[发明专利]4-氧代癸酸还原酶突变体及在制备光学纯(R)-γ内酯中的应用

说明书

本发明属于生物工程技术领域，具体涉及一种催化性能明显提高的4‑氧代癸酸还原酶突变体、其编码基因，和含有该基因的重组表达载体和重组表达转化体，以及利用该4‑氧代癸酸还原酶突变体或重组表达转化体催化潜手性羰基化合物，制备光学纯(R)‑γ内酯中的应用。相比于母本还原酶突变体，本发明得到的4‑氧代癸酸还原酶突变体在针对4‑氧代癸酸时，具有相比母本高出16倍的比酶活，催化活性较高，具有更好的工业应用前景。

技术领域

本发明属于生物工程技术领域，具体涉及一种催化性能明显提高的4-氧代癸酸还原酶突变体、其编码基因，和含有该基因的重组表达载体和重组表达转化体，以及利用该4-氧代癸酸还原酶突变体或重组表达转化体催化潜手性羰基化合物，制备光学纯(R)-γ内酯中的应用。

背景技术

γ-烷基内酯是一种五元环的内酯化合物，是一类具有香味的天然产物，可作为许多水果芳香气味的重要来源。这类化合物作为天然存在的香料物质，被广泛应用于果味芳香食品和饮料和日化用品中。近年来，随着人们对食品等的安全性有了越来越高的要求，对于天然香料的需求也在逐年增大。

大多天然香料都是从动植物中提取而来，但烷基内酯香料在动植物中含量极少，难以通过天然提取手段获得，需依靠合成技术，而纯化学合成法往往得率低、存在污染和安全问题，同时，化学合成的香料多为外消旋体，香味单一且是浮香，生产过程中易造成有毒物质的混入以及因生产工艺等原因而使香味发生改变。

肖阳等(肖阳，田红玉，张适适，孙宝国。手性香料化合物γ-内酯的不对称合成。日用化学工业，2010，40：194-198)以丙二酸和脂肪醛为起始原料，通过Knoevenagel缩合、酯化、Sharpless不对称双羟基化、消除和还原五步反应制备了一系列具有光学活性的γ-内酯，其中所得R构型γ-烷基内酯的ee值仅有90％左右，且涉及到较多的金属催化剂，同时，因合成步骤较多产物损失多，导致终得率不高。在得到外消旋体的后进行拆分的工艺中，Xie等(Xie JC,Cheng J,Han HL,Sun BG.Yanik GW.Resolution of racemicγ-lactoneflavors on Chiralpak AD by packed column supercritical fluidchromatography.Food Chemistry,2011,124:1107-1112)利用超临界流体色谱技术中的手性色谱柱，对外消旋内酯进行物理拆分，但该拆分方法对色谱条件的要求较高；Enzelberger等(Enzelberger MM,Bornscheuer UT,Gatfield I,Schmid RD.Lipase-catalysed resolution ofγ-andδ-lactones.Journal of Biotechnology,1997,56:129-133)使用染色粘性菌中提取的脂肪酶能够拆分有长侧链的烷基内酯，根据其侧链的位置和长度得到相应的有光学活性的δ-十一/十二烷基内酯，但无法拆分γ-烷基内酯的，且产物光学纯度低。

综上，酶催化法制备手性内酯可以克服化学催化中因采用无机催化剂以及有机溶剂等所带来的污染问题，然而目前缺少高活性、高光学选择性的生物催化剂。

发明内容

基于现有酶催化法制备手性内酯技术中缺少高活性、高光学选择性的生物催化剂的现状，本发明提供一种催化性能明显提高的4-氧代癸酸还原酶突变体、其编码基因，和含有该基因的重组表达载体和重组表达转化体，以及利用该4-氧代癸酸还原酶突变体或重组表达转化体催化潜手性羰基化合物，制备光学纯(R)-γ内酯中的应用。

本发明提供的了一种4-氧代癸酸还原酶突变体，其催化合成手性内酯的反应具有反应条件温和、产物光学纯度极高等优势，具有很强的工业应用前景。

本发明的目的可以通过以下技术方案来实现：

本发明的技术方案之一：提供一种催化性能和对映选择性明显改善的羰基还原酶突变体，即4-氧代癸酸还原酶突变体。