CN111876452A - 一种利用生物酶一锅法制备玻色因的方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种利用生物酶一锅法制备玻色因的方法，本发明的技术方案如下：以木糖以及异丙醇为底物，在异丙醇脱氢酶、玻色因合成酶、羰基还原酶以及辅酶烟酰胺腺嘌呤二核苷酸催化作用下生成玻色因。该方法工艺简单，无需使用化学试剂，成本低廉，产量高，适合工业化生产。
Description
技术领域
本发明涉及酶工程技术领域，具体是一种利用生物酶一锅法制备玻色因的方法。
背景技术
玻色因，化学名称为羟丙基四氢吡喃三醇，CAS号为 439685-79-7。玻色因是一种常用于化妆品的活性物，由欧莱雅最早于西欧山毛榉木中提取制备而成。兰蔻第一个将玻色因用于护肤品。玻色因可以促使皮肤中黏多糖的合成，促进生成透明质酸和胶原蛋白，改善真皮与表皮间的粘合度，促进受损组织的再生，帮助维持真皮的弹性，预防皮肤老化。目前，国内生产玻色因的生物合成方法还未见报道，仅有少量的文献公开了化学合成玻色因的方法。
专利文献CN 201910785216.6公开了一种利用稀土金属配合物促进的一锅法合成玻色因的方法，其方法的特点在于使用稀土金属配合物作为催化剂，催化木糖的乙酰乙酸乙酯的糖苷化，同时又能催化酯基的水解脱羧以及的羰基还原。按照此方法，收率可达80％以上。
以现有的合成方法来看，用酶催化的方法具有以下优势：方法简单，对环境友好无污染，无需高温高压，效率高，副产物少，成本低，对提升化妆品原料工业化水平具有十分重要的意义。
发明内容
本发明的目的在于利用生物酶一锅法制备玻色因，以解决现有技术中的问题。
为实现上述目的，本发明提供如下技术方案：利用生物酶一锅法制备玻色因，该方法包括以下步骤：
(1)底物溶液制备：将木糖溶于pH5.5-8.0 0.05-0.5mM磷酸缓冲液中，木糖的浓度为20-200g/L，随后加入异丙醇，使异丙醇的浓度为10-100g/L，并搅拌均匀。
(2)酶催化制备玻色因：在底物溶液中，加入1-50g/L生物酶制剂，同时加入辅酶烟酰胺腺嘌呤二核苷酸，使其浓度为 10-100mM。催化反应条件为：温度为25-45℃，搅拌转速为 10-100rpm，反应时间为12-48h。
(3)超滤除酶：将步骤(2)酶催化反应液进行超滤除酶，所选用的超滤膜分子量大小为1000-5000Da，收集超滤膜透过液。
(4)纳滤浓缩：将步骤(3)收集到的溶液进行纳滤浓缩，所选用的纳滤膜孔径为1-2nm。收集截留液。
(5)萃取烘干：将甲苯∶水以2∶1(v/v)的比例加入步骤(4)获取的截留液中，以萃取玻色因。萃取三次。蒸发除去溶剂即可得到玻色因。
上述步骤(2)中的生物酶制剂包含异丙醇脱氢酶、玻色因合成酶、羰基还原酶。这三种酶的质量组成配比为1∶(0.5-2) ∶1。
本发明所使用的高效液相色谱仪为Waters高效液相色谱仪 2695，检测条件为：氨基柱(MGII 5μm，4.6mm*250mm)，检测器：示差检测器，流速：1.0mL/min，柱温：35℃，进样量10 μL，流动相：纯水∶乙腈＝25∶75(v/v)。
与现有技术相比，本发明的有益效果是：本发明一种用生物酶一锅法制备玻色因的方法是以廉价常见物质木糖和异丙醇作为底物，以筛选得到的异丙醇脱氢酶、玻色因合成酶、羰基还原酶作为催化剂，直接制备出高价值的化妆品原料玻色因。方法简单可靠直接，成本低，安全且对环境友好，更加有利于工业化生产。
具体实施方式
下面对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
实施例1：
一种利用生物酶一锅法制备玻色因的方法，该方法包括以下步骤：
(1)底物溶液制备：将100g木糖溶于1L的pH6.0 0.1mM 磷酸缓冲液中，使木糖的浓度为100g/L，随后加入异丙醇，使异丙醇的浓度为50g/L，并搅拌均匀。
(2)酶催化制备玻色因：在底物溶液中，加入10g/L生物酶制剂。生物酶制剂中，异丙醇脱氢酶、玻色因合成酶、羰基还原酶，这三种酶粉的质量组成配比为1∶1∶1。同时加入辅酶烟酰胺腺嘌呤二核苷酸，使其浓度为10mM。催化反应条件为：温度为30℃，搅拌转速为50rpm，反应时间为24h。
(3)超滤除酶：将步骤(2)酶催化反应液进行超滤除酶，所选用的超滤膜分子量大小为1000Da，收集超滤膜透过液。
(4)纳滤浓缩：将步骤(3)收集到的溶液进行纳滤浓缩，所选用的纳滤膜孔径为1nm。收集截留液。
