Detta examensarbete undersöker den enzymatiska syntesen av 5- hydroxymetylfurfurylamin (HMFA) från 5-hydroxymetylfurfural (HMF) genom en kopplad enzymatisk kaskad med transaminaset från Silibacter pomeroyi (SpATA) och lysindekarboxylaset från Streptomyces coelicolor (ScLDC). Genom att använda ett cellfritt enzymsystem och optimera nyckelparametrar med hjälp av en Definitive Screening Design (DSD), studerar arbetet hur variationer i substratkoncentration, enzymkoncentration och temperatur påverkar den övergripande omvandlingseffektiviteten.

De experimentella resultaten visar ett tydligt omvänt samband mellan initial HMF- koncentration och omvandlingseffektivitet. Höga omvandlingsgrader uppnåddes när lysin, som fungerar både som föregångare till kadaverin och som alternativ aminodonator, tillsattes i ekvimolära eller överskottsmängder relativt till HMF. Vidare visade sig en temperaturökning till 42 °C förbättra systemets prestanda under vissa betingelser. Den högsta omvandlingen uppnåddes vid 42 °C med 20 mM av både HMF och lysin, 3 U SpATA och 2 mg ScLDC, vilket resulterade i en nästan fullständig omvandling av HMF efter 24 timmar.

Studien demonstrerar möjligheten att förbättra biokatalytisk effektivitet genom optimering av reaktionsbetingelser. Resultaten bidrar till ökad förståelse för hur begränsningar hos ATA-baserade reaktioner kan övervinnas i industriella tillämpningaroch utgör en grund för vidare utveckling av hållbara biotransformationer av HMF.

This thesis investigates the enzymatic conversion of 5-hydroxymethylfurfural (HMF) to 5- hydroxymethylfurfurylamine (HMFA) via a coupled biocatalytic cascade using Silicibacter pomeroyi transaminase (SpATA) and Streptomyces coelicolor lysine decarboxylase (ScLDC). By implementing a cell-free enzyme system and optimizing key parameters through a Definitive Screening Design (DSD), this work explores the effects of varying substrate concentrations, enzyme loadings, and temperature on the overall conversion.

Experimental results confirmed a clear inverse relationship between HMF concentration and conversion efficiency. High conversion was achieved when lysine, serving both as a precursor for cadaverine and an alternative amine donor, was present in equimolar or excess amounts relative to HMF. Additionally, increasing temperature to 42°C improved system performance under selected conditions. The highest conversion was achieved when the cascade operated at 42°C with 20 mM HMF and lysine, 3 U SpATA, and 2 mg ScLDC, resulting in near-complete conversion of HMF after 24 hours.

This study demonstrates the feasibility of enhancing biocatalytic efficiency through optimized process conditions. The findings offer insights into overcoming limitations of ATA-based reactions for industrial applications and lay the groundwork for further development of sustainable biotransformation of HMF.