[发明专利]一种低温微波场强化酶促合成异槲皮苷的方法

说明书

技术领域

本发明具体涉及一种低温微波强化酶促水解芦丁高效合成异槲皮苷的方法，属于食品添加剂生物加工领域。

背景技术

现有技术：异槲皮苷（Isoquercitrin），即槲皮素-3-O-β-D-葡萄糖苷（Quercetin-3-glucose），是一种自然界中非常罕见但具有显著抗氧化性、抗肿瘤等生物活性的黄酮类有效成分，也是近年来国际上新型功能性食品添加剂EMIQ（Enzymatically modified isoquercitrin）的合成原料（Toxicology, 2010, 268(3):213-218）。此外，它还可抑制人体内血管紧张素转化酶而具有抗高血压功效，且具有利尿和保钾的功效（Gasparotto, 2011, 134(2):363-372）。

专利CN 101985639 A以自然界分布广泛、来源丰富的芦丁为原料，经糖苷酶催化水解反应制备异槲皮苷，建立了酶促水解芦丁定向合成异槲皮苷的生物转化工艺。通过添加少量的离子液体作为共溶剂，酶促水解芦丁制备异槲皮苷的产率大幅度提高，但反应时间仍需10 h（Bioresource Technology, 2013, 128:156-163）。专利CN 102286577 A、CN 102286575 A、CN 102286576 A和CN 102876746 A中分别使用超声、金属离子、共溶剂和离子液体对酶促水解芦丁合成异槲皮苷的体系进行了过程强化，在提高异槲皮苷得率方面均取得了一定的促进效果。基于此，酶促水解芦丁被公认为是制备异槲皮苷最有前景的方法，提高橙皮苷酶中α-L-鼠李糖苷酶的定向催化功能是该生物加工过程的关键，也是提高酶法制备异槲皮苷的重要途径。因此，亟需找到一种方法用来提高α-L-鼠李糖苷酶的酶促反应速度与强度，以期达到提高异槲皮苷转化率、芦丁原料利用率和时空生产效率。

大量的研究表明：微波辐射具有增大反应速度、提高平衡转化率、减少副产物、改变立体选择性等无法单纯地用热效应来解释的其它效应。微波辐射会使酶蛋白分子裸露程度变大，而酶蛋白分子的适度裸露对酶与底物的契合是很重要的：酶蛋白分子适度的裸露有利于酶蛋白分子更好地与底物结合，从而加快反应速度；过度的裸露使酶的结构过于松散，可能会破坏酶特有的疏水袋结构，有利于竞争性副反应的发生（Russian Journal of Physical Chemistry A, 2008, 83 (9): 1473-1477）。Zarevucka等在微波辐射下，通过反向水解法和转糖基作用，酶促合成了烷基β-D-吡喃葡萄糖苷和烷基β-D-吡喃半乳葡萄糖苷，表明微波辐射能够显著提高酶催化性能的区域选择性（Biotechnology Letter, 1999, 21(9):785-790）。Bradoo等研究了微波辐射和常规加热两种热模式下不同酶的酶催化反应，结果表明两种模式下的酶促反应具有相似的底物选择性（Journal of Biochemical and Biophysical Methods, 2002, 51(2):115-120）。Ruan Guihua等使用微波消解技术对银杏蛋白质进行酶促消解，其消解率和抗氧化活性明显优于传统消解方法（Journal of Molecular Catalysis B: Enzymatic, 2012, 94:23-28）。此外，CN 101775425 A公开了一种用微波辅助环糊精葡萄糖基转移酶催化合成改性甜菊糖苷的方法，不仅显著加快了酶促反应的速率，而且不会产生在常规条件下出现的酶失活现象。

酶促水解芦丁制备异槲皮苷的工艺作为食品加工、医药卫生等多领域的热门研究方向，但是目前尚未实现工业化应用，原因除了芦丁等大多天然糖苷底物的溶解性差之外，最主要的是α-L-鼠李糖苷酶的催化反应时间过长导致效率较低。因此，本专利在酶促合成异槲皮苷过程中采用低温微波场致强化的策略，该方法操作简便，反应条件温和，产物得率高，环境友好，特别是反应时间大大缩短，从而克服传统糖苷酶催化合成效率低的缺点，为异槲皮苷的生物合成及其功能性食品的开发提供可靠的理论依据。

发明内容

技术问题：针对现有技术中所述的不足，本发明提供了一种低温微波场致强化酶促水解芦丁合成异槲皮苷的方法，以提高异槲皮苷的合成效率。

技术方案：