武漢遠(yuǎn)大弘元股份有限公司以氨基酸及其衍生物的研發(fā)、生產(chǎn)為基礎(chǔ)，以武漢大學(xué)生命科學(xué)學(xué)院和湖北省氨基酸工程技術(shù)研究中心的成果為依托，為客戶提供的產(chǎn)品。

天津工業(yè)生物技術(shù)研究所研究員劉君帶領(lǐng)的微生物生理和代謝工程研究組和研究員江會鋒帶領(lǐng)的新酶設(shè)計與酵母基因組工程研究組進(jìn)行合作，通過結(jié)合代謝工程和蛋白質(zhì)工程的方法，系統(tǒng)地改造大腸桿0菌，實現(xiàn)了OAH的合成。在研究中，首先比較了兩種不同來源的高絲氨酸乙酰轉(zhuǎn)移酶(MetX)，然后通過敲除競爭和消耗途徑基因(meta，metB和thrB)并過表達(dá)合成途徑基因(thrA，metxlm)，實現(xiàn)了OAH的積累，其產(chǎn)量達(dá)到1.68 g/L。為了進(jìn)一步提高OAH的生產(chǎn)，該研究采用多種代謝工程策略對工程菌株進(jìn)行進(jìn)一步改造，包括：敲除賴氨酸競爭途徑基因lysA；利用啟動子工程調(diào)控ppc表達(dá)以增強(qiáng)草酰乙0酸的供給；比較不同來源的天冬氨酸激酶，促進(jìn)前體天冬氨酸的合成等，使OAH的產(chǎn)量提高至4.69 g/L。然而，中間代謝產(chǎn)物高絲氨酸的大量積累說明其下游途徑關(guān)鍵酶MetXlm的催化能力是不足的。為了解決這一問題，該研究分別采用基于進(jìn)化保守性和基于結(jié)構(gòu)信息的蛋白質(zhì)工程策略對MetXlm進(jìn)行改造，獲得的突變體酶活比型提高了12.15倍并受到更少的反饋抑制。通過優(yōu)化表達(dá)MetXlm突變體，使工程菌株OAH產(chǎn)量達(dá)到7.37 g/L。角蛋白的水解一般采用堿水解和酸水解兩種方法由于堿水解法對角蛋白水解后氨基酸破壞比較嚴(yán)重，收率較低，另外堿水解還會產(chǎn)生氨基酸的外消旋反應(yīng)，因此目前一般采用酸水解法進(jìn)行生產(chǎn)。隨后該研究通過過表達(dá)胞內(nèi)乙酰CoA合成途徑，調(diào)控胞內(nèi)NADPH的合成，進(jìn)一步提高OAH的合成能力。終獲得的工程菌株OAH-7在7.5 L發(fā)酵罐中經(jīng)60 h發(fā)酵能夠生產(chǎn)62.7 g/L的OAH，是目前報道的0高水平。

目前L-半胱氨酸的合成主要有毛發(fā)水解后還原法、酶法合成法、化學(xué)合成法和發(fā)酵法等。我國對L-半胱氨酸的生產(chǎn)主要依靠毛發(fā)酸水解后提取L-胱氨酸，然后將L一胱氨酸經(jīng)化學(xué)或電解還原制備得到L-半胱氨酸，國外有酶法合成和化學(xué)合成兩種方法。合成原理是利用氯代烷類化合物經(jīng)過氧化反應(yīng)、加成反應(yīng)、還原反應(yīng)、取代反應(yīng)，最后得到半胱氨酸，半胱氨酸的提取率是7?，F(xiàn)將各種生產(chǎn)方法分述如下：

其中西歐需求的遞增速度達(dá)到3-4%,日本則為2%。國內(nèi)現(xiàn)今,L一半胱氨酸的生產(chǎn)主要依靠人或動物的毛發(fā)經(jīng)酸水解或堿水解提取L-胱氨酸后,再經(jīng)過電解還原制得L一半胱氨酸。

此外,半胱氨酸是一種天然產(chǎn)生的氨基酸,在食品加工中具有許多用途,它主要用于焙烤制品,作為面團(tuán)改良劑的必需成分。