科罗索酸的生物催化合成方法
【专利摘要】本发明提供了一种科罗索酸的生物催化合成方法，包括将底物乌苏酸和微生物酶催化剂在适当培养基及适当的条件下共培养发酵，经分离纯化得到科罗索酸，其中所述微生物酶催化剂为菌株Streptomyces?griseus?subsp.griseus；反应式为：<img file="DDA0000453715520000011.TIF" wi="1504" he="502" />与目前已公开的技术相比，本发明方法采用的原料及催化剂便宜、易得，反应条件温和、易控，环境友好、无污染，能很好地满足绿色化学和可持续发展化学的发展，及其对现代环境保护和低碳经济的需求。
【专利说明】科罗索酸的生物催化合成方法
【技术领域】 [0001]本发明属于制药领域，涉及科罗索酸(Corosolic acid, CAS N0.为4547-24-4)的生物催化合成方法；科罗索酸为一种降血糖药物。
【背景技术】
[0002]糖尿病是全球前五大致死疾病，MS预计未来10-20年糖尿病患病人数将居所有疾病之首，尤其是亚洲地区，糖尿病患者人数和复合增速将快速上升。来自最新的全球糖尿病患病报告显示，2011年，全球糖尿病患者达到3.66亿人，预计2030将达到5.52亿人。更令人担忧的是，我国近十年来糖尿病患病率增长迅猛，患病人数逼近I亿大关。MS预测到2020年中国糖尿病患者人数将高达1.5亿，为全球糖尿病患者最多的国家，糖尿病及其并发症正在给社会带来沉重负担。2010年全球糖尿病药物市场规模高达344.3亿，近五年复合增长率为12.7%，显著高于其他疾病用药市场同期增速。
[0003]科罗索酸(corosolic acid)是存在于大叶紫薇、枇杷、对萼猕猴桃等植物中的一种三萜类天然产物。研究发现，科罗索酸具有抗炎、降血糖、降血脂和抗癌等多种生物活性，其中，人们最为关注的是科罗索酸的降血糖的功能。体内外实验结果表明，科罗索酸通过增加葡萄糖的转运，促进细胞对葡萄糖的吸收和利用，从而实现降血糖功效。科罗索酸对葡萄糖转运的增加作用类似于胰岛素，因此，科罗索酸也被称为“植物胰岛素”(phyto-1nsulin或botanical insulin)。据报道，科罗索酸对正常大鼠和遗传性糖尿病小鼠均有显著的降血糖作用。科罗索酸还有减肥作用，临床研究发现服用该药后能够调节体内胰岛素和血糖含量，具有明显的减肥趋势(月平均减重0.908-1.816kg)，该过程比较缓且无需节食。目前，该天然产物已在美国作为营养补充剂上市，同时进行治疗糖尿病的三期临床试验，近期将通过FDA认证。其用于治疗糖尿病的作用效果与注射胰岛素相比较，具有口服效果显著、毒副作用小、使用方便等优点，作用效果与注射胰岛素相当。科罗索酸作为纯天然植物活性成分，既可以作为降血糖保健品，也可作为降血糖药物对抗糖尿病和肥胖症进行治疗。
[0004]目前科罗索酸的制备方法主要有以下几种:一种是从植物中提取，由于科罗索酸在植物中的含量很低，含量最高的当属大叶紫薇叶子，其热水浓缩提取物中，科罗索酸的含量仅为0.01%左右，而在大叶紫薇叶子的醇提取的浓缩物中，科罗索酸的含量也仅为1%左右。美国研究学者通过改进方法从植物大叶紫薇叶子和枇杷叶子中分别制备了科罗索酸并分别申请了专利。在植物体内，科罗索酸常常与其同分异构体山楂酸共同存在，二者的结构和化学性质均相似，所以给分离、纯化带来很大困难。这也是从植物中提取科罗索酸不能满足当前市场和研究需要的主要原因。第二种方法是用有机合成方法来合成科罗索酸。孙宏斌等采用化学法合成了科罗索酸。将3-羰基熊果酸酯经硫酸、浓盐酸、磷酸、高氯酸等酸催化的烯醇化酯化反应制得2-烯-3-乙酰氧基熊果酸酯，将2-烯-3-乙酰氧基熊果酸酯经硼氢化氧化反应分别制得科罗索酸酯；科罗索酸酯经催化氢解反应或采用碘化锂进行卤解反应分别制得科罗索酸。可见化学合成方法步骤比较繁琐，条件苛刻，所以限制了化学合成法的广泛应用。此外，2012年Kim等人还首次利用植物细胞的悬浮培养物来制备科罗索酸。相对于从植物中提取和化学合成法，此方法相对简单，但是该方法的产率低、产量不稳定，筛选并确立植物悬浮细胞系是一项非常费时的过程，这些都限制了此方法的进一步推广。
