[发明专利]α,ω-二元醇的生物催化合成方法

说明书

本发明公开了一种α,ω‑二元醇的生物催化合成方法，以环烷烃为底物通过第一体系合成；或者以环烷醇为底物通过第二体系合成；所述第一体系包括第一模块、第二模块和第三模块；所述第二体系包括第二模块和第三模块；所述第一模块包括介导所述环烷烃羟基化生成环烷醇的酶或者产生所述酶的第一重组菌；所述第二模块包括介导所述环烷醇氧化生成环烷酮的酶，介导环烷酮转化形成环内酯的酶，以及介导所述环内酯水解形成ω‑羟基烷酸的酶或者产生所述三种酶的第二重组菌；所述第三模块包括介导所述ω‑羟基烷酸还原为α,ω‑二元醇的酶或者产生所述酶的第三重组菌。反应体系简单，操作容易且环保。

技术领域

本发明涉及微生物与酶工程技术领域，尤其涉及一种α,ω-二元醇的生物催 化合成方法。

背景技术

α,ω-二元醇为长链正构二元醇，其在医药合成、化妆品、增塑剂、高分子 聚合物等领域中需求量较大。

目前，工业化生产α,ω-二元醇的方法通常是化学合成。以1，6-己二醇为 例，其工艺大都是先以石油化工材料为原料通过化学方法合成1，6-己二酸， 此过程需要使用大量的金属催化剂和腐蚀性强酸，而且会产生大量的NO、NO₂、 N₂O等气体，尤其是温室气体N₂O。得到1，6-己二酸后再通过酯化、加氢的 步骤最终得到1，6-己二醇，这种工艺在加氢过程中氢酯摩尔比较大，能耗较 高，需要在高压条件下进行，同时也需要大量的催化剂。

为了解决现有化学法存在的步骤繁琐，操作安全性差，污染严重的问题急 需开发出一种绿色高效的α,ω-二元醇的生物生产方法。

发明内容

本发明的目的在于克服现有技术之缺陷，提供了一种α,ω-二元醇的生物催 化合成方法，与传统的化工生产方法相比更加高效、环保、操作简便。

本发明是这样实现的：

本发明的目的之一在于提供一种生物催化合成α,ω-二元醇的方法，所述 α,ω-二元醇的结构式为：

其中n为大于等于1的整数；其合成方法为：

以环烷烃为底物通过第一体系合成；或者以环烷醇为底物通过第二体系合 成；其中，

所述第一体系包括第一模块、第二模块和第三模块；所述第二体系包括第 二模块和第三模块；其中，

所述第一模块包括介导所述环烷烃羟基化生成环烷醇的酶或者产生所述酶 的第一重组菌；

所述第二模块包括介导所述环烷醇氧化生成环烷酮的酶，介导环烷酮转化 形成环内酯的酶，以及介导所述环内酯水解形成ω-羟基烷酸的酶或者产生所述 三种酶的第二重组菌；

所述第三模块包括介导所述ω-羟基烷酸还原为α,ω-二元醇的酶或者产生所 述酶的第三重组菌。

优选地，所述α,ω-二元醇的结构式中n＝1～4。

优选地，所述的介导所述环烷烃羟基化生成环烷醇的酶包括细胞色素P450 单加氧酶P450BM3，以及所述单加氧酶P450BM3的三个突变体P450_BM3 A82F， A82F/A328F和19A12中的至少一种。

优选地，所述的介导所述环烷醇氧化生成环烷酮的酶包括醇脱氢酶alcoholdehydrogenase(ADH)；所述介导环烷酮转化形成环内酯的酶包括Baeyer-Villiger 单加氧酶Baeyer–Villiger monooxygenase(BVMO)、以及其突变体C376L/M400I 中的至少一种；所述的介导所述环内酯水解形成ω-羟基烷酸的酶包括内酯酶 Lactonase。