Biokatalys medför ett alternativt tillvägagångsätt för att kunna utforska och utveckla kemiskt syntetiserade vägar för produktionen av eftertraktade kemikalier, där hållbarhet och miljön tas till beaktan. I denna studie undersöktes potentialen av en enzymatisk kaskad för produktion av 5-hydroximetylfurfurylamin (HMFA). HMFA är en förening med tillämpningar inom flera industrier som till exempel jordbruks- och läkemedelsindustrin. Den enzymatiska kaskaden består av två reaktioner, varav den första involverar dekarboxylering av lysin med användning av lysindekarboxylas för att producera en så kallad ”smart amindonator” kadaverin. Den andra reaktionen i kaskaden består utav ett transaminas från Silicibacter pomeroyi (SpTA) som konverterarar 5-hydroximetylfurfuryl (HMF) till HMFA med hjälp av det framkallade kadaverinet från den första reaktionen i kaskaden. En enzymatisk kaskad tillåter mildare reaktionsbetingelser, mindre avfall och energisnål användning som därmed minskar miljöpåverkan samtidigt som det beaktar några av dem 12 principerna av grön kemi. Det uppstod utmaningar som hindrade slutförandet av den enzymatiska kaskaden, men trots detta erhölls värdefulla insikter. Denna studie belyser de invecklade reaktionsmekanismerna och några av de svårigheterna med immobilisering av enzym på EziG bärare. Trots att den avsedda kaskaden inte slutfördes, gav lärdomarna nya perspektiv samt potentiella områden att fortsätta undersöka för framtida framsteg inom biokatalys. / Biocatalysis is a promising alternative to chemical synthesis routes for high value chemicals which considers the sustainability and environmental aspect. In this study the feasibility of utilizing an enzymatic cascade for the production of 5-hydroxymethylfurfurylamine (HMFA) was explored. HMFA is a compound with diverse applications in industries such as agriculture and pharmaceuticals. The cascade consists of two main reactions, the first of which involves the decarboxylation of lysine using a lysine decarboxylase to produce cadaverine. The cadaverine produced will then be utilized as an amine donor in the second reaction, which involves the use of a transaminase derived from Silicibacter pomeroyi (SpTA) together with 5-hydroxymethylfurfural (HMF). This cascade considers the principals of green chemistry such as milder reaction conditions and less waste, hence aiming to reduce the environmental impact. Although there were challenges preventing the completion of the enzymatic cascade, valuable insights were gained. The contribution of this study sheds light on the intricate reaction mechanisms and some of the key difficulties with enzyme immobilisation. While the intended cascade was not finalized, the lessons learned will provide for new perspectives and potential future advancements in biocatalysis.

Den nära förestående bristen på fossila resurser i kombination med deras associerade miljöfarlighet betonar behovet av utveckling av alternativa, mer hållbara kemikalier. I denna studie utvecklades en enzymatisk kaskad för förädling av 5-(hydroxymetyl)furfural (HMF) till 5-(aminometyl)-2-furfuraldehyd (AMFA). Kaskaden omfattar transaminering av HMF till 5-(hydroxymetyl)furfurylamin (HMFA) följt av oxidation av HMFA till AMFA. Transaminas från Silicibacter pomeroyi (SpATA) immobiliserades via his6-taggar på EziG-proteinbärare från EnginZyme AB. Proteinbärarna placerades i spin-kolonner under transamineringen vilket möjliggjorde omhändertagande av SpATA efter transamineringen av HMF. För oxidationen utvärderades alkoholdyhydrogenas från Thermoanaerobacter brockii och hästlever samt galaktosoxidas från Dactylium dendroides (GOase). Omsättning och produktbildning analyserades med HPLC. Resultaten indikerar att SpATA effektivt katalyserar transamineringen av HMF, att alkohol dehydrogenasen inte förmår katalysera oxidationen av HMF till HMFA och att galaktosoxidaset kan oxidera HMFA med hög omsättning vilket leder oss att tro att den föreslagna kaskaden för förädling av HMF till AMFA är möjlig. / The imminent shortage of fossil resources coupled with their associated environmental hazards stresses the need for the development of alternative, more sustainable chemicals. In this study an enzymatic cascade was developed for the valorisation of 5-(hydroxymethyl)furfural (HMF) into 5-(aminomethyl)-2-furfuraldehyde (AMFA). The cascade involves the transamination of HMF into 5-(hydroxymethyl)furfurylamine (HMFA) followed by the oxidation of HMFA into AMFA. Transaminases from Silicibacter pomeroyi (SpATA) was immobilised via his6-tags onto EziG-protein carriers from EnginZyme AB. The protein carriers were placed in spin-columns during the transamination which allowed for salvaging of the SpATA after the transamination of HMF. For the oxidation, alcohol dehydrogenases from Thermoanaerobacter brockii and horse liver as well as galactose oxidase from Dactylium dendroides (GOase) were evaluated. The conversion and product formation were analysed by HPLC. The results indicate that the SpATA efficiently catalyses the transamination of HMF, that the alcohol dehydrogenases are not able to catalyse the oxidation of HMF nor HMFA and that the GOase can oxidize HMFA with high conversion which leads us to believe that the proposed cascade for the valorisation of HMF to AMFA is feasible.