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芳香醛类物质可以广泛用作聚合物单体、香料和激素等,比如世界上最流行的香料物质香兰素,其年需求量超过17,000吨,作为芳香族单体,目前香兰素也越来越多的用于热固树脂和热固塑料的合成。然而,香兰素在植物中的含量很低,提取和纯化也较为困难,产量远远无法满足市场需求。而利用化学法生产的香兰素在品质和安全性上要差于天然产物。合成生物学和代谢工程的发展使得微生物法生产香兰素成为现实,但是微生物中通常存在许多内源的广底物谱醇脱氢酶（ADHs）,可以将香兰素等芳香醛快速的转化为芳香醇。因此,尽管在过去的10年中生物法制备芳香醛类物质获得了显著的发展,但高效而可持续的生产香兰素仍然是个巨大的挑战。基于此,本工作开发了一种新的香兰素等芳香醛类物质的生产方法。阿魏酸是一种非常经济的可再生资源,是微生物法生产香兰素最常用的底物之一。阿魏酰CoA合酶（Fcs）和烯酰CoA水合酶（Ech）是转化阿魏酸生产香兰素的关键酶,它们已经在许多微生物中被鉴定出,然而这些酶都是中温酶,较差的热稳定性限制了它们的应用。我们从一株嗜热菌Amycolatopsis thermoflava N1165中鉴定和克隆了长度分别为1,476 bp和864 bp的fcs和ech基因,对fcs和ech基因进行了异源表达和纯化,并测定了纯酶At Fcs的酶学性质和动力学参数。AtFcs的最适温度是25°C,最适pH值是7.0,金属离子中Mg2+可以最大程度地提高其酶活。AtFcs对于阿魏酸的催化效率(kcat/Km)是239.7 mM-1 s-1,这要高于先前报道的Streptomyces sp.V-1中的Fcs。阿魏酸在纯化的AtEch和AtFcs的共同作用下被转化为香兰素,证明了纯酶AtEch具有催化活性。尽管纯酶At Fcs在高温下会失活,但热黄拟无枝酸菌N1165可以在50°C下快速代谢阿魏酸。我们将fcs和ech基因在大肠杆菌中进行了共表达,重组菌VA1在30°C反应条件下,经过24 h,将5 mM的阿魏酸主要转化为香草醇。这表明大肠杆菌中的内源ADHs可以将生成的香兰素转化为相应的醇,这是第一次利用微生物转化阿魏酸生产香草醇。当反应温度提高到50°C,相同量的阿魏酸被转化为3.55 mM香兰素,相应的生产速率为1.1 g/L/h,这也是目前文献报道中最高的香兰素产率。我们推测高温可以抑制内源ADHs的活性,而来自高温菌的AtFcs和AtEch不会失活。AtFcs不但可以作用于阿魏酸,还可以转化多种其他的肉桂酸衍生物。因此,我们进一步利用这个温度控制的生物催化体系VA1来转化其他的肉桂酸衍生物。这些肉桂酸衍生物在30°C条件下大部分转化为相应的芳香醇,当反应温度提高到50°C,大多数产物为相应的芳香醛。利用大肠杆菌等中温菌表达热稳定微生物来源的酶,然后将全细胞体系置于高温下转化底物,使得内源ADHs失活,避免了对醇脱氢酶编码基因的鉴定和敲除,这种策略可以用于多种芳香醛的生产。