[发明专利]葡萄糖糖基转移酶催化合成红景天苷或类似物的方法

说明书

技术领域

本发明属于生物化工技术领域，具体涉及一种葡萄糖糖基转移酶催化合成红景天苷或类似物的方法。

背景技术

苷类亦称为苷或配糖体，是糖或糖的衍生物与另一非糖物质通过糖的端基碳原子连接而成的化合物，水解后能生成非糖化合物，非糖部分称为苷元或配基。葡萄糖苷为苷类的一种，广泛分布于植物的根、茎、叶、花和果实中，能溶于水，且具有阴离子和非离子表面活性剂的特性，广泛应用于日用化工、生物化工、医药等众多领域。红景天是蔷薇目景天科（Crassulaceae）红景天属（Rhodiola）植物的根或根茎。红景天是一种药食兼用植物，其性平，味甘，苦。具有抗缺氧、抗疲劳、保护神经细胞、抗衰老、抗心律失常、调节免疫功能、镇静、抗癌等药理作用。其主要成分有红景天苷、对羟基苯乙醇、酪萨维、黄酮类、皂苷类、香豆素类等，其中红景天苷是红景天主要有效成分，也是评价红景天及其提取物的重要指标。

目前，红景天苷主要通过提取法、化学合成法、植物细胞培养和酶合成法等技术获得，这些技术存在各自不同的优缺点。红景天是提取红景天苷的主要植物，但是红景天是高寒地带植物，野生资源匮乏，且人工栽培技术尚不成熟，因此难以保证红景天原料的大量供应。又因红景天苷的提取工艺复杂，虽然经过不少研究人员的不断完善，但是红景天苷的产量较低，仍然满足不了市场的需求。1969年俄国化学家Troshchenko等首先采用化学合成法获得红景天苷，后来我国学者纪淑芳、李国青、廖宇等也通过化学合成法合成了红景天苷，但是由于化学合成过程需要经过多步的保护和去保护措施，过程复杂且成本高，副产物较多且难于分离，对环境危害较大，因此至今未投入生产。用于红景天苷合成的酶主要有糖基转移酶、糖苷酶及其定向进化的糖苷合成酶。UDP-葡萄糖基转移酶的糖基供体UDP-糖苷价格昂贵，且对糖基受体具有高度的专一性，使得合成缺乏灵活性；而糖苷酶催化葡萄糖和对羟基苯乙醇直接糖苷化合成红景天苷属于逆水解反应，该反应受热力学控制，朝平衡方向进行，受平衡限制，最终产率低。

综上所述，目前葡萄糖苷的合成有的过程复杂，生产成本高，产量太低，无法在工业上推广应用。

发明内容

本发明的目的在于解决现有技术中存在的上述技术问题，提供一种葡萄糖糖基转移酶催化合成红景天苷或类似物的方法。

为实现上述目的，本发明采用的技术方案如下：

葡萄糖糖基转移酶催化合成红景天苷或类似物的方法，将肠膜明串株菌葡萄糖糖基转移酶、蔗糖和醇在含有缓冲溶液的水中反应，分离、收集得到红景天苷或类似物产品。

所述的醇为对羟基苯乙醇、对苯二酚、邻苯二酚、邻苯三酚、苯乙醇或叶醇中的任意一种。优选为对羟基苯乙醇。

所述蔗糖浓度为0.1~0.7mol/L，优选为0.2~0.4moL/L；醇浓度为0.3~0.9mol/L，优选为0.7~0.8mol/L；所述缓冲液为pH5.2醋酸缓冲液，缓冲液浓度为20mmoL/L；反应温度为20~70℃，优选为35~45℃；反应时间为20~30h。

产物分离纯化采用常规的分离方法，旋转蒸发浓缩反应液，大孔树脂柱层析和硅胶柱层析等，即可从反应液中收集到本发明所提到的各类葡萄糖苷。

本发明采用的肠膜明串株菌葡萄糖基转移酶由肠膜明串株菌接种到培养基中诱导产酶，离心除去菌体，发酵液上清经硫酸铵沉淀、膜透析得糖苷转移酶液。将浓缩后的酶液与蔗糖和醇的混合液在一定条件下进行酶促反应。

上面所述的肠膜明串株菌购于中国微生物菌种保藏管理委员会普通微生物中心。

上面所述的培养基：种子培养基：MRS培养基：蛋白胨10g；牛肉膏10g；酵母粉5g；葡萄糖20g；吐温801mL；氯化钙2g；乙酸钠5g；柠檬酸铵2g；磷酸氢二钾2g；MgSO4? 7H2O 0.5g；MnSO4?H2O0.05g；蒸馏水1000mL，pH值6.2~6.4；121℃灭菌20min。

发酵培养基：蔗糖5g；蛋白胨0.17g；磷酸氢二钠0.15g；蒸馏水100mL；pH值8.0；

本发明利用具有较强的葡萄糖糖基转移能力的肠膜明串株菌葡萄糖基转移酶（右旋糖酐蔗糖酶），在水相中高效催化合成红景天苷，此外，还可以合成一系列红景天苷类似物。利用该酶催化合成糖苷类化合物不仅避免繁琐的反应步骤，而且反应条件温和、反应时间短、底物选择性高，具有广阔的发展空间。