专利名称：酵母展示脂肪酶催化合成葡萄糖豆蔻酸酯的方法
技术领域：
本发明涉及生物工程技术领域，尤其涉及一种酵母展示脂肪酶催化合成葡萄糖豆蔻酸酯的方法。
背景技术：
糖酯是由碳水化合物作为亲水基团，脂肪酸作为疏水基团的非离子表面活性剂， 具有无毒、易生物降解、HLB值范围广(1-16)及良好的表面活性等优点，并且具有分散润滑、去污、起泡、调节粘度、防止老化、防止结晶、抑菌性等作用，因此被广泛用于食品、医药和化妆品等行业，是联合国粮农组织(FAO)和世界卫生组织(WHO)推荐使用的食品添加剂。目前市售的糖酯产品基本上是化学合成的，产物为复杂的混合物，要得到高纯度的产品需进行繁杂的分离工作。脂肪酶是目前糖酯合成中使用最广泛的酶，但是生产成本高、固定化过程繁杂费时大大局限了其商业化应用。
发明内容
本发明提供了一种酵母展示脂肪酶催化合成葡萄糖豆蔻酸酯的方法，可显著降低葡萄糖豆蔻酸酯生产成本，同时达到较高的酯化反应效率和产率。一种酵母展示脂肪酶催化合成葡萄糖豆蔻酸酯的方法，包括将葡萄糖和豆蔻酸溶于有机溶剂中，加入酵母展示脂肪酶，于50 60°C反应10 14小时，分离、纯化制得葡萄糖豆蔻酸酯。优选的，所述的有机溶剂为丙酮。优选的，每升有机溶剂中葡萄糖、豆蔻酸和酵母展示脂肪酶的加入量分别为20 100g、50 100g、l 2g。所述反应置于水浴摇床中进行，水浴摇床转速为150 200转/分钟。优选的，在分离纯化前加入分子筛，继续搅拌反应10 12h，锁住水分，促进酯化
反应进一步进行。所述的分离、纯化为离心取上清液，旋转蒸发除去有机溶剂，水洗后溶于正己烷，
重结晶。所述的酵母展示脂肪酶通过如下方法制备将经线性化处理的重组质粒转入毕赤酵母(Pichia paStoriS)GS115，将所得转化子接种于BMMY培养基中，诱导培养72 144小时后离心收集菌体，菌体经冲洗、生物印迹和冷冻干燥制得酵母展示脂肪酶；所述的重组质粒由原始载体pPIC9K和依次插入原始载体PPIC9K中MF α 1信号肽下游的脂肪酶基因和毕赤酵母GS115的细胞壁α凝集素基因组成。所述的脂肪酶基因可选用Genbank号为AF229435的序列，毕赤酵母(Pichia paStoriS)GS115为商业化产品，可从^witrogen公司购得。它的细胞壁α凝集素基因序列的 Genbank 号为]\C8164。
载体PPIC9K为商业化产品(如hvitrogen公司)，它存在MF α 1信号肽序列(Genbank号Μ17301)，同时该载体内信号肽序列上游存在AOXl启动子(Genbank号 Ζ46233)。重组质粒线性化处理的目的是为了与胞内基因组发生同源重组，提高表达稳定性。优选的，所述生物印迹所用配体为油酸，它可以诱导酶结构改变，提高转化率。本发明通过将脂肪酶基因和细胞壁α凝集素基因导入毕赤酵母细胞GS115，毕赤酵母细胞诱导培养后，脂肪酶表达并分泌到胞外，同时利用细胞壁α凝集素将该脂肪酶固定在细胞表面。利用该酵母展示脂肪酶对酯化反应进行催化，可有效提高操作稳定性、耐热性以及重复性，由于酶反应的特异性该酶能大幅度抑制副反应的发生，酯化转化率在85% 以上。
