专利名称：酶促分解芸香糖苷的方法
技术领域：
本发明涉及一种用于酶促分解芸香糖苷获得鼠李糖和/或相应的吡喃葡萄糖苷的方法，该反应是在水和一种或多种有机溶剂的溶剂混合物的存在下进行的。
在本发明的上下文中，芸香糖苷被定义为这样的化合物，它们含有一个无糖部分，如下的式(Ⅰ)原子团 通过糖苷键与该无糖部分键合。例如，芸香糖苷是具有式(Ⅰ)所示双糖苷单位的类黄酮。鼠李糖和/或相应的吡喃葡萄糖苷是通过本发明的方法由芸香糖苷产生的。吡喃葡萄糖苷是由芸香糖苷衍生的，在此，它们含有与所述无糖部分键合的式(Ⅰ★)原子团而不是式(Ⅰ)原子团。 例如，鼠李糖和异槲皮素两者都可通过本发明的方法由芸香苷获得。
鼠李糖是一种单糖，它在自然界广泛存在但通常仅以少量存在。例如，鼠李糖的一个重要来源是天然类黄酮(例如芸香苷)的糖苷原子团，鼠李糖可以通过糖苷分解由它获得。例如，鼠李糖作为制备合成的芳香物质(例如furaneol)的起始物质起到重要作用。
异槲皮素是下列结构式(Ⅱ)的单糖苷化类黄酮 类黄酮类(lat.flavus=yellow)，它们是植物中普遍的色素，被称为例如黄酮的糖苷，黄酮的母体结构(2-苯基-4H-1-苯并吡喃-4-酮)是它们所共有的。
类黄酮类的无糖部分是所谓的苷元。异槲皮素例如是苷元槲皮素(2-(3,4-二羟基苯基)-3,5,7-三羟基-4H-1-苯并吡喃-4-酮)的糖苷，它与黄酮的区别在于存在五个羟基。在异槲皮素中，碳水化合物基团葡萄糖与槲皮素3位的羟基键合。例如，异槲皮素被称做槲皮素-3-O-β-D-吡喃葡糖苷或2-(3,4-二羟基苯基)-3-(β-D-吡喃葡萄糖基氧基)-5,7-二羟基-4H-1-苯并吡喃-4-酮。然而，它例如也称为三甲花翠苷(hirsutrin)。
类黄酮类和类黄酮混合物被用于例如食品和化妆品工业，而且日益重要。特别是单糖苷化类黄酮类(例如异槲皮素)以在人体内的良好吸收能力而著称。
具有双糖苷单位的天然类黄酮的一个例子是芸香苷，它具有下列结构式(Ⅲ) 与异槲皮素一样，芸香苷同样是苷元槲皮素的糖苷，其中碳水化合物基团芸香糖与槲皮素3位的羟基键合。芸香苷中的碳水化合物基团由一个在1位和6位连接的葡萄糖单元和一个末端键合的鼠李糖或6-脱氧甘露糖单元组成。芸香苷例如被称为槲皮素-3-O-β-D-芸香糖苷或2-(3,4-二羟基苯基)-3-{[6-O-(6-脱氧-α-吡喃甘露糖基)-β-D-吡喃葡萄糖基]氧基}-5,7-二羟基-4H-1-苯并吡喃-4-酮。然而，它还称为例如槐苷、birutan、rutabion、tarutin、phytomelin、melin或芦丁。
带三分子结晶水的芸香苷形成浅黄色至浅绿色的针状物。无水芸香苷具有弱酸的特性，在125℃下变成褐色，在214-215℃下分解。1842年，从芸香(Ruta graveolens)分离出芸香苷，它存在于很多植物的种中(时常作为维生素C的伴生物)，例如，在柑桔属的种(citrusspecies)中，在yellow pansies、连翘属和金合欢属的种(forsythiaand acacia species)、各种茄属和烟草属的种(Solanum andNicotiana species)、山柑(capers)、lime blossom、金丝桃属(St.John’s wort)、tee等中。芸香苷也可以从荞麦(buckwheat)和东亚槐树Wei-Fa(Sophora japonica,Farbaceae)的叶获得，它含13-27％芸香苷。
