽酸和L-賴氨酸鹽酸鹽的混合物。
方法2：5-氨基戊酸的生產(chǎn)方法是以1，5-戊二胺為底物，通過氨基轉移酶和γ-氨基丁醛脫氫酶將所述1，5-戊二胺轉化為5-氨基戊酸。所述氨基轉移酶的氨基酸序列為如下1)或2)的蛋白質：
1)由序列表中序列13所示的氨基酸序列組成的蛋白質；
2)將序列表中序列13所示的氨基酸序列經(jīng)過一個或幾個氨基酸殘基的取代和/或缺失和/或添加且具有相同功能的由1)衍生的蛋白質；
所述γ-氨基丁醛脫氫酶的氨基酸序列為如下3)或4)的蛋白質：
3)由序列表中序列14所示的氨基酸序列組成的蛋白質；
4)將序列表中序列14所示的氨基酸序列經(jīng)過一個或幾個氨基酸殘基的取代和/或缺失和/或添加且具有相同功能的由3)衍生的蛋白質。上述方法中，所述5-氨基戊酸的生產(chǎn)方法為將1，5-戊二胺、氨基轉移酶、γ-氨基丁醛脫氫酶、磷酸吡哆醛、α-酮戊二酸、NAD+和緩沖液混勻，得到反應體系，反應，得到5-氨基戊酸。
方法3：一種利用L-賴氨酸2-單加氧酶和δ-戊酰胺水解酶催化制備5-氨基戊酸的方法，是對含L-賴氨酸2-單加氧酶DavB和δ-戊酰胺水解酶DavA的工程菌細胞懸液中蛋白進行分離純化，分別得到L-賴氨酸2-單加氧酶DavB和δ-戊酰胺水解酶DavA，然后將其作為催化劑與L-賴氨酸水溶液混合，使混合物中L-賴氨酸的濃度為20~40克/升，DavA蛋白濃度為0.1~1.0克/升，DavB蛋白濃度為0.1~1.0克/升；然后在30~42℃、pH6.5~7.5條件下，并以180轉/分鐘振蕩催化反應，得到含5-氨基戊酸的轉化液。本發(fā)明解決了全細胞催化副產(chǎn)物多，分離純化難度大的問題，具有反應液組成簡單，產(chǎn)物濃度高，便于提取分離等優(yōu)勢，適于推廣和工業(yè)化生產(chǎn)。
應用[4]
5-氨基戊酸鹽酸鹽(5-aminovalericacid)是一種典型的末端氨基酸，可以用作生產(chǎn)新型奇數(shù)尼龍，如尼龍-5，尼龍-6，5和尼龍-5，5。相比于市場中常見的偶數(shù)尼龍，如尼龍6、尼龍-6，6和尼龍-10，10，奇數(shù)尼龍還具有極好的鐵電、熱電、壓電與介電性能，可用于生產(chǎn)電子類產(chǎn)品，因此具有廣泛的應用前景(梁子材，1992)。另外，5-氨基戊酸也是一種重要的C5平臺化合物，可用于戊二酸、1，5-戊二醇和5-羥基戊酸等重要化合物的合成。
主要參考資料
[1] CN201710478632.2一種利用大孔吸附樹脂分離純化5-氨基戊酸的方法
[2] CN201710152661.X5-氨基戊酸的生物轉化方法
[3] CN201310241389.4一種利用L-賴氨酸2-單加氧酶和δ-戊酰胺水解酶催化制備5-氨基戊酸的方法
[4] CN201710152661.X5-氨基戊酸的生物轉化方法