氨基酸作为蛋白质的基本组成成分，在生产、生活中扮演着不可或缺的角色，广泛应用于食品和饲料添加剂、合成生物可降解塑料、制备药物中间体等。氨基酸的生产目前主要依赖于微生物发酵过程，严格的无菌操作条件和复杂的产物分离等过程是其面临的主要问题。将丰富的可再生碳资源和氨气直接转化成一系列氨基酸的高效化学方法亟待开发。
近日，新加坡国立大学化学与分子生物系的颜宁教授课题组与厦门大学、东京大学、阿卜杜拉国王科技大学、美国国家可再生能源实验室以及洛桑联邦理工学院合作，设计了一种化学法两步合成可再生氨基酸的新策略：首先将木质纤维素转化为多种α-羟基酸中间体，再将α-羟基酸转化为一系列α-氨基酸，包括丙氨酸、亮氨酸、缬氨酸、天冬氨酸和苯丙氨酸等；第二步为核心步骤，反应遵循先脱氢再还原胺化的途径，其中脱氢反应是决速步骤。碳纳米管上负载的钌纳米颗粒（Ru/CNT）在羟基酸催化转化为氨基酸的反应中表现出显著优异的活性，主要得益于氨分子对Ru催化剂脱氢反应独特的增强效应。基于该催化体系，葡萄糖在两步化学反应中转化为丙氨酸，收率43%，与微生物转化体系相当。此外，该工作也完成了概念性工艺的设计，提出采用膜蒸馏的方式提纯产物并通过实验加以验证。该工作还开启了可再生生物质资源化学转化生产氨基酸的新路径，也对未来从农业废弃生物质制备人造蛋白质提供了化学基础。相关研究成果发表在Proc. Natl. Acad. Sci. USA 上，文章的共同第一作者为邓卫平教授和博士生王筠竹。
该论文作者为：Weiping Deng, Yunzhu Wang, Sui Zhang, Krishna M. Gupta, Max J. Hülsey, Hiroyuki Asakura, Lingmei Liu, Yu Han, Eric M. Karp, Gregg T. Beckham, Paul J. Dyson, Jianwen Jiang, Tsunehiro Tanaka, Ye Wang and Ning Yan
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Catalytic amino acid production from biomass-derived intermediates
Proc. Natl. Acad. Sci. USA, 2018, DOI: 10.1073/pnas.1800272115
导师介绍
颜宁教授分别于2004年和2009年获得北京大学的理学学士和博士学位。此后，他在瑞士洛桑联邦理工学院担任Marie-Curie研究员，并于2012年加入新加坡国立大学担任助理教授，成立了绿色催化实验室。该课题组主要的研究兴趣包括生物质催化转化、绿色化学与工程以及催化剂开发。颜宁教授曾获得新加坡国立大学2015年青年研究者奖、全球绿色化学中心联盟青年研究奖（G2C2，2015年）、英国皇家化学会环境可持续发展和能源部青年职业生涯奖（2017年）及美国化学会可再生化学与工程讲席奖（2018年）。目前，颜宁教授在中国科学院大连化学物理研究所、日本北海道大学、法国图卢兹大学担任客座研究员或客座教授职务，他还担任ACS Sustainable Chemical Engineering和Molecular Catalysis的编委、ACS Catalysis的青年编委，并担任RSC Advances的副主编。
颜宁
http://www.x-mol.com/university/faculty/46688
课题组主页
https://yan-nus.weebly.com/
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