(5)萃取烘干：将甲苯∶水以2∶1(v/v)的比例加入步骤(4)获取的截留液中，以萃取玻色因。萃取三次。蒸发除去溶剂即可得到玻色因。
最终获得玻色因112.6g，最终收率为80.0％。
实施例2：
一种利用生物酶一锅法制备玻色因的方法，该方法包括以下步骤：
(1)底物溶液制备：将200g木糖溶于1L的pH7.0 0.1mM 磷酸缓冲液中，使木糖的浓度为200g/L，随后加入异丙醇，使异丙醇的浓度为100g/L，并搅拌均匀。
(2)酶催化制备玻色因：在底物溶液中，加入20g/L生物酶制剂。生物酶制剂中，异丙醇脱氢酶、玻色因合成酶、羰基还原酶，这三种酶粉的质量组成配比为1∶2∶1。同时加入辅酶烟酰胺腺嘌呤二核苷酸，使其浓度为20mM。催化反应条件为：温度为35℃，搅拌转速为100rpm，反应时间为36h。
(3)超滤除酶：将步骤(2)酶催化反应液进行超滤除酶，所选用的超滤膜分子量大小为1000Da，收集超滤膜透过液。
(4)纳滤浓缩：将步骤(3)收集到的溶液进行纳滤浓缩，所选用的纳滤膜孔径为1nm。收集截留液。
(5)萃取烘干：将甲苯∶水以2∶1(v/v)的比例加入步骤(4)获取的截留液中，以萃取玻色因。萃取三次。蒸发除去溶剂即可得到玻色因。
最终获得玻色因265.9g，最终收率为94.9％。
实施例3：
一种利用生物酶一锅法制备玻色因的方法，该方法包括以下步骤：
(1)底物溶液制备：将100g木糖溶于1L的pH7.0 0.2mM 磷酸缓冲液中，使木糖的浓度为100g/L，随后加入异丙醇，使异丙醇的浓度为100g/L，并搅拌均匀。
(2)酶催化制备玻色因：在底物溶液中，加入20g/L生物酶制剂。生物酶制剂中，异丙醇脱氢酶、玻色因合成酶、羰基还原酶，这三种酶粉的质量组成配比为1∶0.5∶1。同时加入辅酶烟酰胺腺嘌呤二核苷酸，使其浓度为20mM。催化反应条件为：温度为35℃，搅拌转速为50rpm，反应时间为36h。
(3)超滤除酶：将步骤(2)酶催化反应液进行超滤除酶，所选用的超滤膜分子量大小为1000Da，收集超滤膜透过液。
(4)纳滤浓缩：将步骤(3)收集到的溶液进行纳滤浓缩，所选用的纳滤膜孔径为1nm。收集截留液。
(5)萃取烘干：将甲苯∶水以2∶1(v/v)的比例加入步骤(4)获取的截留液中，以萃取玻色因。萃取三次。蒸发除去溶剂即可得到玻色因。
最终获得玻色因125.3g，最终收率为89.5％。
对于本领域技术人员而言，显然本发明不限于上述示范性实施例的细节，而且在不背离本发明的精神或基本特征的情况下，能够以其他的具体形式实现本发明。因此，无论从哪一点来看，均应将实施例看作是示范性的，而且是非限制性的，本发明的范围由所附权利要求而不是上述说明限定，因此旨在将落在权利要求的等同要件的含义和范围内的所有变化囊括在本发明内。
Claims (4)
1.一种利用生物酶一锅法制备玻色因的方法，其特征在于，具体生物酶催化反应如下式所示：
2.一种利用生物酶一锅法制备玻色因的方法，其特征在于，该方法包括以下步骤：
(1)底物溶液制备：将木糖溶于pH5.5-8.00.05-0.5mM磷酸缓冲液中，木糖的浓度为20-200g/L，随后加入异丙醇，使异丙醇的浓度为10-100g/L，并搅拌均匀。
(2)酶催化制备玻色因：在底物溶液中，加入1-50g/L生物酶制剂，同时加入辅酶烟酰胺腺嘌呤二核苷酸，使其浓度为10-100mM。催化反应条件为：温度为25-45℃，搅拌转速为10-100rpm，反应时间为12-48h。
(3)超滤除酶：将步骤(2)酶催化反应液进行超滤除酶，所选用的超滤膜分子量大小为1000-5000Da，收集超滤膜透过液。
(4)纳滤浓缩：将步骤(3)收集到的溶液进行纳滤浓缩，所选用的纳滤膜孔径为1-2nm。收集截留液。
(5)萃取烘干：将甲苯∶水以2∶1(v/v)的比例加入步骤(4)获取的截留液中，以萃取玻色因。萃取三次。蒸发除去溶剂即可得到玻色因。
3.根据权利要求1所述的一种利用生物酶一锅法制备玻色因的方法，其特征在于：所述步骤(2)中的生物酶制剂包含异丙醇脱氢酶、玻色因合成酶、羰基还原酶。这三种酶的质量组成配比为1∶(0.5-2)∶1。
4.根据权利要求3所述的生物酶制剂，其特征在于：包含的异丙醇脱氢酶、玻色因合成酶、羰基还原酶可以是酶粉、酶液、基因工程菌、固定化酶中的一种或多种。
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