[发明专利]一种利用低共熔溶剂为助溶剂的双酶催化产阿魏酸的方法

说明书

本发明公开了一种利用低共熔溶剂为助溶剂的双酶催化产阿魏酸的方法，包括步骤如下：以季铵盐为氢键受体，尿素、多元醇或羧酸为氢键供体，按摩尔比1：（2~3）混合旋蒸得到低共熔溶剂；将阿魏酸酯酶与木聚糖酶溶于低共熔溶剂的水溶液中，形成双酶体系；以去淀粉麦麸作为底物，在双酶体系中进行反应，得到阿魏酸。与水相中酶促产阿魏酸反应相比，利用本方法阿魏酸酯酶的热稳定性和pH稳定性均得到提高，单位时间和单位酶活的酶促产阿魏酸的量得到显著提高。

技术领域

本发明属于生物工程技术领域，具体涉及一种利用低共熔溶剂为助溶剂的双酶催化产阿魏酸的方法。

背景技术

阿魏酸广泛存在于植物细胞壁中，具有广泛的用途。在食品工业中用作生产香兰素、对羟基苯甲酸和4-乙烯基苯酚的前体；在制药行业中阿魏酸作为药品具有消炎、止痛作用。目前工业上通常采用碱液浸提法从植物细胞壁中提取阿魏酸，即在高温下碱液裂解原料的空间结构，使阿魏酸释放出来，然后加入有机溶剂进行提取。但是该法生产过程中产生大量废水废渣，造成了大量环境污染。而酶解法反应条件温和且绿色环保，因此受到研究者的广泛关注。

通常采用阿魏酸酯酶和木聚糖酶协同降解木质纤维素产阿魏酸。通过糖酶裂解糖链结构，暴露出阿魏酸基团，方便阿魏酸酯酶发挥作用。但是游离酶在水相介质中容易失活，大幅度提高了生产成本。为了克服这一缺陷，研究者们做了大量工作，包括固定化酶、原料预处理等。但是这些方法通常需要较高投入，限制了其工业化应用。

溶剂工程由于高效方便深受研究者的广泛青睐，比较常用的溶剂包括有机溶剂、离子液体、超临界流体等。低共熔溶剂（DES）是一类由天然物质合成的新型绿色溶剂，相比于其它介质，它具有很多优势例如绿色环保、易大量合成、价格比较便宜等。由于其优良的特性，被大量的应用在酶催化以及生物转化的领域。Yadav等人研究表明，在氯化胆碱基DES水溶液中，α-胰凝乳蛋白酶的热稳定性和结构稳定性得到增强，尿素的负面作用则通过氯化胆碱-尿素的形成而被消除（Yadav N, Bhakuni K, Bisht M, et al. Expanding thepotential role of deep eutectic solvents toward facilitating the structuraland thermal stability of α-chymotrypsin[J]. ACS Sustainable Chemistry Engineering, 2020, 8(27): 10151-10160.）。Daneshjou等人发现，与缓冲液相比，软骨素酶ABCI在氯化胆碱/甜菜碱-甘油DES中的稳定性在-20、4和37℃时得到增强（Daneshjou S,Khodaverdian S, Dabirmanesh B, et al. Improvement of chondroitinases ABCIstability in natural deep eutectic solvents[J]. Journal of Molecular Liquids,2017, 227: 21-25.）。但是截止到目前，低共熔溶剂还未被应用于酶促产阿魏酸领域。本发明首次在低共熔溶剂中酶促制备阿魏酸，相较于水相溶液中，具有更高的得率。

发明内容

解决的技术问题：针对上述技术问题，本发明提供了一种利用低共熔溶剂为助溶剂的双酶催化产阿魏酸的方法，与水相中酶促产阿魏酸反应相比，利用本方法阿魏酸酯酶的热稳定性和pH稳定性均得到提高，单位时间和单位酶活的酶促产阿魏酸的量得到显著提高。

技术方案：一种利用低共熔溶剂为助溶剂的双酶催化产阿魏酸的方法，包括步骤如下：

步骤一、合成低共熔溶剂：以季铵盐为氢键受体，尿素、多元醇或羧酸为氢键供体，按摩尔比1：（2~3）混合旋蒸得到低共熔溶剂；

步骤二、复配双酶体系：将阿魏酸酯酶与木聚糖酶溶于低共熔溶剂的水溶液中，形成双酶体系；

步骤三、酶促反应：以去淀粉麦麸作为底物，在双酶体系中进行反应，得到阿魏酸。

优选的，所述氢键受体为氯化胆碱。