由于前述原因，希望从天然原料(例如从具有双糖苷单元的类黄酮类)制备鼠李糖和单糖苷化类黄酮类这两者。就此而论，例如，将芸香糖苷分解为鼠李糖和/或相应的吡喃葡萄糖苷是引人关注的。
文献中描述了酶促催化法制备鼠李糖。例如，EP0317033描述了制备L-鼠李糖的方法，其中含有在末端位置键合的鼠李糖的糖苷的鼠李糖苷键合是通过酶解实现的。然而，在具有碳水化合物基团的双糖苷结构的糖苷的水介质中进行的这种类型的分解通常低选择性地进行。例如，由于芸香苷中的碳水化合物基团的双糖苷结构，通常得到两种单糖葡萄糖和鼠李糖的混合物。此外，通常存在高比例的苷元槲皮素和其它不希望有的副产物。
此外，例如JP 01213293中也描述过酶促催化分解芸香苷。不过，在水介质中进行的这种类型的反应通常也低选择性地进行。
因此，本发明的目的是开发一种酶促分解芸香糖苷以获得鼠李糖和/或相应的吡喃葡萄糖苷的方法，该方法避免或至少减少已知方法的缺点，特别是使尽可能选择性地制备鼠李糖和吡喃葡萄糖苷成为可能，从而可以高产率地制备这些产物。
现已出乎意料地发现，如果这样进行酶促分解芸香糖苷以获得鼠李糖和/或相应的吡喃葡萄糖苷的方法则实现了该目的，即，在水和一种或多种有机溶剂的溶剂混合物的存在下进行该反应。
特别是，本发明的方法的特征在于，分解芸香糖苷以获得鼠李糖和相应的吡喃葡萄糖苷是高选择性地进行的。优选地，鼠李糖和吡喃葡萄糖苷是通过在本发明的方法之后的适当的加工获得的。不过，除此之外，也可以通过在本发明的方法之后的适当的加工仅获得鼠李糖或仅获得吡喃葡萄糖苷。
本发明提供了一种酶促分解芸香糖苷以获得鼠李糖和/或相应的吡喃葡萄糖苷的方法。按照该方法，使芸香糖苷与催化量的酶在水和一种或多种有机溶剂的溶剂混合物中接触。优选地，该反应在充分混合下进行，例如，通过搅拌。
优选地，该反应在氮气氛下进行。
适合本发明的方法的芸香糖苷例如是这样的芸香糖苷，即，它们含有作为无糖部分或苷元的2-苯基-4H-1-苯并吡喃-4-酮母体结构，该结构在3位携带一个式(Ⅰ)的基团而且其苯基除了3位外还可被-OH或-O-(CH2)n-H单取代或多取代，其中n是1至8。
优选n是1。
-OH和/或-O-(CH2)n-H对2-苯基-4H-1-苯并吡喃-4-酮母体结构的取代优选发生在5、7、3’和/或4’位。
特别优选的芸香糖苷符合式(Ⅳ) 其中R是H(莰非醇芸香糖苷)、OH(芸香苷)或OCH3(异鼠李素芸香糖苷)。鼠李糖和莰非醇葡糖苷可通过本发明的方法由莰非醇芸香糖苷获得，鼠李糖和异槲皮素由芸香苷获得，而鼠李糖和异鼠李素葡糖苷由异鼠李素芸香糖苷获得。特别优选使用芸香糖苷芸香苷。
本发明还涉及莰非醇葡糖苷、异槲皮素和/或异鼠李素葡糖苷在食品和化妆品工业中的应用。
本发明的方法不需要任何高纯度的原料。例如，芸香糖苷的混合物也可用于本发明的方法。例如，如果原料掺有其它类黄酮类，反应也能发生。比如，用得自芸香苷生产中的母液残余物也能进行反应。
