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左旋多巴（3,4-dihydroxyphenyl-L-ananine，简称 L-DOPA）的化学名称为 3,4-二羟基苯基丙氨酸，其结构式为：
L-DOPA还可用来治疗弱视；利用酪氨酸酶将L-酪氨酸转化，经L-DOPA形成黑色素，可用于毛发染色；此外，人们还发现L-DOPA有抗衰老的功效。
二、L-多巴的合成方法
1911年，Casimir Funk在实验室中第一次成功合成 D,L-DOPA。1913年，Marcus Guggenheim从蚕豆豆荚中第一次分离提取到天然存在于植物体内的L-DOPA。目前，L-DOPA主要通过从植物中提取、化学法合成以及微生物酶法转化等方法生产获得。
虽然猫豆等植物中存在的多巴都是左旋的，提取过程中免去了与手性异构体D-DOPA的拆分工艺，并且L-DOPA的提取得率也相应得到了一些提高，但由于受到原料来源少、产量小的限制，因而生产成本较高，从植物中提取L-DOPA难以大规模生产，远不能满足市场需求。
上世纪70年代初，国外化学法合成L-DOPA的年产量已达150吨，但由化学法所合成出来的产物是D-型和L-型的混合物，而D-DOPA会引起人体毒性反应，因此应用于医学临床之前必须通过控制旋光度的方法来减少D-DOPA的影响。解决此问题的最好办法是使D-型和L-型多巴完全分开，但D-型和L-型多巴的拆分非常困难。
与从植物中提取及化学合成相比，微生物酶法生物合成 L-DOPA,具有生产周期短、可连续大批量生产等优点。2005年世界 L-DOPA 年产量为250吨左右，其中大部分是通过微生物酶法生物合成的。
三、本项目技术介绍
酪氨酸酚裂解酶，又名β-酪氨酸酶，以PLP为辅酶，TPL 可以催化 L-酪氨酸发生β-消去反应生成苯酚、丙酮酸和氨。由于这个反应是可逆的，将邻苯二酚代替苯酚后，可由邻苯二酚、丙酮酸和氨可在 TPL 催化下生成 L-DOPA。
本项目技术将编码TPL的基因片段转入大肠杆菌中进行高密度发酵表达，从而获得大量酪氨酸酚裂解酶。以邻苯二酚、丙酮酸和氨为底物，经TPL催化反应生成L-多巴。
目前本项目技术指标发酵24h左右湿菌重100g/L左右，生物转化反应20h左右，产物浓度50g/L左右。工程菌的构建和发酵、转化工艺均还在优化中，技术指标仍有提升空间。
四、成本估算
指标：转化反应投菌量为5%，产物浓度50g/L以上，转化率90%，纯化收率80%。发酵菌体湿重（粗酶）为100kg/t左右。1t发酵液成本（包括原料、人工及能耗）为2400元左右。
表1 1T转化反应液成本估算
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试剂 |
单价（元/Kg） |
用量（Kg） |
总价（元） |
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邻苯二酚 |
27.5 |
31.02 |
853.05 |
|
丙酮酸 |
50 |
24.81 |
1240.5 |
|
硫酸铵 |
1.0 |
37.23 |
37.23 |
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湿菌体 |
20 |
60 |
1200 |
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合计 |
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3330.78 |
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L-多巴 |
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40 |
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如上表，最后得到40kg产品，成本约为83.27元/kg（包括发酵全部成本、转化反应原料成本），其余包括分离纯化成本及能耗、人工等成本也按83.27元/kg计算，即L-多巴的生产成本估算为166.54元/kg。目前，L-多巴的吨售价400元/kg左右。