[發(fā)明專利]一種龍腦的生物合成方法

無效

• 申請?zhí)枺?/td>: 201010165725.8
• 申請日: 2010-05-07
• 公開（公告）號: CN101857883A
• 公開（公告）日: 2010-10-13
• 發(fā)明（設(shè)計）人: 劉幽燕;羅苷莉;李青云;韋藤幼
• 申請（專利權(quán)）人: 廣西大學(xué)
• 主分類號: C12P7/02
• 分類號: C12P7/02;C12R1/22
• 代理公司: 廣西南寧匯博專利代理有限公司 45114
• 代理人: 鄧曉安

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明屬于生物化工領(lǐng)域，涉及一種龍腦的生物合成方法。

背景技術(shù)

龍腦(Borneol)又名冰片，化學(xué)名1，7，7-三甲基雙環(huán)[2，2，1]庚-2-醇。羥基處于不同的空間位置會形成相應(yīng)的立體異構(gòu)體，內(nèi)向構(gòu)型(Endo-configuration)為正龍腦，外向構(gòu)型(Exo-configuration)為異龍腦。在香料和化妝品工業(yè)上，正龍腦的香味優(yōu)于異龍腦；在醫(yī)藥方面，二者均具有抗菌、止痛、抗生育等功能，但是異龍腦副作用大。

根據(jù)制備方法的不同，龍腦可分為天然龍腦和合成龍腦，兩種產(chǎn)品均為正龍腦和異龍腦的混合物。天然龍腦是龍腦香科植物龍腦香樹脂的加工品或樹干及樹枝經(jīng)水蒸餾升華、冷卻后所得的結(jié)晶，正龍腦含量可達(dá)到75％以上。由于天然植物資源稀缺，且龍腦含量偏低(百分之幾左右)，因此天然龍腦生產(chǎn)成本高，不能滿足市場需求。目前市售龍腦多為化學(xué)法合成而得。與天然龍腦相比，合成龍腦中異龍腦含量高出10％，即正龍腦含量僅為65％。這造成兩種龍腦商品價格相差較大，高純度的天然龍腦售價每噸近80萬元，醫(yī)藥級合成龍腦僅6萬元；Sigma商品目錄中顯示當(dāng)龍腦中正龍腦含量增加至85％，100g售價為39美元。

文獻(xiàn)報道的化學(xué)合成龍腦有無水草酸酯化-皂化二步法、氯乙酸法合成龍腦、苯氧乙酸酯化-水解法、α-蒎烯直接水合法等。以松節(jié)油為原料的無水草酸酯化-皂化二步法是目前國內(nèi)外沿用的合成龍腦的主要方法。α-蒎烯與無水草酸在硼酐及醋酐的催化下進(jìn)行酯化反應(yīng)生成草酸龍腦酯，加苛性鈉液皂化合成游離龍腦。此法反應(yīng)劇烈放熱，操作極為不便，生產(chǎn)安全性差，產(chǎn)品質(zhì)量差，龍腦產(chǎn)品中異龍腦含量常高達(dá)30-40％。氯乙酸法是將傳統(tǒng)的酯化劑更換為氯乙酸，但反應(yīng)時間長，原料循環(huán)周期過長。苯氧乙酸酯化-水解法利用α-蒎烯與苯氧乙酸反應(yīng)生成苯氧乙酸龍腦酯，然后水解生成龍腦。此法轉(zhuǎn)化率低，工業(yè)應(yīng)用難度大。α-蒎烯直接水合法是將酯化和皂化兩步反應(yīng)合二為一，即利用蒎烯在催化劑的作用下直接進(jìn)行水合反應(yīng)，可大大簡化生產(chǎn)工藝，但是催化劑制備技術(shù)還需完善，工業(yè)應(yīng)用有待繼續(xù)研究。

近年來人們開始利用微生物或酶進(jìn)行天然產(chǎn)物的生物催化合成或修飾。由于生物催化反應(yīng)過程簡單、條件溫和、操作方便，副反應(yīng)和副產(chǎn)物少、能得到單一立體構(gòu)型的化合物而成為關(guān)注。通過生物法制備龍腦的報道不多：一些科技人員在研究生物轉(zhuǎn)化蒎烯時，發(fā)現(xiàn)有龍腦生成；印度學(xué)者報道了一株能轉(zhuǎn)化蒎烯生成龍腦和羧酸的綠膿桿菌；日本學(xué)者也發(fā)現(xiàn)某種綠膿桿菌能夠利用α-松油醇轉(zhuǎn)化為龍腦。但這些研究中所得到的轉(zhuǎn)化液龍腦濃度很低，沒有什么實際應(yīng)用價值，因此這些年來進(jìn)行工業(yè)化研究一直是個空白。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明的目的是提供一種能夠克服現(xiàn)有技術(shù)缺陷的龍腦的生物合成方法，其產(chǎn)物的性狀達(dá)到甚至優(yōu)于天然龍腦。

本發(fā)明是這樣實現(xiàn)的：

本發(fā)明所述的龍腦的生物合成方法，包括生物催化劑制備、酶促水解反應(yīng)、生物催化劑分離、龍腦產(chǎn)品分離，其工藝過程如下：將菌株在發(fā)酵培養(yǎng)基中進(jìn)行發(fā)酵，然后離心發(fā)酵液收集細(xì)胞作為生物催化劑；將制備好的生物催化劑加入到含乙酸龍腦酯的有機(jī)溶劑-緩沖鹽混合液或緩沖鹽溶液中，進(jìn)行酶促水解反應(yīng)；酶促水解反應(yīng)結(jié)束后，用過濾的方法將生物催化劑分離出來重復(fù)使用；分離生物催化劑后，采用常規(guī)的分離方法將龍腦產(chǎn)品從反應(yīng)液中與未反應(yīng)的乙酸龍腦酯分離，得到龍腦產(chǎn)品。

以上所述的龍腦的生物合成方法，其生物催化劑制備所用的菌種為特氏克雷伯氏菌(Klebsiella?planticola)。該菌種可以從微生物中心購買，或者自己分離培養(yǎng)得到。

以上所述的龍腦的生物合成方法，其生物催化劑制備所用的發(fā)酵培養(yǎng)基主要成分包括玉米粉、蛋白胨、淀粉、蔗糖、葡萄糖、廢糖蜜、馬鈴薯汁、牛肉膏、KH₂PO₄、MgSO₄、NaCl、(NH₄)₂SO₄中的一種或者多種的混合物，用量分別為：淀粉、玉米粉或蛋白胨5～20g/L，蔗糖、葡萄糖、廢糖蜜或馬鈴薯汁5～20g/L，牛肉膏1.0～5.0g/L，KH₂PO₄?0.5～1.5g/L，MgSO₄0.05～0.5g/L，NaCl?0.2～2.0g/L，(NH₄)₂SO₄?0.5～5.0g/L；生物催化劑制備的發(fā)酵條件為：25～50℃，pH5.5～9.0，轉(zhuǎn)速100～400rpm，培養(yǎng)時間1～3天。