D-组氨酸和D-色氨酸是两种重要的杂环氨基酸,广泛分布于动物、植物、微生物中。这两种氨基酸在医药、食品、农业和化工等领域具有重要的应用,例如,D-组氨酸可作为拆分剂和多肽药物的前体,D-色氨酸是合成奥曲肽,他达那非等药物的原料。D-色氨酸的制备方法有化学合成法、生物合成法、手性拆分外消旋体法,D-组氨酸制备方法主要是化学不对称转化法。相较于化学合成或化学拆分,生物酶法得到的D-氨基酸光学纯度高、清洁环保。因此,本文采用生物酶法制备D-组氨酸和D-色氨酸,主要工作及结果如下:1.双酶级联法制备D-组氨酸。本文采用融合表达策略,优化氨基酸消旋酶AAR和组氨酸脱羧酶HDC在原核系统中的蛋白表达,得到酶活力较高的重组pGEX-KG-AAR/BL21(DE3)菌株和重组 pSUMO-HDC/BL21(DE3)菌株。首先由氨基酸消旋酶AAR催化L-组氨酸转化为外消旋体,再由组氨酸脱羧酶HDC拆分外消旋体,得到D-组氨酸。探究两种酶的酶学性质,优化双酶级联法制备D-组氨酸的反应体系,最终以800 mmol/L的L-组氨酸为起始底物制备D-组氨酸,D-组氨酸收率达46.3%,光学纯度为98.2%。2.芳香族氨基酸脱羧酶AADC拆分DL-色氨酸。在原核表达系统重组表达Bacillus atrophaeus C89来源芳香族氨基酸脱羧酶AADC,利用该酶对L-色氨酸具有脱羧作用,拆分DL-色氨酸对映体。对酶反应条件和拆分体系进行优化,最终以20g/L的DL-色氨酸为拆分得到D-色氨酸,D-色氨酸收率为42.5%,光学纯度大于99%。