[发明专利]一种田园除草剂转化为茶氨酸的绿色合成方法

说明书

本发明涉及一种田园除草剂转化为茶氨酸的绿色合成方法，以含有乙胺基团的田园除草剂为底物，经过脱氯反应、脱乙胺反应，生成乙胺；之后在谷氨酰胺合成酶(GS)的作用下，被合成茶氨酸。进而设计出基于莠去津氯水解酶(AztA)、羟基莠去津脱乙胺基团酶(AtzB)、GS组成的茶氨酸新型合成途径。本发明同时还构建了表达AtzA、AtzB的基因工程菌，且该菌内源性高表达GS，能够在降解田园除草剂的同时合成茶氨酸，发酵实验进行84h后可以合成439.8μM的茶氨酸，莠去津转化率达到44.0％。本发明提供的茶氨酸合成新技术在降解环境有害物的同时，有望提高茶树茶氨酸含量，具有良好的应用价值。

技术领域

本发明属于生物技术领域，尤其是涉及一种田园除草剂转化为茶氨酸的绿色合成方法。

背景技术

茶氨酸是茶树特征的非蛋白质类氨基酸，具有保护神经、改善认知、镇定安神等多种保健功效，被广泛应用于食品、保健品及医药行业中，具有较大的市场需求和越来越广阔的应用前景。

中国专利CN112250592A公开了一种竹叶青茶末中提取茶氨酸的方法，包括步骤：1)将茶末粉碎后过筛，加入蒸馏水，水浴加热进行浸提；2)将茶汤用超滤离心管进行超滤浓缩；3)超滤后将溶液利用树脂进行吸附后，加入乙醇醇沉；4)醇沉过后的茶汤，动态柱层析分离茶氨酸。得到的茶氨酸粗品中不含茶多酚、咖啡碱、茶多糖等杂质，茶氨酸粗品的提取率为88％，茶氨酸粗品中L-茶氨酸含量纯度为91.23％。

中国专利CN109777763B公开了一种新型高效γ-谷氨酰甲胺合成酶以及一株用于L-茶氨酸生产的基因工程菌及其构建方法与应用。该专利提供一株无质粒、以葡萄糖等廉价碳源为底物合成L-茶氨酸的基因工程菌，是以大肠杆菌为宿主，通过在其基因组上整合三拷贝的γ-谷氨酰甲胺合成酶基因gmas-Mu；单拷贝谷氨酸脱氢酶基因Cgl2079；单拷贝丙酮酸羧化酶基因Cgl0689；单拷贝柠檬酸合酶基因gltA获得。通过系统代谢改造后，工程菌能够以葡萄糖和乙胺为原料合成L-茶氨酸，5L发酵罐发酵中L-茶氨酸的最高产量可达60g/L，糖酸转化率可达40％。

中国专利CN111073830A公开了一株高产γ-谷氨酰转肽酶的干酪乳杆菌Lactobacillus casei TH139，保藏于中国普通微生物菌种保藏管理中心，保藏编号CGMCCNo.18686；使用该菌株在37℃，pH7.0条件下发酵生产γ-谷氨酰转肽酶；离心收集菌体细胞后在40℃，pH9.0条件下生物转化L-谷氨酰胺和乙胺得到L-茶氨酸；反应液经膜分离、离子交换树脂分离和浓缩结晶后获得合格的L-茶氨酸成品。

如上所述，现有的茶氨酸生产方法以茶叶提取法、发酵法为主，在成本、产量方面仍有提升空间。

发明内容

本发明的目的在于提供一种田园除草剂转化为茶氨酸的绿色合成方法。本发明提供的方法不同于传统的茶叶提取法或发酵法，而是以田园除草剂(例如三嗪类除草剂)作为茶氨酸合成底物，规避了外源性添加底物乙胺对微生物的毒性，在降解环境有害物的同时合成茶氨酸，是一种全新的方法。

本发明引入合成生物学思维，使用生物信息学方法搜索和预测潜在的茶氨酸代谢通路，且不局限于茶树来源，设计了由AtzA、AtzB、GS组成的茶氨酸合成新途径。并以此为基础构建了一种基因工程菌株，该基因工程菌株能够在降解三嗪类除草剂(尤其是莠去津)的同时合成茶氨酸，发酵实验进行84h后可以合成439.8μM的茶氨酸，莠去津转化率达到44.0％。本发明技术方案突破了茶树原位的合成通路，建立了茶氨酸生物合成新技术。

本发明的目的可以通过以下技术方案来实现：

本发明第一方面，提供一种田园除草剂转化为茶氨酸的绿色合成方法，以含有乙胺基团的田园除草剂(例如三嗪类除草剂)为底物，田园除草剂经过脱氯反应、脱乙胺反应，生成乙胺；之后在谷氨酰胺合成酶的作用下，被合成茶氨酸。

在本发明的一个实施方式中，所述底物中还包括谷氨酸。