[发明专利]一种半酶法催化唾液酸合成唾液酸酯的方法和用途

说明书

本发明公开一种半酶法催化唾液酸合成唾液酸酯的方法和用途，属于生物合成领域，以唾液酸和C1‑C4醇为反应底物，以脂肪酶和占底物唾液酸质量0.05‑5‰的酸联合作为催化剂，反应速率大大加快，远优于单一的脂肪酶或酸催化，所述反应底物C1‑C4醇的选择取决于目标唾液酸酯类，加入分子筛吸水剂，在温度为30‑60℃、振荡转速为200‑300r/min的条件下进行酯化反应，反应结束后，反应液经分离纯化获得唾液酸酯。本发明方法具有酶的区域选择性强、反应快速、反应转化率高等优点，且下游分离简单，能耗低，反应溶介回收套用，对环境友好，适合工业化生产，产率高。

技术领域

本发明属于生物合成领域，特别涉及一种半酶法催化唾液酸合成唾液酸酯的方法和用途。

背景技术

唾液酸(SA)是指一系列含9个碳原子的羧基化单糖酰化衍生物的统称，发现于动物及某些细菌中，通常以低聚糖、糖脂或者糖蛋白的形式存在。唾液酸最早从颌下腺的粘蛋白中分离而出，因而得名。唾液酸的种类繁多，目前已知的有50多种。哺乳动物中，最常见的唾液酸衍生物是N-乙酰神经氨酸(Neu5Ac)。人体中，脑的唾液酸含量最高，其中，脑灰质中的唾液酸含量是肝、肺等内脏器官的15倍。唾液酸的主要食物来源是母乳，也存在于牛奶、鸡蛋和奶酪中，其化学结构式如下所示：

唾液酸类化合物具有重要的生物学功能，在生命体许多重要的生理、生化、病理过程中直接参与细胞与细胞、细胞与微生物、细胞与毒素、细胞与抗体间的相互作用，在抗炎、抗肿瘤、抗病毒、抗老年痴呆等领域具有重要的应用价值。

唾液酸已被欧盟(2018年)和我国(2019年)批准为食品添加剂，主要是婴儿食品配料和营养增补剂，2021年又被我国批准为化妆品原料。唾液酸的来源有化学合成、从天然乳品中提取纯化、微生物发酵和生物酶法催化合成等几种，各有优缺点。作为食品添加剂或化妆品原料用途的唾液酸的制备要求较高，不能残留有害物质，因此，化学合成法来源的唾液酸不适合作为食品添加剂或化妆品原料。

唾液酸因为含有羧基，在体内产生负电荷极易溶于水，溶于甲醇，微溶于乙醇，不溶于乙醚、丙酮和氯仿。唾液酸羧基被酯化形成唾液酸酯，极性降低，在甲醇或乙醇中溶解度增大，同时因为多个羟基的存在，易与水形成氢键，所以在水中溶解度也较好，唾液酸酯的化学结构式如下所示。

唾液酸在细胞间的相互作用中起到了重要的作用，例如病原体-宿主的识别、肿瘤的转移、毒素-受体的相互作用、细胞的分化和增殖。唾液酸极性较大，作为药物或营养物质不利于细胞吸收，生物利用率较低。通过将唾液酸酯化，作为前药，可降低极性，有利于细胞迅速吸收利用唾液酸。传统唾液酸酯的合成都是化学合成，如唾液酸甲酯的合成，以甲醇为溶剂，加入三氟乙酸(TFA)催化，产率较高，但是化学合成法制备的唾液酸酯反应耗时须3-7d，生产的时间成本较大，且需要应用的三氟乙酸用量多，终产物可能残留微量的三氟乙酸盐，副产物多，不适合用于食品添加剂、药品或化妆品原料。

传统的唾液酸酯均采用化学合成法，因为唾液酸溶解性等问题，加入催化量(1％-10％)的三氟乙酸(TFA)，无水溶剂室温反应至少3d以上，产率90％以上，如果单一应用脂肪酶40℃反应至少7d以上。用传统已知方法进行唾液酸酯的工业化生产，生产耗时长，生产效率低，生产成本高，迫切需要一种新的催化合成唾液酸酯的方法解决前述问题。

发明内容