[发明专利]一种生产光学纯冰片的方法及工程菌

说明书

本发明公开了一种生产光学纯冰片的方法及工程菌，属于生物工程技术领域。本发明通过筛选菌种得到了可生产光学纯冰片的樟脑还原酶，并构建了双酶共表达基因工程菌，实现了光学纯冰片的有效生产。本发明的基因工程菌可生产光学纯的左旋冰片、右旋冰片、(1S,2S,4S)‑异冰片、(1R,2R,4R)‑异冰片，且该生产过程简单、原料易得、杂质少，具有良好的工业化应用前景。

技术领域

本发明涉及一种生产光学纯冰片的方法及工程菌，属于生物工程技术领域。

背景技术

冰片(Borneol)，又名片脑、桔片、艾片、龙脑香、梅花冰片、羯布罗香、梅花脑、冰片脑、梅冰等，可从植物中提取。也可用松节油经化学合成方法制得，或者将樟脑通过化学法还原得到，这两种化学方法得到的都是混旋冰片。

根据冰片分子的结构特征，有如下所示4种异构体：(1)左旋冰片(l-borneol，(1S,2R,4S)-borneol，(1S,2R,4S)-1,7,7-trimethylbicyclo[2.2.1]heptan-2-ol)，(2)右旋冰片(d-borneol，(1R,2S,4R)-borneol，(1R,2S,4R)-1,7,7-trimethylbicyclo[2.2.1]heptan-2-ol)，(3)(1S,2S,4S)-异冰片((1S,2S,4S)-isoborneol，(1S,2S,4S)-1,7,7-trimethylbicyclo[2.2.1]heptan-2-ol)，(4)(1R,2R,4R)-异冰片((1R,2R,4R)-isoborneol，(1R,2R,4R)-1,7,7-trimethylbicyclo[2.2.1]heptan-2-ol)

目前常用的冰片主要有天然左旋冰片、天然右旋冰片和合成冰片。左旋冰片(l-Borneol)

也叫左旋龙脑，主要从菊科植物艾纳香的新鲜茎叶经水蒸汽蒸馏提取得到，其中混杂有约15％的右旋冰片和异冰片。右旋冰片(d-Borneol)也叫右旋龙脑，主要从樟科植物樟的新鲜枝叶经提取得到，其中混杂有3％左右的左旋冰片和异冰片。合成冰片一方面纯度较低，另一方面是混旋化合物，在医药应用方面受到限制。也有通过不对称还原樟脑合成的冰片的方法，但光学纯也不高(樟脑不对称还原制备右旋龙脑小试.华侨大学学报(自然科学版).2011(02)，74-76)。

发明内容

基于目前冰片原料存在的缺陷，本发明提了了一种通过转化樟脑生产光学纯冰片的方法，并构建了双酶共表达的工程菌，实现了冰片的高效生产。本发明所要解决的技术问题是提供一种能低成本生产光学纯冰片的方法。同时本发明要解决该方法中的樟脑还原酶、基因工程菌的构建和应用的技术问题。

本发明的第一个目的是提供能低成本生产光学纯冰片的方法；所述方法是采用酶催化转化底物生产光学纯冰片。采用的底物为右旋樟脑(d-樟脑，d-camphor,(1R,4R)-1,7,7-trimethylbicyclo[2.2.1]heptan-2-one,(1R,4R)-camphor)或左旋樟脑(l-樟脑，l-camphor，(1S,4S)-1,7,7-trimethylbicyclo[2.2.1]heptan-2-one,(1S,4S)-camphor)。

所述右旋樟脑、左旋樟脑的结构如下所示：

所述方法中，酶还原右旋樟脑时生成右旋冰片和/或(1R,2S,4R)-异冰片，还原左旋樟脑时生成左旋冰片和/或(1S,2S,4S)-异冰片。

在一种实施方式中，所述酶为樟脑还原酶。

在一种实施方式中，所述樟脑还原酶是微生物来源的酶，来源于细菌、霉菌、酵母等。

在一种实施方式中，所述酶催化转化的体系中还含有可将NAD(P)还成NAD(P)H的酶。