[0005]然而，科罗索酸作为防治II型糖尿病和肥胖症的植物新药和功能性天然保健食品医药原料，已经成为市场的热门产品，产品供不应求。但是目前的制备方法都因为其方法本身的缺点限制了其进一步推广和应用。因此，探索科罗索酸的高效、经济的合成新方法是一个凾待解决的关键科学问题，寻求科罗索酸的高效、经济的制备方法迫在眉睫。
【发明内容】
[0006]本发明的目的是提供一种新型、经济、简便、符合绿色化生产科罗索酸的生物催化合成方法。
[0007]基于以上目的，本发明选择自然界廉价、易得的天然产物乌苏酸(又称熊果酸)为底物，采用条件温和、环境友好、立体选择性和区域选择性都很强的微生物酶为催化剂，采用生物催化方法只需一步反应即可制备科罗索酸。
[0008]一方面，本发明提供了一种科罗索酸的生物催化合成方法，包括将乌苏酸和微生物酶催化剂在适当培养基及适当的条件下共培养发酵，经分离纯化得到科罗索酸，其中所述微生物酶催化剂为菌株Streptomyces griseus subsp.griseus ;反应式为:
[0009]
【权利要求】
1.一种科罗索酸的生物催化合成方法，包括将底物乌苏酸和微生物酶催化剂在适当培养基及适当的条件下共培养发酵，经分离纯化得到科罗索酸，其中所述微生物酶催化剂为菌株 Streptomyces griseus subsp.griseus ;反应式为:
2.如权利要求1所述生物催化合成方法，其特征在于，所述菌株Streptomycesgriseus subsp.griseus在中国普通微生物菌种保藏管理中心的保藏号为CGMCC4.18。
3.如权利要求1所述生物催化合成方法，其特征在于，所述适当培养基选自YM培养基。
4.如权利要求3所述生物催化合成方法，其特征在于，所述YM培养基通过以下步骤制得:按照1000mL算，加酵母提取物3.0-6.0g,优选4.0g ;麦芽提取物5.0-20.0g,优选10.0g ;葡萄糖 4.0-10.0g,优选 4.0g ;调节 ρΗ6.5-8.0,优选 7.3 ;在 121±5°C，高温灭菌20_30min。
5.如权利要求1所述生物催化合成方法，其特征在于，溶解所述底物的溶剂为:无水乙醇、丙酮、甲醇、DMS0，以及混合溶剂；优选体积比为1:1的无水乙醇:二甲亚砜混合溶剂。
6.如权利要求1所述生物催化合成方法，其特征在于，所述微生物菌株培养及催化反应温度为25-37°C，优选28°C。
7.如权利要求1所述生物催化合成方法，其特征在于，所述底物浓度0.2-5mg/mL，优选0.5-1.5mg/mL。
8.如权利要求1所述生物催化合成方法，其特征在于，所述发酵时间5-10天。
9.如权利要求1所述生物催化合成方法，其特征在于，所述发酵规模为5mL至2000mL。
10.如权利要求1所述生物催化合成方法，其特征在于，所述分离纯化选自硅胶柱色谱、凝胶色谱及重结晶中的一种或多种结合。
【文档编号】C12R1/545GK103725743SQ201410006092
【公开日】2014年4月16日 申请日期:2014年1月6日 优先权日:2014年1月6日
【发明者】付少彬, 孙迪安, 孟庆峰, 赵长阔 申请人:遵义医学院