[發明專利]利用克雷伯氏肺炎桿菌生產R-乙偶姻的方法

有效

• 申請號: 201310346916.8
• 申請日: 2013-08-09
• 公開（公告）號: CN103388009A
• 公開（公告）日: 2013-11-13
• 發明（設計）人: 郝健;魏東;陳川;史吉平;姜標
• 申請（專利權）人: 上海中科高等研究院
• 主分類號: C12P7/26
• 分類號: C12P7/26;C12R1/22
• 代理公司: 上海浦一知識產權代理有限公司 31211
• 代理人: 高月紅

技術領域

本發明涉及一種生產R-乙偶姻的方法，特別是涉及一種利用克雷伯氏肺炎桿菌（Klebsiella?pneumoniae）生產R-乙偶姻的方法。

背景技術

乙偶姻化學名稱3-羥基-2-丁酮，在自然界中天然存在于玉米、蘋果、香蕉和葡萄等水果中，也存在于干酪、肉類等食品中。乙偶姻具有特殊的香味，作為食用香料是安全的食品添加劑。乙偶姻用于奶油、干酪、咖啡等香味增強劑，以及配制奶油、酸奶的香精【韓麗，趙祥穎，劉建軍.乙偶姻的性質、生產及應用.山東輕工業學院學報，2007，21（4），80-83】。

目前，乙偶姻的合成方法主要有兩大類，化學合成法和生物合成法。化學合成法中使用的原料包括2,3-丁二酮（雙乙酰）、2,3-丁二醇和乙醛等。利用2,3-丁二酮為原料，通過還原反應可以獲得乙偶姻，還原劑可以采用鋅等金屬、NaHSe和氫氣等。利用2,3-丁二醇為原料通過氧化反應獲得乙偶姻，可以采用電化學氧化以及歧化反應等制備【張小舟，曾崇余，任曉乾.乙偶姻合成研究現狀及展望.江蘇化工，2001,29（2）29-31】。另外，以乙醛為原料在噻唑鹽為催化劑條件下可以合成乙偶姻，并具有較高的反應選擇性和產品純度【孫芝.乙醛催化合成乙偶姻方法.中國發明專利申請公開號CN1562934A）。

乙偶姻分子結構中具有一個手性碳，乙偶姻具有兩種手性異構體，R構型和S構型。目前，利用化學方法以2,3-丁二酮和乙醛為原料制備的乙偶姻不具有立體選擇性，合成的乙偶姻是兩種立體異構體的混合物。

生物法生產乙偶姻可以采用2,3-丁二醇為原料，以敲除葡萄糖脫氫酶的氧化葡萄糖酸桿菌靜息細胞為催化劑，通過12小時的反應可以獲得31.3g/L的乙偶姻【張敏華，韋柳靜，祝坤，花強.氧化葡萄糖酸桿菌GDHK的葡萄糖培養基優化及其催化2,3-丁二醇生成乙偶姻的性能研究.高校化學工程學報，2012，26（4），692-697】。以2,3-丁二醇為原料的生物催化氧化合成的乙偶姻的立體構型與原料2,3-丁二醇的立體構型相關。

以雙乙酰為原料，通過酶催化反應可以獲得乙偶姻。利用來源于氧化葡萄糖桿菌的羰基還原酶，結合來源與枯草芽孢桿菌的葡萄糖脫氫酶，采用雙乙酰為底物，通過酶催化可以獲得12.2g/L的S-乙偶姻，反應時間75分鐘【Gao,C.,Zhang,L.,Xie,Y.,Hu,C.,Zhang,Y.,Li,L.,Wang,Y.,Ma,C.,Xu,P.,2013.Production?of(3S)-acetoin?from?diacetyl?by?using?stereoselective?NADPH-dependent?carbonyl?reductase?and?glucose?dehydrogenase.Bioresource?Technology,137,111-115】。在大腸桿菌中表達來源于多粘芽孢桿菌的雙乙酰還原酶，利用雙乙酰為原料，可以合成S-乙偶姻，其光學純度達到99.9%。在流加批次發酵中可以獲得39.4g/L的S-乙偶姻（Gao,J.,Xu,Y.,Li,F.,Ding,G.,2013.Production?of?S-cetoin?from?diacetyl?by?Escherichia?coli?transformant?cells?that?express?the?diacetyl?reductase?gene?of?Paenibacillus?polymyxa?ZJ-9.Letters?in?applied?microbiology,DOI:10.1111/lam.12107）。