[發明專利]一種利用細菌氧化松伯醛制備阿魏酸的方法

有效

• 申請號: 201410038032.0
• 申請日: 2014-01-26
• 公開（公告）號: CN103805640A
• 公開（公告）日: 2014-05-21
• 發明（設計）人: 洪楓;張碩;陳琳
• 申請（專利權）人: 東華大學
• 主分類號: C12P7/42
• 分類號: C12P7/42;C12R1/01
• 代理公司: 上海泰能知識產權代理事務所 31233
• 代理人: 黃志達

技術領域

本發明屬于阿魏酸的制備領域，特別涉及一種利用細菌氧化松伯醛制備阿魏酸的方法。

背景技術

阿魏酸化學名稱為4-羥基-3-甲氧基肉桂酸，是桂皮酸的衍生物之一，其有順式和反式兩種。順式為黃色油狀物,反式為白色至微黃色結晶物，相對分子質量194.19。其中反式阿魏酸是公認天然安全的自由基淬滅劑和抗氧化劑。阿魏酸對過氧化氫、超氧自由基、羥自由基、過氧化亞硝基都有強烈的清除作用。日本、美國和一些歐洲國家允許將阿魏酸作為抗氧化劑添加到食品中作為食品添加劑。早期研究表明阿魏酸還具有多種可作為醫藥用途的特性：譬如能有效降低紫外輻射對人體淋巴細胞的氧化程度；明顯抑制血小板的聚集和羥色胺、血栓素等物質的釋放，從而抑制血栓的形成；能通過抑制羥戊酸-5-焦磷酸脫氫酶活性從而抑制肝臟合成膽固醇，降低血脂濃度，從而防治動脈粥樣硬化；具有免疫調節作用。同時在化妝品行業，阿魏酸對黑色素的形成有很強的抑制作用，可用于皮膚的美白護理或作祛斑治療。

阿魏酸廣泛存在于一些植物中，是當歸、川芎、木賊、升麻、樟白皮等的有效成分之一。其在植物中的含量一般僅為0.03%左右，由于量少，因此從植物中提取成本較高。隨著藥學研究和人類生活質量的不斷提高,藥學合成、保健品和化妝品行業對阿魏酸的需求量越來越大。為了不受天然資源的限制，滿足日益增長的市場需求，在阿魏酸的制備上，除了從植物中直接提取外，還包括以下的半合成法、生物水解法和化學合成法。

一、半合成法

半合成法是將含有阿魏酸衍生物的物質如谷維素、泥炭腐質酸先降解再提取制備獲得阿魏酸。例如，谷維素中含有阿魏酸的結構單元，以酯的形式存在，且易于水解。因此,可以先用堿水解谷維素，再用酸化的方法制備阿魏酸，其反應式如下：

此方法操作方便，收率高達85.7%。由于谷維素來源廣、產量大，并且價格適中，所以該法具有一定的工業化生產價值。

二、生物水解法

此法是利用幾種微生物（譬如Arthrobacter?globiformis）的變種，將丁香油中提取得到的丁子香酚肉桂酸酯轉化為阿魏酸，反應方程式如下：

此外，真菌、細菌和酵母都能分泌阿魏酸酯酶。阿魏酸酯酶（EC3.1.1.1）是指能將阿魏酸甲酯、低聚糖阿魏酸酯和多糖阿魏酸酯中將阿魏酸水解游離出來的一種酶。目前有采用微生物直接作用于細胞壁物質如蔗渣、麥麩等制備阿魏酸，在阿魏酸酯酶的研究上已進行了一些卓有成效的工作。例如，篩選了一批能高效分泌阿魏酸酯酶的微生物；對該酶的酶學特性進行了詳細研究；探討了阿魏酸酯酶與一些多糖降解酶的協同作用；探討了微生物產酶的影響因素和酶的工業化分離方法。

三、化學合成法

（1）Wittig-Horner反應法合成阿魏酸

亞磷酸三乙酯乙酸鹽（TEPA）和乙酰香蘭素在NaOH強堿體系中發生Wittig-Horner反應，再用濃鹽酸酸化得到阿魏酸。

（2）Knoevenagel反應法合成阿魏酸

在吡啶溶劑中加入少量有機堿作為催化劑，香蘭素和丙二酸發生Knoevenagel反應生成阿魏酸。但該法存在明顯缺陷，因為它獲得的阿魏酸是順式和反式阿魏酸的混合物，且反應時間較長（可長達3周），溶劑用量大，產率也很低。

化學合成阿魏酸的反應時間較長，溶劑用量大，轉化率低，成本高；而用阿魏酸酯酶協同多糖水解酶釋放阿魏酸，由于篩選高效降解原料得到阿魏酸的微生物菌株比較困難，同時催化速率比較慢，因此酶法實際應用的潛力也很有限。

發明內容

本發明所要解決的技術問題是提供一種利用細菌氧化松伯醛制備阿魏酸的方法，該方法轉化得率較高，可達70-98%，反應條件溫和、綠色環保，具有良好的應用前景。

本發明的一種利用細菌氧化松伯醛制備阿魏酸的方法，包括：

（1）從保存菌種的瓊脂斜面培養基上取一環醋酸桿菌接入液體種子培養基中，在20-30℃下培養12-24小時，以活化菌種；

（2）將種子液按體積百分比6-10%接入到液體發酵培養基中，于20-30℃搖床培養或者靜置培養12～48h；

（3）待液體發酵培養基中有大量的絮狀物生成，向培養基中加入經過滅菌過濾的松伯醛溶液，使培養基中松伯醛的終濃度達到0.1-3.0mmol/L，于20-35℃搖床培養或者靜置培養0.5～7天后，即得阿魏酸。

所述步驟（1）中的醋酸桿菌為醋酸菌屬、葡萄糖酸桿菌屬或葡糖酸醋桿菌屬。