适合于本发明方法的酶是水解酶类。优选使用已从斜卧青霉(Penicillium decumbens)菌株获得的水解酶类，特别是柚皮苷酶和橙皮苷酶。柚皮苷酶是特别优选的。
用于本发明方法的原料和酶是可商购的或者可通过本领域技术人员公知的方法获得或制备。
适合于本发明方法的反应温度是15-80℃的温度。本发明方法优选在30-50℃、特别是35-45℃的反应温度下进行。
如果反应温度太低，反应在不适合的低反应速率下进行。反之，如果反应温度太高，作为一种蛋白质的酶被变性而失活。
适合于本发明方法的pH是3-8的pH。本发明方法优选在4.5-7、特别是4.8-6.8的pH下进行。不过，优选的pH可根据所使用的酶在给定的限度内变化。例如，当使用柚皮苷酶时，6.4-6.8的pH是特别优选的。
本方法优选以这样的方式进行，即，借助缓冲体系调节pH。原则上，可使用适合于调节上述pH的所有常规缓冲体系。但优选使用含水柠檬酸盐缓冲剂。
优选地，将优选的温度和pH范围组合，即，反应优选在15-80℃的反应温度和3-8的pH、特别优选在30-50℃的反应温度和4.5-7的pH、尤其优选在35-45℃的反应温度和4.8-6.8的pH下进行。
除了水之外存在的有机溶剂既包括可与水混溶的有机溶剂又包括不可与水混溶的有机溶剂。
适合于本发明方法的有机溶剂有腈，例如乙腈；酰胺，例如二甲基甲酰胺；酯，例如乙酸酯类，特别是乙酸甲酯或乙酸乙酯；醇，例如甲醇或乙醇；醚，例如四氢呋喃或甲基叔丁基醚；烃，例如甲苯。优选地，本发明的方法在一种或多种下列有机溶剂的存在下进行乙酸酯类、甲醇、乙醇、甲基叔丁基醚、甲苯。特别优选地，本发明的方法在一种或多种乙酸酯类的存在下进行、特别是在乙酸甲酯的存在下进行。
适用于本发明方法的水∶有机溶剂体积比为1∶99-99∶1的体积比。优选地，本发明方法在20∶80-80∶20的水∶有机溶剂体积比、特别是50∶50-70∶30的体积比下进行。
适用于本发明方法的芸香糖苷∶(水+有机溶剂)的重量比是0.001∶99.999-40∶60的重量比。优选地，本发明方法在0.005∶99.995-20∶80的芸香糖苷∶(水+有机溶剂)的重量比、特别是0.5∶99.5-10∶90的重量比下进行。
适用于本发明方法的酶∶芸香糖苷的重量比是0.005∶99.995-50∶50的重量比。优选地，本发明方法在0.5∶99.5-30∶70的酶∶芸香糖苷的重量比、特别是2∶98-20∶80的重量比下进行。
该反应的进程或终点可借助例如薄层色谱法(TLC)检查。
反应完成后，反应混合物主要由下列物质组成水、有机溶剂、缓冲剂(例如柠檬酸钠)、酶、少量未反应的芸香糖苷、鼠李糖、吡喃葡萄糖苷、少量的芸香糖苷的苷元以及如果适当的话，少量葡萄糖。所需反应产物即鼠李糖和吡喃葡萄糖苷按常规方法分离。本发明上下文中的“常规加工”应理解为如下的含义优选地，在减压下蒸出有机溶剂。在此，吡喃葡萄糖苷结晶析出，它可能含有例如少量的芸香糖苷及其苷元，将它从残留的反应混合物中分离出，例如，通过吸滤或减压下过滤或者通过从沉淀的晶体中离心出来。随后将固体洗涤(优选用水洗涤)，然后干燥。使用纯芸香糖苷时获得的吡喃葡萄糖苷的纯度一般高于94％。为进一步纯化，可将它从例如适合的溶剂中重结晶，例如从水或从溶剂混合物(由甲苯和甲醇组成或者由水和乙酸甲酯组成)中重结晶。