具体实施例方式实施例1制备酵母展示脂肪酶通过人工合成的方法，合成米根霉(lihizopus oryzae)的脂肪酶基因(Genbank 号AF229435)和毕赤酵母GS115的细胞壁α凝集素基因(Genbank号为Μ28164)，同时在脂肪酶基因C端加上连接肽序列GSSGGSGGSGGSGGSGS (linker)，连接后得到核苷酸序列 pro-ROL-linker-α -agglutinin,同时在序列两端添加EcoR I和Not I酶切位点，其中 pro-ROL为脂肪酶基因，α-agglutinin为细胞壁α凝集素基因。以上述人工合成序列为模板，利用下述引物对，进行PCR扩增，上游引物5，-AAGGAAAAAAGAATTCGTTCCAGTTTCTGG-3，；下游引物5，-TTTTCCTTTTGCGGCCGCTAATGAAACG-3，PCR反应体系为模板DNA为1 μ 1，高保真DNA聚合酶0. 5 μ 1，dNTP (50mM) 0. 4 μ 1， 上下游引物各0. 5 μ 1，10XPCR缓冲液5 μ 1，加水至50 μ 1。PCR运行条件为94°C 3分钟，；35个循环(94°C 30秒，60°C 1分钟，72°C 30秒)， 72 V 10分钟。用EocR I和Not I同时酶切PCR产物和pPIC9K质粒，并在T4连接酶的作用下过夜连接形成PPIC9K-R0L质粒，通过电泳检验并回收质粒。为使目的基因与毕赤酵母GS115 发生His 4单位点置换重组，用Ml I对pPIC9K-R0L质粒进行酶切线性化处理。将酶切线性化处理好的目的基因约15 μ 1加入到事先准备好的毕赤酵母GS115感受态细胞中，转入电转杯中，冰浴15min，然后在1500V，400Q，25uF条件下电击10ms，并加入约Iml预冷的山梨醇。将上述混勻的电转产物约400μ 1涂于MD平板上，筛选阳性转化子，然后将阳性转化子涂于不同浓度的G418平板上，根据阳性转化子对G418的抗性筛选出Mut表型的多拷贝阳性重组菌株。将多拷贝阳性重组菌株接种在BMGY培养基中发酵培养30h，离心收集细胞；再将细胞置于含有0.5% (体积百分比)甲醇的BMMY培养基中诱导培养144h，离心收集细胞， 用水冲洗后，接种至YGC培养基中30°C培养120h，然后3000g离心分钟收集菌体，蒸馏水洗涤后再用50mM pH7. 0磷酸缓冲液洗涤，然后与2倍体积油酸混合，-80°C下预冻后再经德国 Christ真空冷冻干燥机干燥Mh，用己烷洗涤除去油酸，再进行再真空干燥去除己烷，即得到经生物印迹处理的酵母展示脂肪酶。
实施例2酵母展示脂肪酶催化合成葡萄糖豆蔻酸酯实例1取葡萄糖0. 2g、豆蔻酸0. 5g，加入含有IOmL丙酮的具塞三角瓶，混合、预热 IOmin,然后加入酵母展示脂肪酶0. Olg，置于水浴摇床开始反应，转速为200转/分钟，反应温度保持在50°c，反应1 后加入0. 5g分子筛(孔径小于2nm)，继续反应1 后，离心沉淀除去酵母展示脂肪酶及分子筛，取上清液进行旋转蒸发除去有机溶剂，水洗3次后加入正己烷于4°C结晶得葡萄糖豆蔻酸酯产品，烘干、粉碎即可。实例2取葡萄糖lg、豆蔻酸lg，加入含有IOmL丙酮的具塞三角瓶，混合、预热 IOmin,然后加入酵母展示脂肪酶0. 02g,置于水浴摇床开始反应，转速为180转/分钟，反应温度保持在，反应1 后加入0. 5g分子筛(孔径小于2nm)，继续反应1 后，离心沉淀除去酵母展示脂肪酶及分子筛，取上清液进行旋转蒸发除去有机溶剂，水洗3次后加入正己烷于4°C结晶得葡萄糖豆蔻酸酯产品，烘干、粉碎即可。