[发明专利]一种酵母菌株,制备方法及其相关应用

说明书

技术领域

本发明涉及一种酵母菌株及其制备方法，以及该酵母菌株的生 物学培养物，组合物，以及一种酮基选择性还原的方法，尤其涉及 一种对酮基立体选择性还原的酵母菌株及其制备方法，以及该酵母 菌株的细胞培养物，组合物及其在对酮基立体选择性还原方法中的 应用。

背景技术

目前，酮基还原通常采用两种主要方式：化学法和生物催化还 原法。

1.化学技术

目前，酮基还原催化加氢常用化学技术有三种方法：A)直接 加氢，B)铁粉还原，和C)硼氢化钠、硼氢化钾等作为还原剂还 原。这些化学方法在生产安全性、环保性、立体专一性方面存在一 些弊端。

化学方法生产安全性方面的弊端有：1)直接加氢往往需要高 压条件，对设备、设施有较高要求，需要增加耐高压和防爆装置； 2)硼氢化钠、硼氢化钾等作为还原剂进行还原时，硼氢化钠等还 原物质极易爆炸，不仅存在很大安全隐患，同时对设施和设备要求 高，生产车间需要合理布置，同时需要防爆等装置。

生产环保性方面的弊端在于：铁粉还原是最原始的方法，反应 后废弃液污染很严重。

立体专一性方面的弊端在于：如果作用的底物是一个比较复杂 的结构、或者拥有多个功能基团(或官能团)、或者对立体专一性 要求高的物质，那么常规的还原加氢方法就显得力不从心，必须要 选择高立体选择性的生物催化方法。

2.生物催化还原技术

针对结构比较复杂、或者拥有多个功能基团(或官能团)、或 者对立体专一性要求高的底物，要进行安全、环保生产，迫切需要 找到一种更适合特定物质手性还原加氢的方法，而利用生物细胞本 身酶催化进行的生物催化就是目前手性还原最好的办法之一。

生物催化方法进行加氢还原主要通过微生物全细胞和纯酶两 种催化方式进行。全细胞的催化利用细胞内的手性识别环境和胞内 相应的酶反应完成特定物质的手性还原。不同的底物需要筛选合适 的微生物细胞。如今用在还原催化研究的菌种涉及到放线菌属、芽 孢杆菌属、短杆菌属、假单胞菌属、红球菌属、链霉菌属、黄单胞 菌属、曲霉属、假丝酵母属、汉逊酵母属、红酵母属、酵母属、根 霉属、木霉属等。菌种来源有自然界筛选、诱变筛选、遗传育种筛 选、基因工程育种筛选。其中应用于工业化大生产的菌株大多数都 是天然菌株经过诱变筛选得到的，这种菌种比基因工程菌要稳定。

酵母细胞生物还原的机理如下：以酵母细胞中存在的氧化还原 酶系作为手性合成催化剂，在合适的反应条件下在酵母胞内将酮基 化合物催化还原成含有手性C原子具有光学活性的手性产物，同时 在氧化还原过程中需要辅酶(NADH、NADPH)参与。在进行酵母 全细胞催化过程中通过添加廉价的C源，利用细胞自身的代谢活动 产生还原过程中需要的价格昂贵的辅酶(NADH、NADPH)。

利用酵母的手性识别对酮基进行立体选择性还原，可以得到不 同手性的底物。

在制药工业中的主要生物催化如下：

1)酮基的立体选择性还原；

2)扁桃酸系列化合物的合成；

3)外消旋2-辛醇的不对称转化；

4)维生素A脂肪酸酯的合成；

5)异麦芽酮糖醇的合成；以及

6)腺苷甲硫氨酸的合成。

采用现有化学方法立体选择性地还原一些特定结构底物，不仅 在立体选择性方面达不到要求，在设备投入、基础设施建设等方面 投入较大，而且存在很大的安全隐患。

针对现有的酵母还原技术，大多数现有技术都是采用动态细胞 培养法，而不是静态细胞催化。

动态细胞培养法：要求酵母细胞的培养和酮基还原同时进行， 在细胞培养过程中进行酮基还原的生物催化反应。酵母的细胞培养 需要专门的发酵技术、发酵设备和相应设施，一般的化工企业不可 能实现工业化酵母生产和催化反应。另外在培养过程中涉及复杂的 培养基成分和各种代谢中间产物，导致产物分离过程复杂困难。

静态细胞催化：则是酵母细胞的培养生长和酮基还原两步分开 进行的，先进行酵母细胞的培养，制备催化用酵母。然后用该细胞 在特定反应液中进行酮基立体选择性还原的生物催化反应。这种静 态催化方式方便工业催化用户使用，同时反应液成分简单，杂质少， 有利于产物的分离纯化。