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Development of an Ene Reductase-Based Biocatalytic Process for the Production of Flavor Compounds
Organic Process Research & Development ( IF 3.1 ) Pub Date : 2022-06-14 , DOI: 10.1021/acs.oprd.2c00096 Athena Papadopoulou 1 , Christin Peters 1 , Sonja Borchert 2 , Kerstin Steiner 2 , Rebecca Buller 1
Organic Process Research & Development ( IF 3.1 ) Pub Date : 2022-06-14 , DOI: 10.1021/acs.oprd.2c00096 Athena Papadopoulou 1 , Christin Peters 1 , Sonja Borchert 2 , Kerstin Steiner 2 , Rebecca Buller 1
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Ene reductases catalyze the biocatalytic reduction of activated alkenes, offering a powerful biobased alternative to metal-catalyzed and organocatalyzed double-bond reductions. With the aim to utilize the natural catalysts for the development of sustainable industrial processes for the flavor and fragrance (F&F) industry, we investigated the synthetic potential of a wild-type ene reductase library consisting of 20 enzymes to produce flavor compounds, including decanal. In our library screening, we identified several ene reductases that could efficiently reduce 2E-decenal as well as other investigated target substrates. Five of the characterized enzymes exhibited high reduction activities even at increased substrate concentrations (10 g/L). By analyzing additional enzyme characteristics (thermostability, solubility, and activity at 10 °C), enzyme Pbr-ER from Pseudomonas brassicacearum was chosen for further characterization and process optimization. Using optimized reaction conditions, the Pbr-ER-catalyzed reduction of 2E-decenal was performed at 100 mL scale at 40 g/L substrate concentration, achieving a high conversion yield (>93%) within 24 h.
中文翻译：
开发用于生产风味化合物的基于烯还原酶的生物催化工艺
烯还原酶催化活化烯烃的生物催化还原，为金属催化和有机催化双键还原提供了强大的生物基替代方案。为了利用天然催化剂开发风味和香料 (F&F) 行业的可持续工业流程，我们研究了由 20 种酶组成的野生型烯还原酶库的合成潜力，以生产风味化合物，包括癸醛。在我们的文库筛选中，我们鉴定了几种可以有效还原 2 E的烯还原酶。-癸烯以及其他研究的目标底物。即使在增加的底物浓度 (10 g/L) 下，五种表征的酶也表现出高还原活性。通过分析其他酶特性（热稳定性、溶解度和 10 °C 下的活性），选择来自Pseudomonas brasicacearum 的酶 Pbr-ER进行进一步表征和工艺优化。使用优化的反应条件，在 40 g/L 底物浓度下以 100 mL 规模进行 Pbr -ER 催化的 2 E-癸烯还原反应，在 24 小时内实现了高转化率（>93%）。
更新日期：2022-06-14
中文翻译：
开发用于生产风味化合物的基于烯还原酶的生物催化工艺
烯还原酶催化活化烯烃的生物催化还原，为金属催化和有机催化双键还原提供了强大的生物基替代方案。为了利用天然催化剂开发风味和香料 (F&F) 行业的可持续工业流程，我们研究了由 20 种酶组成的野生型烯还原酶库的合成潜力，以生产风味化合物，包括癸醛。在我们的文库筛选中，我们鉴定了几种可以有效还原 2 E的烯还原酶。-癸烯以及其他研究的目标底物。即使在增加的底物浓度 (10 g/L) 下，五种表征的酶也表现出高还原活性。通过分析其他酶特性（热稳定性、溶解度和 10 °C 下的活性），选择来自Pseudomonas brasicacearum 的酶 Pbr-ER进行进一步表征和工艺优化。使用优化的反应条件，在 40 g/L 底物浓度下以 100 mL 规模进行 Pbr -ER 催化的 2 E-癸烯还原反应，在 24 小时内实现了高转化率（>93%）。
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