水、缓冲剂、酶、少量芸香糖苷、少量其苷元和如果适当的话，葡萄糖以及所需的反应产物鼠李糖保留在滤液中。
残留于滤液中的鼠李糖的分离可借助于已知方法实现，例如，通过超滤作用、通过将滤液通过阳离子和/或阴离子交换剂、通过结晶以及借助于机械分离例如过滤。也可以除去可能存在于滤液中的葡萄糖，例如，通过酵母发酵。
可以将加工步骤中获得的物质再循环而用于其它反应，所述物质例如有机溶剂、酶或缓冲剂(例如柠檬酸钠)。
反应产物的分析可通过HPLC进行，例如，使用标准HPLC设备和含有反相材料(带有C18-烷基涂层)的柱。
以下实施例旨在阐述本发明。不过，它们决不能被视为限制性的。
芸香苷 0.5面积百分数异槲皮素92.0面积百分数槲皮素 4.7面积百分数。对比例将12.6g柠檬酸一水合物溶于600ml完全去离子的水中，用40g的32％氢氧化钠水溶液调节至pH6.6。在氮气氛、搅拌下(200转/分)引入10.0g芸香苷和1.0g柚皮苷酶。在36℃下搅拌大约24小时后，反应混合物中存在的异槲皮素和芸香苷的比例约为2∶1。将反应混合物在36℃下再搅拌7小时，在40℃下搅拌22小时，然后冷却至15℃。常规加工后，获得鼠李糖和7.25g黄色晶体。借助于HPLC分析该黄色晶体，得到如下组成芸香苷 12.1面积百分数异槲皮素 76.6面积百分数槲皮素 10.5面积百分数。
对比例表明，与使用由水和有机溶剂组成的溶剂混合物相比，只使用水作为溶剂时得到较少的固体(黄色晶体)，而且该固体含有更多的原料和更多的副产物。
权利要求
1．一种用于酶促分解芸香糖苷以获得鼠李糖和/或相应的吡喃葡萄糖苷的方法，其特征在于，该反应是在水和一种或多种有机溶剂的溶剂混合物的存在下进行的。
2．如权利要求1所述的方法，其特征在于，所述反应是在15-80℃的反应温度下进行的。
3．如权利要求1或2所述的方法，其特征在于，所述反应是在pH3-8下进行的。
4．如权利要求1-3任一项所述的方法，其特征在于，所述pH是借助于一种缓冲体系调节的。
5．如权利要求4所述的方法，其特征在于，所述pH是借助于含水柠檬酸盐缓冲剂调节的。
6．如权利要求1-5任一项所述的方法，其特征在于，所述反应是在一种或多种下列有机溶剂的存在下进行的乙酸酯类、甲醇、乙醇、甲基叔丁基醚、甲苯。
7．如权利要求6的方法，其特征在于，所述反应是在一种或多种乙酸酯类的存在下进行的。
8．如权利要求7的方法，其特征在于，所述反应是在乙酸甲酯的存在下进行的。
9．莰非醇葡糖苷、异槲皮素和/或异鼠李素葡糖苷在食品和化妆品工业中的应用。
全文摘要
公开了一种酶促分解芸香糖苷的方法,由此获得了鼠李糖和/或相应的吡喃葡萄糖苷。本发明的方法是在由水和一种或数种有机溶剂组成的溶剂混合物的存在下进行的。
文档编号C12P19/02GK1325454SQ99812951
公开日2001年12月5日 申请日期1999年10月13日 优先权日1998年10月30日
发明者H·布赫尔兹, T·考普, M·史里翰 申请人:默克专利股份有限公司