实施例3采用传统化学法合成葡萄糖豆蔻酸酯取葡萄糖0. 2g、豆蔻酸0. 5g，加入含有IOmL丙酮的具塞三角瓶，混合、预热lOmin， 置于水浴摇床开始反应，转速为200转/分钟，反应温度保持在50°C，反应1 后加入0. 5g 分子筛(孔径小于2nm)，继续反应1 后，离心沉淀除去分子筛，取上清液进行旋转蒸发除去有机溶剂，水洗3次后加入正己烷于4°C结晶得葡萄糖豆蔻酸酯产品，烘干、粉碎即可。实施例4测定反应转化率将反应液离心，取上清液，真空旋转蒸发除去有机溶剂，用甲醇(色谱纯)溶解，经 0. 45 μ m滤膜过滤，上样测定。液相色谱(HPLC)检测条件色谱柱SunfireTM C18 (5 μ m, 4. 6mm X 150mm)；流动相为V (甲醇)V(水)=95 5 ；流速lmL/min，柱温，蒸发光检测器，进样量2 μ L。平行测定三次，取平均值。酯化转化率计算公式如下转化率(％ )=(单酯摩尔数/糖摩尔数)X 100%通过上述方法检测计算，实施例2中，实例1合成葡萄糖豆蔻酸酯的转化率达 80. 5%，实例2合成葡萄糖豆蔻酸酯的转化率达79. 6%。而实施例3采用传统化学法合成葡萄糖豆蔻酸酯的转化率仅为50%左右。
权利要求
1.一种酵母展示脂肪酶催化合成葡萄糖豆蔻酸酯的方法，包括将葡萄糖和豆蔻酸溶于有机溶剂中，加入酵母展示脂肪酶，于50 60°C反应10 14 小时，分离、纯化制得葡萄糖豆蔻酸酯；所述的酵母展示脂肪酶通过如下方法制备将经线性化处理的重组质粒转入毕赤酵母(Pichia paSt0riS)GS115，将所得转化子接种于BMMY培养基中，诱导培养72 144小时后离心收集菌体，菌体经冲洗、生物印迹和冷冻干燥制得酵母展示脂肪酶；所述的重组质粒由原始载体PPIC9K和依次插入原始载体PPIC9K中MF α 1信号肽下游的脂肪酶基因和毕赤酵母GS115的细胞壁α凝集素基因组成。
2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，以每升有机溶剂计，葡萄糖、豆蔻酸和酵母展示脂肪酶的加入量分别为20 100g、50 100g、l 2g。
3.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述的有机溶剂为丙酮。
4.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述生物印迹中采用的配体为油酸。
全文摘要
本发明公开了一种酵母展示脂肪酶催化合成葡萄糖豆蔻酸酯的方法，包括将葡萄糖和豆蔻酸溶于有机溶剂中，加入酵母展示脂肪酶，于50～60℃反应10～14小时，分离、纯化制得葡萄糖豆蔻酸酯；将经线性化处理的重组质粒转入毕赤酵母(Pichia pastoris)GS115，将所得转化子接种于BMMY培养基中，诱导培养72～144小时后离心收集菌体，菌体经冲洗、生物印迹和冷冻干燥制得酵母展示脂肪酶；本发明通过将脂肪酶展示在细胞外，利用该酶制剂催化合成葡萄糖豆蔻酸酯，不仅提高了转化效率，而且缩短了反应时间，降低了生产成本。
文档编号C12N15/63GK102212579SQ201110110318
公开日2011年10月12日 申请日期2011年4月28日 优先权日2011年4月28日
发明者何国庆, 周陈伟, 徐娟, 林吉恒, 王睿之, 迪拉热木, 阮晖 申请人:浙江大学