基于共固定脱氢酶的自足异质生物催化剂实现5-羟甲基糠醛的氧化还原歧化

为解决5-羟甲基糠醛(HMF)转化中的cofactor成本和酶回收难题，研究人员开发了一种自足异质生物催化剂(ssHB)，由两个NADH依赖的脱氢酶与NADH共同固定在多孔支持物上。该系统实现了HMF的氧化还原歧化，同步产生BHMF和HMFCA，产率达80%，TTNNADH提升5倍，显著增强cofactor效率，为可持续生物催化提供新策略。

　　

在生物精炼领域，5-羟甲基糠醛(HMF)作为关键平台分子，其高效转化面临技术挑战。生物催化虽具可持续性，但高昂的cofactor成本和酶的低回收率阻碍工业应用。本研究创新地开发了一种自足异质生物催化剂(ssHB)，通过将两个NADH依赖的脱氢酶与NADH共同固定在多孔支持物上，实现了HMF的氧化还原歧化反应。这一系统巧妙利用NADH/NAD⁺氢转移机制，在HMF分子间传递氢原子，同步生成2,5-双(羟甲基)呋喃(BHMF)和5-羟甲基-2-呋喃甲酸(HMFCA)。采用硼酸功能化支持物，体积产率达到0.75–1.5 g L?1 h?1，整体产率80%(各产物40%)。系统在两轮循环中维持相同产率，无需额外cofactor，总周转数(TTN_NADH)高达100-160，是外源cofactor的5倍，显著提升cofactor效率。这项研究突显了自足异质生物催化剂在降低工艺成本和推动可持续生物催化方面的潜力，为HMF的高值化利用开辟新途径。作者声明无利益冲突。